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LA INERCIA, MACH Y LA MASA DEL UNIVERSO

13-02-2012

Cualquier cuerpo de masa M ofrece una resistencia a cambiar su estado de movimiento (su

estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, en ausencia de fuerzas exteriores).

Newton recogió esta propiedad fundamental de todos los cuerpos en su tercera ley: "a toda

acción corresponde una reacción de igual intensidad y dirección contraria". Esto significa que

si aplicamos una fuerza a un cuerpo para ponerle en movimiento este cuerpo presenta una

resistencia (una reacción que se opone a la acción) que es proporcional a su masa. Esta

resistencia del cuerpo a cambiar su estado de movimiento se denomina inercia.

Contrariamente a lo que nos dice la intuición, la inercia no depende de la aceleración de la

gravedad "g", solo depende de la masa. Si llevamos un disco a la Luna, la inercia del disco, su

momento de inercia, su resistencia a girar, es la misma que en la Tierra o que en el espacio

exterior. Ahora viene la pregunta clave: ¿Qué determina el valor concreto de la inercia de un

cuerpo? La respuesta a esta pregunta que parece tan trivial tiene implicaciones muy profundas,

hasta el punto de que esta pregunta nos puede llevar a otra pregunta que parece a primera vista

absurda: ¿Puedo calcular la masa total del Universo midiendo la inercia de un cuerpo?

Vamos a tratar de explicar de donde surge esta extraña pregunta. El movimiento de un cuerpo

está descrito por magnitudes vectoriales como la velocidad o la aceleración. Esto quiere decir

que para describir el movimiento no vasta con medir su velocidad o aceleración, hay que especificar

una dirección respecto a un sistema de referencia. Y aquí radica el problema, en los sistemas

de referencia. Supongamos un cuerpo en reposo en el espacio exterior lejos de cualquier masa. Le

aplicamos una fuerza para ponerle en movimiento, ¿Con respecto a qué se mueve el cuerpo?

Podemos fijar un punto de referencia en las estrellas lejanas y afirmar que se mueve respecto a ese

punto. En esta situación se podría incluso postular que la inercia del cuerpo, su resistencia a cambiar

de movimiento podría deberse a la influencia gravitatoria de todas aquellas estrellas lejanas.

Ahora imaginemos un universo vacío de materia en el que solo existe este cuerpo¿Con respecto

a qué se mueve el cuerpo? Si le hacemos girar ¿Con respecto a qué gira el cuerpo? Para detectar

el giro necesitamos un sistema de referencia exterior. Si no existe ninguna masa en el exterior ¿Este

cuerpo tendría inercia?

El físico y filósofo austriaco Ernst Mach se hizo estas preguntas y postuló una hipótesis que se conoce

actualmente como el "principio de Mach": "La inercia de cualquier cuerpo o de cualquier sistema es el

resultado de su interacción con el resto del Universo. En otras palabras, cada partícula del universo

ejerce una influencia sobre todas las demás partículas". Debe quedar claro que esto no es un principio

físico sino solo un postulado, una hipótesis pendiente de verificar pero que contiene importantes y

profundas implicaciones. De acuerdo con este "principio", en un Universo desprovisto de materia

sería imposible detectar por ejemplo la rotación de la Tierra: ¿podríamos decir realmente que la Tierra

está girando sobre su eje, si no hay absolutamente nada con respecto a lo cual se puede decir que está

girando? Sería incluso imposible detectar el abultamiento que posee la Tierra en el ecuador debido a las

fuerzas centrífugas que produce la rotación terrestre. Según este postulado, no es la rotación absoluta de

un cuerpo lo que importa, lo que realmente importa es la rotación relativa del cuerpo con respecto al

resto de estrellas del Universo, de forma que la rotación de un cuerpo con respecto a las estrellas debe

tener los mismos efectos físicos que la rotación de las estrellas con respecto al cuerpo, así que si estas

estrellas distantes no existen, carecería incluso de sentido hablar de la rotación misma.

Esta última frase recuerda mucho a la relatividad de Einstein, de hecho, Einstein se inspiró en estas ideas para

desarrollar la relatividad e intentó incorporar el principio de Mach dentro de la relatividad general aunque al final

hay que resaltar que no lo consiguió y tuvo que abandonar dicho postulado. Pero entonces, ¿Es correcto el

"principio"de Mach?

Es evidente que verificar este postulado no es nada fácil: tendríamos que vaciar el Universo de materia y

realizar unos cuantos experimentos. El físico y cosmólogo Dennis Sciama en su libro "The Unity of the

Universe" plantea unas ecuaciones en las que demuestra que la influencia de las estrellas cercanas sobre

la inercia de un cuerpo es increíblemente pequeña. Su estimación indicaba que todas las estrellas de

nuestra galaxia, la Vía Láctea, contribuían tan solo con una diez millonésima de la inercia total aquí en la

Tierra por lo que el resto de la inercia, si el principio de Mach es cierto, debía ser generada por estrellas

distantes hasta el punto de que el 80% del total de la inercia debería ser generada por galaxias tan distantes

que aún no habían sido descubiertas por los telescopios de la época. En la actualidad, con el desarrollo de

nuevos y más potentes telescopios el cálculo ha sido revisado y se concluye que la contribución de toda la

materia detectada en nuestro Universo no llega, por mucho, a explicar la inercia aquí en la Tierra por lo que un

amplio sector de la comunidad científica cree que Mach estaba equivocado. Sin embargo, esta cuestión sigue

abierta y no se conoce la respuesta definitiva a la pregunta de si el principio de Mach es correcto.

El principio de Mach continúa ejerciendo una fascinación casi irresistible sobre muchos cosmólogos y fascinó

al mismísimo Einstien debido a que lleva la relatividad de movimiento hasta su grado máximo: el espacio-tiempo

en sí mismo, en ausencia de masas, no puede existir, por lo que no se puede establecer el movimiento absoluto

de cualquier cuerpo con respecto a él. Si esto fuera posible el espacio-tiempo se comportaría como una especie

de éter.

Cuando empujéis un cuerpo o hagáis girar una rueda, pensar que quizás, detrás de esa pequeña resistencia al

movimiento, se encuentra la atracción gravitatoria de todo nuestro Universo ¿Increíble no?

 

Fuentes: La teoría de la relatividad

 

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Comentarios enviados:
Autor: IIII
2/13/2012
IIII
Autor: j.l. email: (fanegolorigados@hotmail.com)
10/24/2012
es muy interesante el tema y yo tambien trabajo en el. estemos en contacto