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domingo, 5 de marzo de 2017

SOBRE EINSTEIN - PUBLICADO HACE DOCE AÑOS.

Einstein 1905: todo cambió.
El año genial de un genio: 1905. El 'annus mirabilis'. Albert Einstein formuló su teoría de la relatividad especial, alumbró su célebre ecuación E = me2 y aclaró los fundamentos de la mecánica cuántica, de rabiosa actualidad 100 años después. Sin ellas no habría llegado ni la televisión, ni el láser, ni Internet. 



Albert Einstein creía en el valor de los experimentos mentales. Hagamos uno. Retrasemos el reloj un siglo e imaginemos que, en 1905, Einstein hubiera sido un em­pleado modélico de la oficina de patentes de Berna, concentrado en el examen mi­nucioso de las solicitudes, inmune a la dis­tracción. Y ahora echemos un vistazo al salón de nuestra casa. ¿Ponemos el tele­diario? No podemos, porque la tele ha desapare cido. Para convertir la electricidad en imagenes hay que entender el efecto fotoeléctirco, y eso no es posible sin una de las teorías revolucionarias que Einstein desarrolló en 1905 robándole tiempo al trabajo en la oficina.  Habrá que buscar otro modo de informarse, quizá un periódico.  Pero las rápidas técnicas de fotocomposión que se usan para editar los libros y los diarios tambien se basan en esa tería, luego el periódico no habra llegado a tiempo y libro será demasiado caro.  Probemos con Internet.  Pero ¿donde  demonios está  el ordenador ¿  No existe.  Las tripas de los ordenadores y las calculadoras se basan en una física del estado sólido que nadie ha podido desarrollar sin las contribuciones esenciales que Einstein hizo en 1905 a las mecánicas cuántica y estadística.  Tampoco se ha podido desarrollar el laser, y  por tanto no hay discos compactos ni códigos de barras.  Nos queda la radio.  En concreto una de esas radios del tamaño de un aparador, porque en nuestro mundo imaginario nadie ha podido inventar el transistor. 


Su actitud evasiva fue la misma con los filósofos positivistas, que veían la relatividad como la demostración definitiva de sus tesis; con los antrop´plogosa física del estado sólido que nadie ha podido desarrollar sin las contribuciones esenciales que Einstein hizo en 1905 a las mecánicas cuántica y estadística. Tampo­co se ha podido inventar el láser, y, por tan­to, no hay discos compactos ni códigos de barras. Nos queda la radio. En concreto, una de esas radios del tamaño de un apa­rador, porque en nuestro mundo imagina­rio nadie ha podido inventar el transistor.   Aquel fue el annus mirabilis de Albert Einstein, el momento milagroso  en que un empleado de patentes de 26 años cambió para siempre la física y el mundo.   El joven genio tardaría aún tres lustros en hacerse famoso entre el gran público.  Eso llegó en 1919, cuando la prestigiosa academia de ciencias británica, la Royal Society, anunció la confirmación experimental de una de sus asombrosas teorías.  Pero Einstein, aclamado a partir de entonces como la mayor inteligencia creativa del mundo, nunca llegó a comprender la razón de su popularidad.   El Historiador Gerald Holton, de  la Universidad de Harvard, desempolvó hace unos años la siguiente anécdota. Cuando Einstein vi­sitó por primera vez el Reino Unido, en 1921, el entonces arzobispo de Canterbury, Randall Davidson, removió Roma con San­tiago para acercarse a él y preguntarle qué implicaciones tendría para la religión su teoría de la relatividad. "Ninguna", res­pondió el físico de inmediato. "La relativi­dad es una cuestión puramente científica  y no tiene nada que ver con la religión.
 
Su actitud evasiva fue la misma con los filósofos positivistas, que veían la relatividad como la demostración definitiva de sus tesis, con los antropólogos, que le reclamaban como aval del relativismo cultural, e incluso con los cientificos , que le ensalzaban como el lider de la mas porfunda revolución que las ciencias físicas habian experimentado desde Copérnico.  Einstein ni siquiera se vio capaz de presentarse al concurso de la revista Scientific American para explicar de forma comprensible la teoría de la relatividad.  Las implicaciones culturales de su ciencia le dejaban frio, y su popularidad entre el público sólo pareció interesarle cómo fenómeno “psicopatológico “, por utilizar su propio adjetivo.   De haber llegado a escucharla, sin duda habrá desaprobado la impresionante frase pronunciada hace unas cuantas décadas por Sara Montiel: “Cómo dijo Einstein, todo es relativo”. Einstein nunca dijo nada semejante.

