2.b) Precursores de la Teoría de la Relatividad
A finales del siglo XIX la Mecánica Clásica de Newton y de la relatividad de Galileo estaba consolidada y funcionaba razonablemente bien. Pese a ello, había cosas que se le escapaban y no terminaban por cuadrar, eran los temas ya citados del electromagnetismo, la naturaleza de la luz y las ondas electromagnéticas en general, su velocidad y la estructura elemental de la materia.
Estos intrigantes temas de física incitaban a los científicos a elucubrar sobre posibles soluciones; en cierta forma, en la actualidad ocurre lo mismo con otros problemas. ¿Quizás haya sido siempre así?
Por analogía con el resto de los tipos de ondas conocidas, se consideraba que las ondas electromagnéticas necesitaban para su transmisión un medio.
Este modelo a confirmar estaba basado en el éter, medio donde la luz se transmitía, y a través de dicho modelo se esperaba encontrar la velocidad absoluta de un objeto dependiente de un sistema de referencia universal; puesto que la Tierra ya no era el centro de la creación y el sistema tolemaico estaba totalmente descartado hacía ya mucho tiempo.
2.b.1. Las ecuaciones de Maxwell del movimiento de las ondas electromagnéticas
Las Ecuaciones de Maxwell describen el movimiento de las ondas electromagnéticas. Como es un movimiento ondulatorio, las ecuaciones de Maxwell incorporan una innegable complejidad matemática por la forma sinusoidal de las ondas.
En 1869 las ecuaciones de Maxwell, al permitir calcular la velocidad de la luz o, en general, las ondas electromagnéticas de forma teórica, empujaron a los científicos de la época a buscar elementos para apuntalar el modelo clásico y que incorporasen la dinámica del movimiento de la luz.
La velocidad de la luz determinada por las ecuaciones de Maxwell se comprobó experimentalmente por Hertz en 1887
Lo que nadie esperaba era que, lo que Maxwell calculó para un medio soporte de la luz con unas condiciones concretas, se acabase incorporando a nivel de axioma o postulado de la relatividad restringida de Einstein, sin necesidad de un medio o con independencia del mismo.
Mientras no se detectase dicho éter no se podía asegurar su existencia; pero se cometió un error fatal con la llegada de la Teoría de la Relatividad de Einstein y su interpretación del experimento Michelson-Morley.
En otras palabras, se incluye el movimiento de las ondas electromagnéticas en el vacío con independencia de las condiciones del mismo a pesar de que la determinación cuantitativa de su velocidad dependía de las constantes de permeabilidad magnética del vacío µ0 y de la permitividad del vacío (constante dieléctrica) ε0. Curiosamente, después se incorporará el efecto de la condición de la intensidad del campo de gravedad a través del Principio de Equivalencia de la Relatividad General.
En Wikipedia, he visto una curiosidad que he oído muchas veces, se refiere a que la ecuación de onda electromagnética de Maxwell predecía una onda que, contraria a las ideas de la época, no necesitaba un medio de propagación; la onda electromagnética se podía propagar en el vacío debido a la generación mutua de los campos magnéticos y eléctricos.
Extraña afirmación cuando dependía de las constantes antes mencionadas; en fin, la historia se reescribe de formas muy diversas.
Lo de la generación mutua mejor no comentarlo. Bueno, es una idea ingeniosa.
La Mecánica Global entiende el denominado campo eléctrico y campo magnético de la ecuación de onda electromagnética como las componentes perpendiculares entre sí necesarias para definir la fuerza de torsión, pues ésta se encuentra en el plano perpendicular al de la dirección de la propagación de la onda. En otras palabras, la diferencia académica entre el campo magnético y eléctrico es totalmente convencional por causas históricas.
Claro, que no sólo en época de Maxwell, sino que en casi todo el siglo XX, y todavía, siguen confundiendo el vació con el vacío global, como en Wikipedia; no obstante, algunas teorías cuánticas ya empiezan a reconocer abiertamente que el vacío clásico no es tan vacío como se pensaba.
Además, se produce un problema epistemológico peligroso de filosofía de la ciencia, para aceptar una proposición se argumenta que como se aceptaba en el pasado, ahora tiene que ser cierta. ¡Ciertamente interesante!
En el apartado Propiedades de las ondas de luz o fotones del libro de la Mecánica Global se profundiza sobre el movimiento relativo de las ondas electromagnéticas y las ecuaciones de Maxwell.