El Santo Grial de la Ciencia.. parte 3

La TER de Einstein juega con el espacio y el tiempo para poder forzar la velocidad de la luz a que sea constante con respecto a todos los observadores. Y por ello paga un precio. La teoría recuerda a un globo con forma de animal inflado. Si se le aprieta en un extremo, se expande en el otro, resultando en la conservación de la paradoja. Al menos cinco alternativas a la TER han sido propuestas:

La velocidad de la luz es constante con respecto a un inatrapado (o parcialmente inatrapado) eter. (Esto es el equivalente a un marco de referencia absoluto y viola el principio de relatividad).
La velocidad de la luz es constante con respecto a la fuente emisora. Esta es la teoría "balística" de Ritzian donde la velocidad de la luz es (v+c), como en el caso de los proyectiles disparados de un tanque en movimiento (y la antítesis del Segundo Postulado).
La velocidad de la luz es constante con respecto a un eter completamente inatrapado.
La velocidad de la luz es constante con respecto al campo gravitacional local dominante, como se propuso recientemente por Beckmann15.
La velocidad de la luz es constante con respecto al absorbedor (el detector), como se propuso recientemente por Phipps.
Hace mucho tiempo, el gran experimentalista óptico Albert A. Michelson, desaprobó las primeras dos de estas cinco teorías. Nótese que el experimento M-M fue compatible con todas estas teorías con excepción de la número 1. En un experimento por separado, Michelson mostró concluyentemente que la número 2 era indefendible28. Así que contrariamente al mito popular, Michelson creyó que finalmente él había confirmado la existencia del eter, via la teoría número 3. Beckman a señalado que la número 3 y la número 4 son teorías casi equivalentes, si se reemplaza el anticuado término "eter" con su más radical idea de la "gravedad". La teoría de Beckman (número 4) cuadra con toda la evidencia experimental, porque en cada caso, el observador siempre ha estado sujeto al marco de referencia de la Tierra. (La evidencia de la estrella doble no refuta su teoría.) La luz emitida (desde estrellas binarias revolucionando alrededor de un centro de masa común) viajaría de hecho a dos velocidades diferentes inicialmente, y esto causaría anomalías espectrales que no son observadas. Pero los rayos de luz se juntarían en una sola velocidad común conforme los campos gravitacionales de ambas estrellas se unieran en un sólo campo común dominante15, p.37. Y el campo dominante cambiaría de nuevo al encontrarse con un observador en el campo gravitacional de la Tierra. La teoría de Beckmann y la TER predicen las mismas respuestas en la ecuación de primer órden (v/c), pero un experimento decisivo tendría que ser hecho en segundo órden, (v/c)2.

En su sobresaliente libro, Phipps arguye confiado y ferozmente a favor de su teoría (número 5) comenzando con algunas ideas originales de Heinrich Hertz. Hertz propuso una modificación menor a las ecuaciones de Maxwell para poder hacerlas invariantes con respecto a las transformadas Galileanas. La modificación involucra un simple y derecho cambio de derivadas parciales (..t) a derivadas con respecto al tiempo (d/dt) en las leyes de Faraday y en las de Ampère. Esto tuvo un excelente effecto al agregar un parámetro de velocidad a las ecuaciones de Maxwell (una muy pragmática modificación para lidiar con marcos inerciales en movimiento, no le parece?). Pero para su desfortuna, Hertz asignó la definición equivodada a su nuevo término de velocidad, uno que tenía que ver con el tan de moda viento del eter del siglo diecinueve. Como resultado de eso su "Teoría Hertziana" fue liquidada por experimentación. Para poner las cosas peor, su inoportuna muerte en 1894, de envenenamiento de la sangre, a la edad de treinta y seis años, le hizo imposible que se diera cuenta de su error y le reasignara un nuevo significado a su nuevo parámetro.

Phipps a continuado su trabajo al asignar la velocidad del detector a este parámetro hertziano. Phipps inclusive vá más allá al proponer un experimento el cual pueda decidir entre la TER y su teoría. Más aún, su experimento puede determinar el ganador en primer órden en (v/c). Esto arroja cierta luz acerca de por qué la experimentación no ha podido todavía determinar un ganador de entre las varias teorías mencionadas. Con la tecnología disponible, los experimentos de primer órden son extremadamente difíciles de hacer, y los experimentos de segundo órden son imposibles. En vista de los problemas con la TER y la disponibilidad de alternativas, ¿es de sorprender que haya (y hay) varias autoridades notorias que no quieren tener nada que ver con la TER? Algunos famosos incluyen a Dingle, Essen, Ives, Mach, Russell, y Rutherford. (Mis disculpas a todos los que omití (o incluí) en el Directorio de Física Herética de Quién es Quién. Inclusive se rumora que Michelson dijo, "he creado un mounstruo." Wheeler y Feymann también jugaron con la idea de una teoría de un absorbedor acausal para reemplazar a la TER. Y después en la vida, se dijo que Einstein tuvo segundos pensamientos. Es interesante notar que la velocidad de la luz es aproximadamente la misma que la velocidad de escape de electrón idealizado en una órbita de Bohr29. Tal vez resultará que las teorías números 2, 4, y 5 son todas correctas dentro de sus respectivas esferas gravitacionales de influencia.