Muchos de los equívocos sobre la teoría de la relatividad, incluido el de Sara, se deben a su nombre precisamente.  Porque esa célebre teoría no introduce elementos de relatividad en la física, sino que los elimina.  Veamos por qué.

 Al igual que Newton, su predecesor en el cargo de creador de mundos, Einstein siempre estuvo fascinado por la naturaleza de la luz. 

En 1896, cuando tenía 17 años, concibió el primero de sus famosos experimentos mentales sobre este problema.     La luz, decía la física de su tiempo, era una onda que se propagaba a  una velocidad fija. Pero entonces, ¿qué ocurriría si una persona corriera tan de­prisa que lograra alcanzar esa onda de luz? La persona, se respondió el joven Einstein, vería una onda de luz que está quieta, como parece estar quieto un tren que se mueve en paralelo al nuestro. Pero la forma en que se propaga la luz, y, por tanto, su velocidad, es un componente es­tructural básico de la realidad, una ley fundamental de nuestro universo. ¿Cómo se traga entonces que una onda de luz pue­da estar quieta?
Las leyes de la física, tal y como ha­bía mostrado Galileo, son las mismas vis­tas desde tierra firme, desde un barco o desde cualquier otro marco de referencia que se mueva a una velocidad constante. Si la velocidad de la luz es una propiedad fundamental de la naturaleza, debería se­guir pareciendo la misma aunque el ob­servador se moviera tan rápido como ella. Bien, esto era una paradoja. Y las para­dojas suelen señalar el camino hacia los grandes saltos conceptuales. Cuando dos hechos ciertos no encajan a la vez en nues­tro esquema del mundo es preciso susti­tuir el esquema por uno más amplio que sea capaz de acogerlos sin contradicciones. El mejor cerebro del planeta (sin saber aún que lo era) se había puesto en marcha. La idea clave sobre la relatividad -es decir, sobre la paradoja de la luz detenida-le sobrevino a Einstein durante una con­versación casual con su colega de la ofici­na de patentes Michele Besso. La velocidad de un objeto es la distancia que ha re­corrido dividida por el tiempo que ha tardado en recorrerla. Supongamos que el objeto es un cohete que va a la Luna. Para medir el tiempo que tarda ponemos el cro­nómetro cuando el cohete despega y lo pa­ramos cuando aluniza. Pero ¿cuándo alu­niza? No lo sabemos. Lo único que sabe­mos es cuándo fe vemos alunizar desde la Tierra, y para eso la luz del cohete tiene que viajar de vuelta a nuestro planeta. Si en vez de quedarnos en la Tierra nos mon­táramos en el cohete con nuestro cronó­metro, mediríamos un tiempo diferente.
 Faltaba aún mucho trabajo matemáti­co por hacer, pero fue este destello repen­tino el que resolvió la paradoja que le había atrapado nueve años antes. La velo­cidad de la luz, como buena ley funda­mental, es siempre la misma. Si el obser­vador corre tanto que se pone a su nivel, no la ve detenerse, sino moverse a la misma velocidad de siempre. Y la razón, por increíble que parezca, es que para ese ob­servador lo que se ha detenido no es la luz, sino el tiempo. La luz recorre muy poca distancia respecto a él, pero el tiempo ape­nas pasa: una distancia muy pequeña di­vidida por un tiempo muy corto da la mis­ma velocidad de siempre, la velocidad de la luz, que es una constante fundamental.

La expresión matemática de esta idea, desarrollada por Einstein durante las seis semanas siguientes, es de una complejidad frustrante para los profanos; pero la idea en sí misma, como hemos visto, es una in­tuición repentina sobre la verdadera na­turaleza del tiempo. De hecho, el historia­dor John Stachel, de la Universidad de Boston, ha reunido evidencias de que el principal empujón intelectual que permi­tió a Einstein cuestionar lo que a todo el mundo le había parecido siempre incues­tionable -que el tiempo pasa igual para cualquiera- no fue una lectura científica, sino filosófica: el Tratado de la naturaleza humana, de David Hume, donde el gran pensador británico sostenía que el tiempo y el espacio no debían verse como entida­des autosuficientes, sino como "la forma en que un objeto existe".

