La aparición de la Teoría de la Relatividad en 1905 supuso un duro golpe para la comunidad científica. Y no era para menos, dicha teoría echaba por tierra los conceptos newtonianos de espacio y tiempo absolutos, auténticos pilares del entramado de toda la física clásica (anterior a 1900).
La inmensa mayoría de los científicos, sencillamente la ignoraron, pero hubo algunos que se preocuparon seriamente por las consecuencias que para la ciencia en general y para la física en particular tendría una supuesta validez de la teoría. Y digo lo de la supuesta validez, porque aunque la teoría está plenamente aceptada hoy en día, en aquellas fechas estaba bajo sospecha, y tan es así que hasta la década de 1930 no aparecieron las primeras comprobaciones experimentales de la Relatividad.
Así que hay que elogiar al puñado de físicos que a partir de la publicación de los primeros artículos de Einstein empezaron a establecer las condiciones y correlaciones en las que, a partir de la Relatividad, se pueden rescatar las leyes de Newton.
En este punto hay que destacar a Planck. Tuvo el olfato suficiente como para darse cuenta que la teoría de la Relatividad tenía una sólida base teórica: la justificación de la invarianza de las ecuaciones de Maxwell ante un cambio en el sistema de referencia. Ya, ya sé que dicho así suena a chino, pero ahora no es el momento de reproducir el par de folios que lleva su demostración matemática. Simplemente os pondré un ejemplo intuitivo de lo que esa invarianza significa.
Imaginaros un hilo conductor recto y muy largo por el que circula una corriente eléctrica estacionaria. Llamemos (1) a ese sistema de referencia donde el hilo está en reposo. Si analizamos las fuerzas sobre una carga próxima q con velocidad v paralela al hilo encontraremos una fuerza eléctrica debida a la presencia de electrones dentro del hilo, y al estar éstos en movimiento detectaremos también una fuerza magnética. La fuerza total viene dada por la ley de Lorentz F = qE + qvB, donde E y B son los campos creados por los electrones en movimiento presentes en el hilo. Hasta aquí no es más que física de segundo de bachillerato, pero ahora empieza lo interesante: ¿Qué pasaría si un segundo observador se mueve a la misma velocidad que la de los electrones dentro del hilo? Llamemos (2) a ese sistema de referencia en reposo respecto de los electrones dentro del hilo. ¡Horror! la fuerza magnética tiene que desaparecer en (2) pues respecto a ese observador los electrones del hilo, al estar en reposo, no crean campo magnético. Y el conflicto nos estalla en toda la cara. Según la física de Newton F = ma pero la aceleración se mide respecto al espacio y tiempo absolutos, luego es absoluta (la misma para todos los observadores inerciales, tanto el (1) como el (2), y al multiplicarla por la masa nos da la fuerza que por tanto también sería absoluta. Algo está mal con la fuerza de Lorentz y la segunda ley de Newton. Se contradicen.
Esta paradoja desaparece en la Teoría de la Relatividad y este hecho fue suficiente para convencer a Planck de que los artículos de Einstein merecían una segunda lectura. En efecto, en dicha teoría, la transformación de la fuerza desde el sistema de referencia 2 hasta el 1 incorpora dentro de si la aparición del campo magnético y en ese sentido decimos que las ecuaciones de Maxwell son invariantes en Relatividad. (las ecuaciones de Maxwell son las mismas tanto para el observador (1) como para el (2))
Resumiendo, al poco de publicar sus artículos sobre Relatividad en 1905, muy pocos físicos estaban dispuestos a abandonar las ideas de Newton sobre un espacio absoluto independiente de un tiempo absoluto. Incluso el propio Lorentz, que fue el primero que encontró la transformación relativista entre sistemas de referencia inerciales no se las creía y las tenía por meros «artefactos» matemáticos.
Por eso hay que destacar el esfuerzo de Planck para establecer una conexión entre Relatividad y la Física de Newton. Su hallazgo fue la relación entre el momento lineal clásico y el relativista: p = γmv donde mv es el momento lineal clásico y γ el factor relativista: 1/(1-(v/c)2)1/2. Si v muy pequeña respecto de c, la velocidad de la luz, entonces el momento de Newton coincide con el relativista.
Pues ese es el punto de partida para explorar como se modifica el teorema del trabajo y de la energía cinética en Relatividad, pero lo dejamos para otro día.