Hay una nueva cosecha de evidencia experimental a favor de velociades superlumínicas. Se han reportado ondas de radio viajando más rápido que "c", al menos inicialmente, en el laboratorio30. Como sea, este resultado ha sido tildado de error experimental31. Velocidades de hasta "10c" transversas a la linea de sitio han sido reportadas por astrónomos. Más evidencia ha aflorado de que la velocidad de la luz no es "c" en el espacio profundo, basados en datos de los satélites Pioneer 10 y 1132. Recientemente, físicos en Princeton hicieron el anuncio indicando que habían roto la barrera de la luz33. Un investigador fue citado diciendo: "Nuestro experimento muestra que el misconcepto generalmente sostenido de que nada puede viajar más rápido que la luz es equivocado." Como sea, sus resultados han sido tildados de errores experimentales debido a dispersiones anómalas. (Recuerde que modos de transmisión no-TEM en guías de onda o en fibra óptica están sujetos a dispersión, aún cuando el medio sea sin pérdida. Esto esparce un pulso de energía, dando la ilusión de una velocidad incrementada en la punta.)

Otra herejía a la Física moderna es la suposición disidente de que la gravedad debe actuar instantáneamente (108c) para poder explicar los movimientos en los cielos34. Si la gravedad se propagara (lentamente) a "c", los efectos de aberración causarían que la energía orbital de la Tierra aumentara, y que lentamente se alejara en espiral. La NASA se dice que usa una velocidad instantánea para la velocidad de la gravedad en sus cálculos.



Yo he atestiguado protestas disidentes dentro del salón de clases (ver IE No. 33, pp 8-9). Sin duda la política de la teoría de la relatividad de Einstein ha contribuído al mal dentro de la comunidad de Físicos. En una editorial reciente35, un notable profesor Emeritus de Física discutió la situación con respecto a que los estudiantes dejan la academia para buscar trabajos más meritorios en la industria. Y continúa: "Estamos experimentando un serio drenaje de cerebros en Física... esos que se van son en muchos casos la crema y nata que tenemos. Oigo esto una y otra vez de muchos diferentes mentores. Y encuentro que muchos de los que se contratan para trabajos permanentes en Física (academia) están entre los menos creativos...mi impresión es que [la industria] está haciendo mucho mejor trabajo en localizar la creatividad...[Nuestra profesión] cree que no hay más revoluciones científicas posibles...No debemos dejar que El Fin de la Ciencia se convierta en una profecía autocumplida. El mejor modo de preveer el fin de la ciencia es proveyendo oportunidad en abundancia para los más creativos y originales de nuestros jóvenes. Esto no está pasando. Pero necesita suceder". Los rebeldes con frecuencia han señalado que, una vez que se liberó de la limitación de la experimentación, la Física moderna se ha hundido en el terreno de la abstractas e inprobables matemáticas. G.H. Hardy hubiera estado muy contento de poder citar a Beckmann: "Las matemáticas son perfectamente libres e independientes de la observación experimental para definir sus axiomas de los cuales deduce sus consecuencias; la Física, si es para entender el mundo real, debe edificar sobre los dos primitivos e indefinibles pilares [espacio y tiempo]. No debe andar jugando con ellos tan sólo para acomodar conceptos más elevados. No debe redefinir lo impensable; más particularmente, no debe hacer que esos pilares primitivos sean dependientes del observador."



Con respecto a un sistema estacionario de coordenadas (usualmente un sistema cartesiano en el laboratorio), definimos un segundo sistema de coordenadas en movimiento uniforme a velocidad constante. Por simplicidad, este segundo marco de referencia se alinea normalmente con el laboratorio en x, y, y z, y tiene su dirección de movimiento paralelo al eje x. Este marco de referencia no acelera o desacelera, ni rota. Una aplicación típica sería colocar un detector de campo eléctrico o magnético en este segundo marco de referencia.




Entre marcos de referencia en movimiento el tiempo no cambia y las velocidades se suman linealmente como se espera. Galileo explicó que una piedra que cayera desde el nido de cuervo en un barco se estrellaría en la cubierta a la misma distancia del mástil que la que se viera desde la playa, aún cuando parecería caer erticalmente a bordo del barco y [a lo largo de una trayectoria parabólica] desde la playa. Las ecuaciones de transformación se muestran abajo para cualquier velocidad v a lo largo del eje x:




No hay ejemplos de la experiencia cotidiana con los cuales contar. Ambos, tiempo y longitud son cambiados por esta transformada, y los dos llegan a entrelazarse. Las ecuaciones de la transformada se muestran abajo para una velocidad v<c a lo largo del eje x:




Una ecuación (o conjunto de ecuaciones) se dice que es invariante bajo una transformación particular de sus variables independientes, si la forma de cada término de la ecuación permanece inalterado por la transformación8, p.116. Obviamente la expresión “invarianza de Lorentz” es una incongruencia.




Una ecuación (o conjunto de ecuaciones) se dice que es covariante bajo una transformación particular de sus variables independientes, si la forma de cada término de la ecuación no se deja inalterada. Es decir, cada término es alterado por la transformación en la misma manera8,p.118. Para el caso de la transformada de Lorentz, esto se ilustra mejor citando a H. Mikowski de sus famosos cuatro vectores: “Por lo tanto el espacio por sí mismo, y el tiempo por sí mismo, están condenados a desvanecerse en sólo sombras.” (El espacio y el tiempo están revueltos –como huevos.)




Aquí se muestran las ecuaciones (utilizando unidades racionalizadas MKS) en el espacio libre, donde las ecuaciones constituyentes han sido utilizadas para reemplazar D y H con E y B:


La ecuación de la Continuidad ha sido agregada al final. Aquí las derivadas parciales en las leyes de Faraday y de Ampere han sido reemplazadas con derivadas con respecto al tiempo (d/dt), y expandidas usando la regla de la cadena. Por lo tanto, un nuevo término de velocidad, v, aparece para usarse con marcos de referencia en movimiento. Estas ecuaciones son invariantes con respecto a las transformadas Galileanas.