Y el propio Einstein dejó escrito: "A ve­ces me pregunto cómo pude ser yo quien desarrollara la teoría de la relatividad. Creo que la razón es que un adulto nunca se para a pensar en problemas de espacio y tiempo, cosas en las que ya pensó cuan­do era niño. Pero mi desarrollo intelectual estuvo retardado, y como resultado de ello  empecé a preguntarme sobre el espacio y el tiempo cuando ya había crecido". Tam­bién afirmó en otro momento: "Una nueva idea llega de repente y de forma intuitiva. No se llega a ella a través de conclusiones lógicas conscientes. Pero, pensando en ella después, siempre puedes descubrir las ra­zones que te han conducido inconsciente­mente a tu intuición, y encontrarás una manera lógica de justificarla. La intuición no es más que el resultado de la experien­cia intelectual previa". Como otros gran­des creadores, Einstein se asombraba de la facilidad con que hallaba sus ideas.
En cualquier caso, y para zanjar las interpretaciones de tipo Sara Montiel, hay que recordar que la teoría de la relatividad no establece que "todo es relativo", sino que nada importante lo es: las leyes físi­cas, incluida la velocidad de la luz, son las mismas en cualquier marco de referencia.


Esta teoría de 1905 se llama relatividad especial para distinguirla de la relatividad general, Una teoría de la gravitación for­mulada por Einstein 11 años después. La relatividad especial es el marco adecuado para tratar con velocidades muy altas, que son las regiones de la realidad en las que el tiempo se dilata y las ecuaciones de Newton ya no valen. Pero una de sus deriva­ciones inesperadas, también descubierta por Einstein en su annus mirabilis de 1905, fue la célebre ecuación E = me2, tal vez la única fórmula matemática que se ha ga­nado el estatus de icono del siglo XX. Sig­nifica que la masa (m) y la energía (E) son dos caras de la misma moneda, y que una ínfima cantidad de masa puede convertir­se en una gran cantidad de energía al mul­tiplicarse por el cuadrado de la velocidad de la luz (c), que es un número enorme.

Las consecuencias de esta ecuación para la historia del siglo XX son de una trascendencia indiscutible. La demostra­ción de que 100 gramos de materia pueden producir la misma energía que la combus­tión de varios millones de litros de gasoli­na no es sólo una pieza esencial de cono­cimiento. También es una fuente de inspi­ración para los amantes de la energía. Y para los amantes de las explosiones. A fi­nales de los años treinta, con el mundo ca­yendo en picado hacia el mayor conflicto armado de su historia, la élite de la física ya estaba en condiciones de convertir la ecuación de Einstein en una bomba con un poder destructivo sin precedentes. Al­gunos miembros de esa élite habían teni­do que salir pitando de la Alemania nazi y trabajaban por entonces en Estados Uni­dos. Pero otros físicos de primera línea se­guían en Alemania. Demasiado riesgo.
El 12 de julio de 1939, Leo Szilard, un brillante físico húngaro emigrado a Esta­dos Unidos, se acercó a Long Island (Nue­va York), donde Einstein estaba pasando unos días de vacaciones. Szilard le explicó los últimos avances sobre la fisión del ura­nio y las reacciones en cadena y le hizo una petición insólita: que escribiera a la reina madre de Bélgica para advertirla del peligro de que las grandes reservas de uranio del Congo Belga cayeran en manos de los nazis. Einstein aceptó y se olvidó del asunto. Pero, sólo unos días después, Szi­lard le contó su preocupación al econo­mista Alexander Sachs, un asesor del pre­sidente Franklin Roosevelt. Y el economis­ta dio el salto conceptual que no habían dado los físicos. No bastaba con evitar que el uranio cayera en manos de los nazis. Si la bomba era factible, EE UU debía cons­truirla. Y Einstein debía olvidarse de la reina madre y escribir directamente al presidente Roosevelt. Así se hizo. El efecto de la carta no fue inmediato, porque el Proyecto Manhattan, para construir la bomba, no arrancó en firme hasta dos años des­pués, con la guerra ya bien avanzada. Pero es obvio que Einstein comprendió bien las preocupaciones de Szilard, porque un pa­cifista convencido como él no hubiera fir­mado esa carta de otro modo.

