290 Zenbakia 2005-02-25 / 2005-03-04

Gaiak

Albet Einstein.

(Foto: www.imagetogcode.com) N

os encontramos ante el primer centenario del que fuera un año milagroso para la ciencia universal: 1905. Todavía redundaban las hipótesis formuladas por Max Planck (1900) sobre los quantos revolucionarios, cuando, en el año 1905, un perito de tercera categoría enviaba desde la Oficina de Patentes de Berna (Suiza) a la revista más prestigiosa de Alemania (Annalen der Physik) una serie de artículos, con la esperanza de que algún día pudieran ser publicadas. El hombre en cuestión era Albert Einstein, nacido en 1879 en la localidad alemana de Ulm. Como bien declaraba el físico e historiador John Stachel, fueron cinco las obras que cambiaron el concepto de la física, y si bien una sola hubiera bastado para consagrar a su autor como uno de los físicos más renombrados de su época, lo cierto es que la compilación sitúa a Einstein en la cúspide universal, a la altura de Arquímedes y Newton. En palabras de su biógrafo Albert Fösing, “never before and never since has a single person enriched science by so much in such short time as Einstein did in his annus mirabilis” (nunca nadie ha conseguido, ni antes ni después, enriquecer en tan poco tiempo la ciencia tanto como lo hiciera Einstein en su annus mirabilis). SUS CINCO OBRAS DE 1905

La primera de estas obras llevaba por título “Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt” (“Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz”)1, en la que Einstein explicaba el efecto fotoeléctrico a partir del carácter corpuscular de la luz. Este trabajo, que incluso al propio autor le parecía totalmente revolucionario, está considerado como uno de los pilares básicos de la física cuántica. No sólo puso en cuestión la teoría electromagnética de Maxwell, sino que empleó la energía de la luz con total discreción y sugirió la existencia de quantos o corpúsculos indivisibles de la luz. “For his services to Theorical Physics, and especially for his discovery of law of the photoelectric effect”, en el año 1921 le fue concedido el Premio Nobel de Física.

En la segunda obra, titulada “Über die von der molekularkinetischen Theori der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen” (“Sobre el movimiento requerido por la teoría cinética molecular del calor de pequeñas partículas suspendidas en un líquido estacionario”)2, Einstein desveló que las fluctuaciones estadísticas producidas por los movimientos irregulares de las partículas en suspensión incumplen la segunda ley de la termodinámica clásica, con lo cual dejaba al descubierto la insuficiencia de la teoría. Junto con la quinta obra que publicara aquel mismo año, “Zur Theorie der Brownschen Bewegung” (“Sobre la teoría del movimiento Browniano”)3, Einstein estableció las bases del movimiento Browniano (fenómeno observado por Robert Brown en el año 1927, al contemplar granos de polen en agua). Bajo la finalidad de explicar experimentalmente el efecto del bombardeo al que se someten las moléculas de los fluidos por parte de las partículas en suspensión, propuso centrarse en el promedio del desplazamiento y no en la velocidad. Estas obras permitieron al francés Jean Perrin realizar nuevos cálculos sobre el número de Avogadro, e incluso calcular experimentalmente las medidas de los átomos. Además, las posturas de quienes no creían ni en el átomo ni en la molécula fueron definitivamente detractadas.

La tercera obra,“Zur Eletrodynamik Bewegter Körper” (“Sobre la electrodinámica de cuerpos en movimiento”), junto con la cuarta, “Ist der Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?” (“¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía?”), expone lo que actualmente se conoce como teoría de la relatividad especial, la cual se basa en dos principios: en el principio de la relatividad (la física debe ser igual en todos los sistemas referenciales inerciales) y en el principio de la velocidad constante de la luz (la velocidad de la luz es isotrópica y presenta la misma magnitud en todos los sistemas referenciales inerciales). Esta teoría puso fin a la controversia existente entre el principio de la relatividad de Lorentz y la electrodinámica de Maxwell, en la que algunos sistemas referenciales presentaban ciertas ventajas. La nueva teoría obligaba a renunciar a los conceptos de simultaneidad y del éter de la luz. El joven Einstein, incitado por la aplastante fuerza de la lógica, echó por tierra los postulados de aceptación general de la física y construyó esquemas basados en nuevos espacios y tiempos, donde incluso éstos perdían su carácter absoluto. A partir del principio de la relatividad y del principio del valor constante de la velocidad de la luz, en su cuarta obra llegó a la conclusión de que la masa y la energía eran valores equivalentes, tal y como se traduce en la conocida fórmula E = m.c2, a pesar de que por aquel entonces afirmara que el “cambio de la masa corporal era L/v2”, siendo L la radiación electromagnética irradiada por el cuerpo y v la velocidad de la luz. Para contrastar la validez de esta teoría proponía realizar pruebas en salas radiofónicas. Por aquel entonces el autor no era consciente del ilimitado poder que esta sencilla fórmula encerraba en sus entrañas, y que años más tarde sería empleado en forma de incontroladas reacciones nucleares. LA CÚSPIDE DE LA RELATIVIDAD

