How fast are you moving right now? That seems like an easy question. The first tempting answer is, "I'm not moving." Upon further reflection, you realize that maybe the Earth's motion counts. So, a second tempting answer is, "19 miles/second around the Sun." But then you recall learning that the Sun moves around the center of the Milky Way galaxy, and the Milky Way moves within the Local Group of galaxies, and the Local Group moves within the Virgo Cluster, and the Virgo Cluster moves within... "How fast are you moving?" is not an easy question. When Mission Control tells astronauts how fast they're going, there's always an assumed standard of rest. At the start of the voyage, speeds are given relative to the launchpad. But later, when the launchpad is just one more arbritrary place down there on Earth's spinning surface, speeds are given relative to the idealized, non-spinning pinpoint center of Earth. On their way to the Moon, Apollo astronauts had a hard time answering the question, "How fast are you moving?" Speed away from Earth was one thing, and speed toward the Moon was quite another. That's because the Earth and the Moon move relative to one another. Ah, of course! Speed is a relative quantity. When Captain Kirk ask Lieutenant Sulu if the Starship Enterprise has reached a speed of warp 7, Sulu should reply, "Relative to what, Captain?" Such a sassy reply may get subordinate Starfleet officers in trouble, but it is the only good answer to the question, "How fast are you moving?" This is basic relatively talking. Not fancy Einsteinian relativity, but good old fashioned (and still correct) Galilean relativity. Galileo seems to have been the first person to realize that there is no such thing as an absolute speed. Speeds are relative. This means that speeds only have meaning when they are referred to a reference frame. Presumably that reference frame is itself at rest. But then we have to ask again, "At rest relative to what?" Because even the concept of rest has lost any hint of absolute meaning. Speed is relative, and rest is relative. Earth's speed is 19 miles/second relative to the Sun. The Enterprise's speed is warp 7 relative to the center of the Milky Way galaxy. Your speed is zero relative to your easy chair. But depending on where you sit, it is hundreds of miles/hour relative to Earth's center. When we furrow a brow and ask, "But how fast is Earth really moving?" we imagine Spaceship Earth plowing through the ocean of space as it orbits the Sun. But space is not an ocean. It has no substance as water does. Space is not a thing; space is nothing. Space is no thing. You can move between two points in space, say between Earth and Mars, but you can't move through space. There's nothing to move through. It's like trying to say how much a hole weighs. A hole weighs exactly nothing because a hole is nothing. It's a void, and so is space. To move relative to nothing is meaningless. The concepts of speed and of rest have only relative meaning. They are absolutely meaningless. They mean something only with respect to arbitrarily chosen, artificial frames of reference. If, someday, you are buckled into your spaceship, and you see from the side window, say, a space station whizz by at constant speed, there is no way to know which of you is really moving. Neither of you is really moving because there is no deep reality about constant speed. Constant speed in a straight line has only relative meaning, a kind of relative reality. Does this mean that all motion is relative? No! Some motions have only relative meaning, but some motions have absolute meaning, are absolutely real. For example, constant speed is relative, but change in speed is absolute. Calling something absolute in science means that arbitrary standards are not used in its measurement. It is unambiguously measurable. When your spaceship fires its engines, your change in speed is beyond doubt. You feel it in your stomach, and your ship's sensors can measure it. Outside your window, the passing space station may seem to be changing speed, but the beings inside the station will not feel it. And no sensors can measure it. You are really changing speed, and they are really are not. There's something absolutely real about changes in speed. The same goes for rotation. If your spaceship is spinning, you can feel it, and your ship's sensors can measure it. The space station outside may seem to be going around you, but it is you who feels queasy, not the folks in the space station. You are really spinning, and they really are not. There's something absolutely real about rotation. So, some motions are relative, and some are not. There is no deep reality about constant speed, but changes in speed are deeply real, and so are rotations. We have to be thoughtful in our analysis of everyday experience in order to identify what is deeply real. Since we can be fooled by perceptions as basic as speed, maybe every perception deserves careful scrutiny. This is what inspired Einstein to his incredible insights about the speed of light and forward time travel. Knowing how to identify what is deeply real is tough and important work. If a police officer ever pulls you over for speeding and asks, "Do you know how fast you were going?" an insightful, though perhaps unwise, reply would be, "Relative to what?" And then, as you sit in the backseat of the police car and feel it accelerate toward jail, you can add, "But some things are absolute!"