Su repugnancia por el militarismo ale­mán ya se había gestado en los albores de la I Guerra Mundial, hacia 1914, cuando se mudó con su familia a Berlín para trabajar en la Academia Prusiana de las Ciencias. Con la guerra ya en marcha llegó incluso a repartir propaganda pacifista por Berlín. Su ingenuidad le hizo creer que las aven­turas militares alemanas se habían acaba­do para siempre con la firma del armisti­cio que puso fin al conflicto en 1918. Pero pronto la derecha alemana, que ya le había puesto en el punto de mira por su actitud antibelicista, terminó de odiarle cuando empezó a apoyar públicamente el movimiento sionista. En 1921 recibió el Nobel, y durante la siguiente década, mientras su fama y prestigio se agigantaban, se fue en­contrando cada vez más incómodo en su país natal. En 1933, cuando Hitler subió al poder, Einstein renunció a su ciudadanía alemana y aceptó una plaza en el Institu­to de Estudios Avanzados de Princeton (EE UU), donde seguiría el resto de su vida.
 En 1905, nadie podía comprender el llamado efecto fotoeléctrico, por el que ciertos sólidos generan una corriente eléctrica -emiten 'electrones- cuando reciben un rajo de luz. - Einstein logró explicar matemáticimente el fenómeno, pero sólo a costa de preponer que la luz no era simplemente una onda, como establecía la física de la época, sino que también estaba compuesta de partícu­las discretas, o cuantos. Así, un cuanto de luz (un fotón) con la suficiente energía po­día golpear a un átomo del material sólido y arrancarle un electrón.
 La idea de que las radiaciones como la luz podían dividirse a veces en paquetes discretos, o cuantos, ya había sido pro­puesta cinco años antes (en 1900) por uno de los físicos más influyentes de la época, el también alemán Max Planck. Pero Planck era un científico conservador -o un revolucionario reticente, como le des­criben algunos historiadores- y nunca acabó de aceptar las implicaciones más profundas de su propia idea. Einstein vio más allá. No era que la luz se organizara en cuantos, o fotones, bajo ciertas condi­ciones: es que consistía en ellos.

La contribución radical de Einstein fue esencial en la génesis y la aceptación de la física cuántica, la gran teoría actual del mundo microscópico. Y ello no sólo a pesar de Planck, sino también del propio Einstein, cuya firme creencia en un uni­verso diseñado en todo detalle -el físico dijo creer en "el Dios de Spinoza, que se revela en la armonía de todo lo que exis­te"- le hizo aborrecer la teoría cuántica que se iba imponiendo cada vez con más éxito, una física donde las certezas habían sido sustituidas por meras probabilidades. "Dios no juega a los dados", fue su famosa reacción de rechazo. El científico que ha­bía aportado varios elementos cruciales para el nacimiento de la nueva física de lo microscópico se vio incapaz de aceptar las consecuencias de su propia revolución.

¿Qué hizo Einstein en las últimas dé­cadas de su vida? El Nobel de Física Mu-rray Gell-Mann se ha quejado de que las fotos más reproducidas del gran científico -greñas blancas, piel cuarteada, lengua burlesca- pertenecen a esta etapa tardía en la que apenas hizo aportaciones rele­vantes, en lugar de retratar al joven ofici­nista de 1905 que asombró al mundo con el poder creativo de su mente. Einstein pasó sus últimos 30 años, primero en Alemania y después en EE UU, buscando una teoría unificada, un solo sistema de ecuaciones del que pudieran derivarse la gravitación y el electromagnetismo. Y es cierto que no lo consiguió. Pero muchos físicos  contemporaneos ­ ya no creen que estuviera per­diendo el tiempo, ni la cabeza. La gran unificación a la que Einstein sacrificó sus últimos 30 años ha vuelto a la agenda de la física. Uno de los principales objetivos es ahora unificar la relatividad general -una teoría de la gravitación- con la mecánica cuántica. El annus mirabilis de Einstein ha cumplido un siglo, pero su programa para entender el cosmos sigue vivo. •
Escrito en el año 2005 por Javier Sampedro.      

4 comentarios:

  1. Y cuando se había escrito el artículo, aun no se había probado la teoría de la relatividad com o se ha hecho público después.

    Todavía el pensamiento de Einstein sigue muy vivo y presente.

    Besote

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  2. MANUEL. Me impresionan las cotas tan altas que puede alcanzar la mente y la emoción de un genio, aunque pase desapercibido. No parece el caso de Einstein.... ahora me asaltan los nombres de Beethoven y Curie no se bien por qué.

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  3. Un genio. De esos que aparecen de vez en cuando. Buen complemento esta entrada a la de tu otro blog.
    Un saludo.

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  4. CAYETANO. Ando intentando combinar blogs.

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Gracias por tu tiempo.