DOUS PESOS PESADOS DA CIENCIA: DE GALILEO A EINSTEIN (1ª PARTE)

Einstein e Galileo / GETTY / SHUTTERSTOCK

A vantaxe de escribir sobre dous xigantes da ciencia é que non necesitan presentación. Dun lado, temos ao xenio italiano, para moitos o primeiro científico no sentido moderno da palabra. Do outro, ao sabio alemán, prototipo do xenio por antonomasia e, probablemente, o científico máis influente da historia.
 
Estes dous pesos pesados nunca se coñeceron. Dificilmente podían facelo, xa que Galileo morreu en 1642 e Einstein naceu en 1879. Con todo, ambos formulábanse preguntas parecidas. Non é casualidade que o camiño iniciado por Galileo no Renacemento atopase a súa continuación e, en certo xeito, culminación, no traballo de Einstein a principios do século XX.

Falar destes dous colosos da historia da humanidade ten tamén unha desvantaxe, se é que cabe chamala de tal modo, e é que os heroes da nosa historia cubriron un enorme campo intelectual. Enorme e, por suposto, complexo. Para evitar saturar en exceso a memoria (e a paciencia) de quen le este artigo permítame presentarei o relato como unha serie de historias breves, de anécdotas case. Estas historias poden resultar aparentemente inconexas, pero trazarán o fío condutor que une a ambos os sabios.

A nosa viaxe de Galileo Galilei a Einstein empeza cunha pregunta.

Estás a ver o mesmo ca min?

Case todos coñecemos ao Galileo astrónomo. O que entre outras cousas descubriu e estudou os catro satélites maiores do planeta Xúpiter, cartografou a superficie lunar e observou os aneis de Saturno. Pero Galileo foi tamén un dos pioneiros da mecánica, a rama da física que estuda o movemento.

Estudou entre outros o movemento dos péndulos, a caída de proxectís e o concepto de inercia. Foi ademais un dos primeiros científicos en propoñer a existencia de leis matemáticas para describir os fenómenos físicos. Súa é a famosa frase: "[O libro do Universo] está escrito na linguaxe matemática, e as letras son triángulos, círculos e outras figuras xeométricas".

Un dos achados máis interesantes de Galileo naceu, como a miúdo sucede coas grandes ideas, dunha observación cotiá: o movemento depende de como o mire un. Por exemplo, se subimos nun ascensor, parece coma se o mundo enteiro desprazásese cara abaixo. Outro exemplo: se dous coches crúzanse na autoestrada a, poñamos, cen quilómetros por hora cada un, ambos os condutores verán ao outro coche achegarse a douscentos quilómetros por hora.

Ao redor desta idea aparentemente trivial, Galileo Galilei expúxose o seguinte experimento: imaxinemos un barco que navega sobre as tranquilas augas dun lago. Imaxinemos agora que, nun dos camarotes interiores, unha persoa está a facer experimentos mecánicos. Afectará o movemento do barco aos seus experimentos? A resposta é que non. A condición de que o barco móvase a velocidade constante respecto de terra e ningunha ondada balancéeo, a persoa que está no camarote non notará movemento algún. De feito, se o camarote non ten xanelas dentro do camarote, o pasaxeiro non terá forma de saber se o barco está a moverse ou non, resultaralle imposible sabelo.

Cando un observador móvese a velocidade constante (ou o que é o mesmo, sen aceleración), dáselle o nome, máis curto, de observador inercial. Este experimento imaxinario de Galileo constitúe a primeira observación de que se dous observadores son inerciais, a ambos  pareceralles que todo cae igual de rápido, que as forzas actúan igual, etcétera.

Ou o que é o mesmo: as leis da mecánica pareceranlles iguais a ambos.

Velocidade da luz

Non é casualidade que a luz fascinase a moitos sabios desde a antigüidade, pois á fin e ao cabo somos seres visuais. Un dos antigos misterios sobre a luz era a que velocidade movíase esta. Xa entón resultaba evidente que a luz se move moi rápido. Bastaba observar, por exemplo, que o «chorro» de luz dunha lámpada non parece atrasarse se movemos a lámpada (ao contrario do que sucede con, por exemplo, o chorro de auga dunha botella). De feito, non era disparatado pensar que a velocidade da luz fose infinita.

Houbo quen ideou experimentos máis ou menos enxeñosos para tentar medir a velocidade da luz. Á fin e ao cabo era posible estimar a velocidade doutro fenómeno rápido e fascinante, o son, usando por exemplo o eco. Por que ía ser diferente a luz?

Galileo foi un destes adiantados. O seu experimento consistiu en poñerse de acordo con un colaborador para colocarse a uns centos de metros de distancia, provistos de senllas lanternas. As lanternas podían taparse e destaparse. A idea era que cando un dos experimentadores vise ao outro destapar a lanterna, destaparía inmediatamente tamén a súa.

Este atraso en «devolver» o sinal coa lanterna podía, en principio, usarse para estimar a velocidade da luz. Pero desgraciadamente este experimento lanzou resultados inconcluíntes. A luz resultaba moverse máis rápido do que o deseño experimental, moi limitado polos tempos de reacción dos operadores humanos, permitía medir.

Sería verdade que a velocidade da luz era infinita, como sostiña, por exemplo, René Descartes? Galileo tiña a certeza de que a velocidade da luz era moi, moi alta, e ademais opinaba (isto é, sen probas) que esta era finita. E levaba razón, aínda que habería que esperar ata que o astrónomo danés Ole Rømer obtivese unha resposta contundente.

Rømer, como moitos sabios da época, estaba moi interesado na medición precisa do tempo, un asunto de vital importancia para a navegación marítima. A finais do século XVII sabíase que as lúas de Xúpiter podían usarse como reloxo. Concretamente Ío, a lúa máis interior das que se coñecían entón, entraba e saía regularmente da sombra de Xúpiter. Desde o telescopio, parecía coma se desaparecese ou aparecese repentinamente. E o máis importante de todo: este fenómeno sucedía a intervalos regulares e predicibles. Pero había algo raro. Estas aparicións e desaparicións de Ío parecían adiantarse ou atrasarse dependendo da época do ano. Concretamente, parecían atrasarse máis cando Xúpiter e a Terra estaban máis lonxe o un do outro.

A explicación que Rømer propuxo foi que este atraso debíase a que a luz necesitaba máis tempo para cubrir unha distancia maior. Ao contrario que Galileo, que como moito puido experimentar cunha distancia duns poucos quilómetros, Rømer sacou vantaxe da enormidade da órbita terrestre ao redor do Sol. Isto permitiulle estimar que a luz tardaba uns oito minutos en percorrer o radio da órbita terrestre. Velocidade enorme, si, pero rotunda e definitivamente finita.

Posteriores observacións confirmarían este feito e afinarían, cada cal un pouco máis, o valor exacto da devandita velocidade. Hoxe sabemos que é duns 1.080 millóns de quilómetros por hora. A pesar da súa frenética velocidade, a historia da velocidade da luz permanecería tranquila uns douscentos anos.

Continuará...

FONTE: Pedro Rodríguez Sánchez e Álvaro Bayón/muyinteresante.com/ciencia