¿En qué aspectos son insatisfactorias las bases de la mecánica clásica y de la teoría especial de la relatividad?

Ya hemos afirmado varias veces que la mecánica clásica parte de la siguiente ley: Las partículas materiales suficientemente alejadas de otras partículas materiales continúan moviéndose uniformemente en línea recta o continúan en estado de reposo.

También hemos recalcado repetidamente que esta ley fundamental solo puede ser válida para cuerpos de referencia $K$ que poseen ciertos estados de movimiento únicos, y que se encuentran en movimiento de traslación uniforme unos respecto de otros. Con respecto a otros cuerpos de referencia $K$, la ley no es válida.

Tanto en la mecánica clásica como en la teoría de la relatividad especial, por lo tanto, diferenciamos entre cuerpos de referencia $K$ respecto de los cuales puede decirse que se cumplen las "leyes de la naturaleza" reconocidas, y cuerpos de referencia $K$ respecto de los cuales estas leyes no se cumplen.

Pero ninguna persona cuyo modo de pensamiento sea lógico puede quedar satisfecha con este estado de cosas. Se pregunta: «¿Cómo es posible que ciertos cuerpos de referencia (o sus estados de movimiento) tengan preferencia sobre otros cuerpos de referencia (o sus estados de movimiento)? ¿Cuál es la razón de esta preferencia?».

Para mostrar claramente lo que quiero decir con esta pregunta, me serviré de una comparación.

Me encuentro de pie frente a una cocina de gas. Colocadas una al lado de la otra sobre la cocina hay dos cacerolas tan parecidas que una podría confundirse con la otra. Ambas están medio llenas de agua.

Noto que sale vapor continuamente de una de las cacerolas, pero no de la otra. Esto me sorprende, incluso aunque nunca antes hubiera visto una cocina de gas o una cacerola.

Pero si ahora noto algo luminoso de color azulado bajo la primera cacerola, y no bajo la otra, dejo de estar asombrado, incluso aunque nunca antes hubiera visto una llama de gas. Pues solo puedo decir que ese algo azulado provocará la emisión del vapor, o al menos es posible que lo haga.

Si, sin embargo, no noto el algo azulado en ningún caso, y si observo que una emite vapor continuamente mientras que la otra no, entonces seguiré asombrado e insatisfecho hasta que haya descubierto alguna circunstancia a la que pueda atribuir el diferente comportamiento de las dos cacerolas.

Análogamente, busco en vano en la mecánica clásica (o en la teoría especial de la relatividad) algo real a lo que pueda atribuir el comportamiento diferente de los cuerpos considerados con respecto a los sistemas de referencia $K$ y $K^{\prime }$. La objeción es de importancia más especialmente cuando el estado de movimiento del cuerpo de referencia es de tal naturaleza que no requiere ninguna agencia externa para su mantenimiento, p. ej., en el caso en que el cuerpo de referencia gira uniformemente. Newton vio esta objeción e intentó invalidarla, pero sin éxito. Pero E. Mach la reconoció con la mayor claridad de todos, y a causa de esta objeción afirmó que la mecánica debía ser situada sobre una nueva base. Solo puede ser eliminada mediante una física que sea conforme al principio general de la relatividad, ya que las ecuaciones de tal teoría son válidas para cualquier cuerpo de referencia, cualquiera que sea su estado de movimiento.