¿Qué tan rápido te estás moviendo justo ahora? Parece una pregunta fácil. La primera posible respuesta sería "No me estoy moviendo". Pero después de reflexionar, te das cuenta de que quizá el movimiento de la Tierra cuenta. Entonces, una segunda posible respuesta sería "30,5 km/segundo alrededor del Sol". Pero entonces recuerdas que aprendiste que el Sol se mueve alrededor del centro de la Vía Láctea y que la Vía Láctea se mueve con el Grupo Local de galaxias y que el Grupo Local se mueve con el Cúmulo de Virgo y el Cúmulo de Virgo se mueve con... "¿Qué tan rápido te mueves?" No es una pregunta fácil. Cuando el control de la misión le dice a los astronautas qué tan rápido van, siempre hay una norma supuesta de reposo. Al comienzo del viaje, las velocidades se dan en relación a la plataforma de despegue. Pero después, cuando la plataforma es solo otro lugar arbitrario abajo en la superficie giratoria de la Tierra, las velocidades se dan relativas al centro idealizado no giratorio de la Tierra. En su camino hacia la Luna, los astronautas del Apolo tuvieron problemas respondiendo a la pregunta, "¿Qué tan rápido se mueven?" La velocidad desde la Tierra era una, y la velocidad hacia la Luna era otra distinta. Eso se debe a que la Tierra y la Luna se mueven una respecto de la otra. ¡Por supuesto! La velocidad es una cantidad relativa. Cuando el capitán Kirk le preguntó al Teniente Sulu si la nave estelar Enterprise había alcanzado una velocidad de crucero 7, Sulu debió responder, "¿Con relación a qué, capitán?" Una respuesta tan atrevida puede poner en problemas a los oficiales subordinados pero es la única buena respuesta a la pregunta: "¿Qué tan rápido se mueven?" Esto es relatividad básica. No la relatividad einsteniana sofisticada, sino la vieja y anticuada (y todavía correcta) relatividad galileana. Galileo parece haber sido la primera persona en darse cuenta de que no existe tal cosa como una velocidad absoluta. Las velocidades son relativas. Esto significa que las velocidades solo tienen sentido cuando se refieren a un marco de referencia. Probablemente ese marco de referencia esté en reposo. Pero entonces debemos preguntarnos de nuevo: "¿En reposo respecto a qué?" Porque incluso el concepto de reposo ha perdido cualquier atisbo de sentido absoluto. La velocidad es relativa y el reposo es relativo. La velocidad de la Tierra es de 30,5 km/segundo en relación al Sol. La velocidad del Enterprise es factor 7 en relación con el centro de la Vía Láctea. Su velocidad es cero en relación a tu sillón. Pero dependiendo de dónde te sientas, es cientos de kilómetros por hora en relación con el centro de la Tierra. Cuando levantamos una ceja y preguntamos, "Pero ¿qué tan rápido se mueve realmente Tierra?" imaginamos la nave Tierra surcando el océano espacial mientras se mueve en órbita alrededor del Sol. Pero el espacio no es un océano. No tiene ninguna sustancia como el agua. El espacio no es una cosa; el espacio no es nada. No es algo. Te puedes mover entre dos puntos en el espacio, por ejemplo, entre la Tierra y Marte, pero no te puedes mover por el espacio. No hay nada para recorrer. Es como tratar de decir cuánto pesa un agujero. Un agujero no pesa nada exactamente porque un agujero no es nada. Es un vacío, justo como el espacio. Moverse en relación con la nada es insignificante. Los conceptos de velocidad y de reposo tienen un sentido solo relativo. No tienen, en términos absolutos, ningún sentido. Significan algo solo con respecto a marcos de referencia arbitrariamente escogidos. Si, algún día, estás en tu nave espacial y ves desde la ventana, por ejemplo, una estación espacial que se mueve a una velocidad constante, no hay manera de saber cuál se está moviendo. Ninguno de los dos se está moviendo en realidad porque no existe una realidad cabal sobre la velocidad constante. La velocidad constante en línea recta tiene solo un sentido relativo, una especie de realidad relativa. ¿Esto significa que todo movimiento es relativo? ¡No! Algunos movimientos tienen solo un sentido relativo, pero algunos movimientos tienen sentido absoluto, son absolutamente reales. Por ejemplo, la velocidad constante es relativa, pero el cambio de velocidad es absoluto. Llamar a algo absoluto en ciencia significa que no se usan estándares arbitrarios en su medición. Es inequívocamente mensurable. Cuando tu nave enciende sus motores, su cambio de velocidad está fuera de toda duda. Lo sientes en tu estómago, y los sensores de la nave pueden medirlo. Por tu ventana, la Estación Espacial puede parecer que está cambiando de velocidad, pero las personas dentro de la estación no lo sentirán. Y no hay sensores que puedan medirlo. Realmente tú cambias la velocidad, y ellos no. Hay algo absolutamente real sobre los cambios en la velocidad. Lo mismo ocurre con la rotación. Si tu nave espacial está girando, puedes sentirlo, y los sensores de la nave pueden medirlo. La Estación Espacial por fuera puede parecer que gira a tu alrededor, pero eres tú el que se siente mareado, no la gente de la Estación Espacial. Realmente tú estás girando, y ellos no. Hay algo absolutamente real acerca de la rotación. Así, algunos movimientos son relativos y algunos no. No hay ninguna realidad absoluta acerca de velocidad constante, pero los cambios de velocidad son profundamente reales, al igual que las rotaciones. Tenemos que pensar cuidadosamente en nuestro análisis de la experiencia cotidiana para identificar lo profundamente real. Ya que podemos ser engañados por percepciones tan básicas como la velocidad, quizá cada percepción merece una inspección cuidadosa. Esto es lo que inspiró a Einstein en su increíble visión sobre la velocidad de la luz y el viaje en el tiempo. Saber cómo identificar lo profundamente real es algo difícil e importante. Si alguna vez un oficial de policía te detiene por exceso de velocidad y te pregunta, "¿Sabes a cuánto ibas?" una respuesta intuitiva, aunque quizás imprudente, sería, "¿Respecto a qué?" Y luego, mientras te sientan en la parte trasera del auto de la policía y sientes cómo aceleran hacia la cárcel, puede añadir: "Pero algunas cosas son absolutas".