Albert Einstein. (Foto:www.asst.ch) Einstein, al igual que Planck, era un amante de los principios generales de las leyes naturales. Al cabo de unos años, Einstein formuló el principio de la equivalencia (según el cual, el campo gravitatorio y la aceleración de un sistema referencial son indivisibles), y, a partir del mismo, la teoría de la relatividad general, desarrollada entre 1907 y 1915, y que, dada su originalidad y belleza, es considerada como la obra cumbre del pensamiento científico de todos los tiempos. En su afán de promocionar la gravitación y de rechazar el espacio-tiempo absoluto, decidió geometrizarla y hacerla prevalecer ante la teoría de la gravitación de Newton, a quien, varios años después pedía perdón en sus notas biográficas, por el atrevimiento que mostró ante un genio de su envergadura.

Dado que Einstein, como los griegos y como Newton, creía en la inmovilidad de los cielos, se vio obligado a incluir en las ecuaciones del campo gravitatorio el concepto de la cosmología, tema que no le inspiraba demasiada pasión. Su postura contradecía la teoría de la atracción gravitatoria y el colapso en un universo estático. Cuando posteriormente se descubrió que el universo estaba en expansión (Hubble, 1929), Einstein se refirió al hecho de haber introducido la constante cosmológica como “el error más grande de mi vida”. Por irónico que parezca, lo cierto es que últimamente dicha constante vuelve a estar en el candelero, como una simple explicación de la aceleración que se observa en la expansión del universo.

En vano dedicó Einstein los últimos años de su vida a tratar de unificar la fuerza de la gravedad y el electromagnetismo, las únicas fuerzas bien comprendidas por aquel entonces, puesto que nada se sabía de las fuerzas débil y fuerte. Las cuatro interactividades que hoy se conocen siguen resistiéndose a los intentos de formar una unión absoluta, siempre y cuando no desechemos el esquema de Einstein y pasemos a un hipotético escenario de diez u once dimensiones con las teorías de las súper cuerdas o teorías M. ¿Quién será el genio que en este milenio se atreva a pedir disculpas a Einstein? EL IMPACTO DE SU OBRA

La obra de Einstein ha tenido, y tendrá, un impacto tremendo. Empezando desde lo más pequeño (la teoría estándar de la física de las partículas elementales, en el marco de la Teoría Cuántica del Campo) a lo más grande (la Teoría del Universo a gran escala, donde la relatividad general marca a la cosmología cómo serán su geometría global y su evolución dinámica), así como de lo más sencillo (la razón giromagnética de un electrón) a lo más complejo (el colapso de un súper nova). Tampoco olvida las energías más bajas (los Bose-Einstein condensados a unos pocos nanoKelvin), ni, por supuesto, las más altas (plasma quark-gluon). Sin olvidar que se sirvió de las aplicaciones más habituales (Global Positioning System), así como de las técnicas más sofisticadas (óptica atómica no-lineal), etc. Albert Einstein. (Foto:ravingmad08.tripod.com) Pero el impacto de Einstein no se circunscribe a la física y a la ciencia. Sus ideas han dejado huella en diversas facetas de la cultura moderna, desde la plástica hasta la poesía. Y también ha afectado a la teoría del conocimiento y a la filosofía. Einstein repudiaba la creación empírica de conceptos físicos, puesto que los consideraba productos de la libre creación del espíritu humano Pero el mundo exterior no se llega a conocer a través del pensamiento lógico, sino sólo a partir de la experiencia. En cualquier caso, los conceptos nos permiten ordenar las experiencias que percibimos a través de los sentidos, y, hasta ahora, la naturaleza siempre se ha posicionado del lado de la sencillez y de la belleza matemática. Al igual que Leibniz y Planck, Einstein buscaba y creía en la armonía preestablecida. Respecto al impacto de sus formulaciones en el ámbito de la filosofía, hay que decir que la teoría de la relatividad llevó a todos los filósofos a replantearse las ideas que sostenían en torno al universo. Pese a que el tiempo, la materia y, posteriormente, los experimentos se empeñaron en llevarle la contraria, Einstein los obligó a adoptar una postura sobre la física cuántica, a pesar de que no llegaron a alcanzar la fuerza suficiente como para convencer a quienes le mostraban su apoyo incondicional. 1Datada en Berna, recibida el 17 de marzo de 1905. Publicada el 9 de junio de 1905. Annalen der Physik 17 (1905): 132-148 2Datada en Berna en mayo de 1905, recibida el 11 de mayo de 1905. Publicada el 18 de julio de 1905. Annalen der Physik 17 (1905): 549-550 3Datada en Berna en diciembre de 1905, recibida el 9 de diciembre de 1905. Publicada el 8 de febrero de 1906. Annalen der Physik 19 (1906): 371-381 4Datada en Berna en junio de 1905, recibida el 26 de septiembre de 1905. Publicada el 26 de septiembre de 1905. Annalen der Physik 17 (1905): 891-921 5Datada en Berna en septiembre de 1905, recibida el 27 de septiembre de 1905. Publicada el 21 de noviembre de 1905. Annalen der Physik 18 (1905): 639-641