Teoria de la Relativitat i Física Quàntica: Revolucions en la Física

Teoria de la Relativitat: Revolució en el Macrocosmos

Einstein afirmava que no hi ha un espai i un temps absoluts i independents del subjecte que els experimenta. A més, a causa d'aquesta relació d'espai i de temps, cal considerar que hi ha interdependència entre la dimensió temporal i l'espacial, ja que els canvis en una dimensió afecten inevitablement l'altra. Espai i temps formen un continuum quatridimensional.

Un dels principis de la relativitat és que no hi ha res que pugui anar més ràpid que la llum, ni tan sols la interacció gravitatòria. Per tant, calia elaborar un altre cop la teoria de la gravitació tenint en compte aquest límit. Per fer-ho, Einstein va introduir la idea de camp gravitatori, segons la qual la matèria deforma la geometria de l'espai que l'envolta, i influeix sobre els cossos que l'ocupen. I és que a les proximitats d'una gran massa l'espai és més corbat i el temps transcorre més a poc a poc.

La teoria de la relativitat explicava els moviments orbitals dels planetes, però també se'n deduïen conseqüències imprevistes, com que l'univers es troba en procés d'expansió.

L'Expansió de l'Univers

Des de l'antiguitat va prevaler la idea que l'univers era estàtic. Aquesta idea no havia estat posada en qüestió per la física newtoniana. L'astrònom Edwin Hubble va demostrar que l'univers s'està expandint. Aquest descobriment va obligar els científics a replantejar-se qüestions com ara les dimensions de l'univers i el seu caràcter estàtic.

Física Quàntica: Revolució en el Microcosmos

El món atòmic comença a revelar característiques sorprenents i paradoxals des del punt de vista de la física clàssica o newtoniana.

La Dualitat Ona-Partícula

L'oposició entre matèria i energia resta obsoleta si se'ls atribueix naturalesa corpuscular i ondulatòria. Tradicionalment, s'havia considerat que la matèria és discontínua i de naturalesa corpuscular, mentre que l'energia és considerada contínua i de naturalesa ondulatòria. Per contra, segons la física quàntica, la matèria i l'energia es comporten com a partícula i com a ones.

L'any 1900 Max Planck va descobrir que l'energia no s'emet de manera contínua sinó en quàntums de naturalesa discontínua. Anys més tard, Einstein identificava els quàntums de la llum, que va anomenar fotons.

La física quàntica va elaborar dues teories alternatives però equivalents:

• Mecànica matricial de Werner Heisenberg: aquesta formulació és la interpretació dels processos físics com a processos discontinus de naturalesa corpuscular.
• Mecànica ondulatòria d'Erwin Schrödinger: interpretació dels processos continus i per això destaca el comportament ondulatori de la matèria.

Principi d'Incertesa

La mecànica quàntica no pot establir la posició i la velocitat d'una partícula com l'electró. Una de les causes d'aquesta impossibilitat és la interrelació inevitable entre l'observador i allò observat. Tota medició implica una interacció entre l'observador i l'objecte observat, que altera les condicions d'aquest últim.

Implicacions Filosòfiques

1. La impossibilitat de separar el subjecte i l'objecte: per a observar alguna cosa cal interaccionar-hi. Si allò que observem és d'una mida prou petita, aquesta interacció condiciona el resultat de l'experiment. La física quàntica acaba qüestionant la creença que el món és una realitat objectiva que l'ésser humà pot arribar a conèixer.
2. Indeterminisme i ruptura de la casualitat: des de la mecànica quàntica tan sols es poden establir lleis estadístiques que no prediuen amb exactitud el resultat d'una observació sinó que només en calculen les probabilitats. Un exemple d'aquest indeterminisme és la radiació o desintegració atòmica que es produeix espontàniament i sense que hi hagi una causa que la determini.

L'allunyament respecte del sentit comú: la teoria de la relativitat i la física quàntica es distancien de les nostres intuïcions i percepcions habituals, de manera que no són gaire comprensibles per als qui no són experts.