Un primer enunciado laxo diría que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores. Ahora bien, este enunciado hay que precisarlo y al hacerlo se verá que no se trata de una creencia puramente metafísica o filosófica.

 

Cada observador tiene un marco o sistema de referencia en el que se miden las magnitudes físicas. Por ejemplo, la posición, las tres coordenadas de un punto, se refieren a un origen y unos ejes de coordenadas. Un suceso añade la variable tiempo respecto a un origen de tiempos. El cambio de observador, es decir, de marco de referencia, viene dado por unas fórmulas matemáticas que relacionan la posición (las coordenadas), el tiempo, la velocidad, y, en general, las magnitudes físicas antes y después del cambio. La cuestión es si al aplicar estas fórmulas las leyes de la física permanecen invariantes. Esas fórmulas se llaman transformaciones de Galileo en la mecánica clásica y transformaciones de Lorentz en la teoría especial de la relatividad.

 

Un enunciado más completo del principio de relatividad dice que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores que se encuentran en marcos de referencia inerciales.

 

Un marco de referencia es inercial si no experimenta ninguna aceleración. Los sistemas de referencia en rotación no son inerciales. En un marco de referencia inercial la primera ley de Newton (ley de inercia) establece que un objeto en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento continuará moviéndose en línea recta con velocidad constante, a menos que una fuerza externa neta actúe sobre él. El lector reflexivo detectará un posible círculo vicioso, ya que cualquier afirmación física se hace respecto a un sistema de referencia. Estamos ante un concepto humano, físico, extraído paso a paso de la realidad y no existe un marco inercial absoluto.

 

Un marco de referencia unido a la superficie de La Tierra es aproximadamente inercial para algunos fenómenos, pero no lo es en un sentido absoluto porque está sometido a la rotación de La Tierra alrededor de su eje. Por ejemplo, la artillería de largo alcance tiene que tener en cuenta esta rotación, el llamado efecto Coriolis. Además de girar sobre su eje, los planetas rotan (se mueven) alrededor del Sol y el Sol alrededor del centro de gravedad de la galaxia, de acuerdo con las fuerzas gravitatorias. (Esta última rotación del Sol es despreciable en casi todos los contextos). Los movimientos gravitatorios de los cuerpos celestes se reinterpretan en la teoría general de la relatividad de 1915.

 

El marco de referencia inercial es un concepto físico fundamental que simplifica la complejidad multiforme del mundo, como los conceptos de punto material, proceso reversible o sólido rígido.

 

Einstein (1905) plantea un principio de relatividad diferente del de Galileo, en el que la velocidad de la luz en el vacío, c, es invariante, la misma para todos los observadores inerciales. (En lo que sigue, "la velocidad de la luz" siempre la entendemos en el vacío). 

 

2. Teoría clásica de la luz. Electromagnetismo. Ecuaciones de Maxwell (1865)

 

Las ecuaciones de Maxwell y su interpretación unifican la electricidad y el magnetismo y crean el concepto de onda electromagnética que hoy día engloba ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, luz visible, radiación ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

 

Las ecuaciones de estas ondas son muy similares a las del sonido, las olas en el agua, las vibraciones de una cuerda o las ondas sísmicas.

 

Se postuló que estas ondas se propagan en un fluido llamado éter que llena todo el espacio y el interior de los cuerpos materiales.

 

El éter se fue descartando poco a poco, por ser superfluo e inobservable, a partir del experimento de Michelson-Morley (1887) y de la teoría de la relatividad de 1905.

 

Por otra parte, los campos eléctrico y magnético de las ecuaciones de Maxwell no son objetos de la mecánica clásica sino de la relatividad especial, "avant la lettre", años antes de 1905. Es decir, se transforman según las fórmulas de Lorentz.

 

Durante el siglo XIX se fue percibiendo un contraste entre la mecánica y el electromagnetismo. La mecánica era clásica (galileana, newtoniana) y el electromagnetismo era relativista ... como se comprendió plenamente en 1905.

 

Es habitual decir luz como sinónimo de ondas electromagnéticas. Actualmente, en una visión cuántica, luz es también sinónimo de fotones.

 

(_Esto como el Universo continuará, creemos) _