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06:00 hrs. Marzo 13 de 2004

Boletí­n UNAM-DGCS-189

Ciudad Universitaria

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EINSTEIN CAMBIÓ PARA SIEMPRE LA CONCEPCIÓN DEL TIEMPO Y EL ESPACIO

í‚· Participó en la fragua de las dos grandes teorí­as fí­sicas del siglo XX: la relatividad y la mecánica cuántica

í‚· Para Raúl Gómez, de la Facultad de Ciencias, fue un personaje de extraordinaria inteligencia, que aprovechó la madurez de la ciencia para transformarla

í‚· Antes de él, dijo Shahen Hacyan, investigador del Instituto de Fí­sica, se pensaba que el tiempo era absoluto

Albert Einstein participó en la fragua de las dos grandes teorí­as de la fí­sica del siglo XX: la relatividad y la mecánica cuántica; como autor único de la primera, y cofundador de la segunda. Así­, produjo una mudanza que cambió para siempre la concepción del tiempo, espacio, masa, energí­a, gravitación y geometrí­a del universo.

"Lo más hermoso que podemos experimentar es el misterio. Es la fuente de todo arte y toda ciencia. Aquel para quien esta emoción es desconocida, aquel que es incapaz de detenerse para maravillarse y sentirse transportado por un sentimiento reverente, vale tanto como un muerto: sus ojos están cerrados", dijo en alguna ocasión.

A 125 años de su nacimiento, el 14 de marzo de 1879, Shahen Hacyan, investigador del Instituto de Fí­sica (IF) de la UNAM, opinó que el mayor mérito del cientí­fico fue ser revolucionario. "No tení­a prejuicios. Le gustaba ir contra corriente, pero además era tan brillante que sabí­a hacerlo, porque no basta estar en contra de lo aceptado".

Para Raúl Gómez, del Laboratorio de Fí­sica Atómica y Molecular de la Facultad de Ciencias (FC), el genio alemán fue un personaje de extraordinaria inteligencia. Estuvo en el lugar y tiempo correctos, pues aprovechó la madurez de la ciencia para transformarla. Ante el conflicto entre electrodinámica y mecánica newtoniana, tuvo la audacia de pensar de una manera distinta.

Antes que nada, fue un creador de la teorí­a cuántica de la luz, de la relatividad especial y de la general, de la fí­sica de los procesos azarosos y del estado sólido, de las estadí­sticas cuánticas, de la cosmologí­a relativista y del intento de la teorí­a unificada de campo, mencionó Luis de la Peña, investigador emérito del IF, en su libro Albert Einstein: navegante solitario.

Las grandes aportaciones

El volumen decimoséptimo de la publicación alemana Annalen der Physik, impreso en junio de 1905, incluye en treinta páginas la comunicación de Einstein Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento.

En la segunda sección del artí­culo se advierten los fundamentos sobre los que se levanta la teorí­a especial de la relatividad. Ahí­ señaló que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, independiente de la rapidez con que éstos y la fuente emisora se muevan.

Determinó que cada objeto, viajando a un ritmo distinto con respecto de otro, tiene un espacio y un tiempo propios; es decir, son “relativos” a cada uno según la celeridad que posea, explicó Raúl Gómez.

Hasta ese entonces, expuso Hacyan, se pensaba que el tiempo era absoluto, es decir, que transcurre igual en cualquier parte del universo, y que el espacio es el "escenario" donde ocurren todos los fenómenos fí­sicos. La nueva posición cambió por completo tales concepciones.

Gracias a ella, abundó, hoy entendemos que, por ejemplo, la velocidad lumí­nea es un lí­mite en la naturaleza y que, en el vací­o, nada puede viajar más rápido que a 300 mil kilómetros por segundo.

No sólo eso. Ese 1905 "le fue suficiente para ensanchar los horizontes de la fí­sica, como nunca nadie pudo hacerlo en tan corto tiempo y a tal profundidad, con la única excepción de Newton", sostuvo De la Peña.

Todo sucedió de golpe: en marzo escribió el trabajo de la cuantización luminosa y el efecto fotoeléctrico, por el cual recibió 17 años después el Premio Nobel en 1922.

Su tesis doctoral es de abril. De mayo, su primer ensayo sobre la teorí­a del movimiento browniano –donde propuso un método para "ver" los efectos de la permanente agitación térmica de las moléculas de un cuerpo y para determinar el tamaño de ellas–; y de septiembre, el manuscrito que contiene la fórmula que relaciona la masa con la energí­a (E=mc2) que, en principio, mostró la posibilidad de obtener potencia a partir de procesos nucleares.

Fue a partir de junio de 1903, en la Oficina de Patentes de Berna –donde el genio, entonces de 23 años, trabajó como técnico de tercera clase e interino–, cuando se inició el parteaguas de esta disciplina.

Una década después, en 1915, propuso la teorí­a general de la relatividad, donde explicó la gravedad. "También fue una concepción radical que cambió la idea del espacio que, a partir de entonces, se entendió como curvo", precisó Hacyan.

El cientí­fico alemán señaló que la luz es atraí­da por la acción gravitatoria. En 1919, durante un eclipse, se demostró dicho efecto cuando las estrellas cercanas al sol desviaron su posición visualmente hablando. “Es a partir de ese momento –recordó– que se vuelve famoso y comienza a salir en los periódicos”.

Para Gómez, se trató de una teorí­a cosmológica, una modificación completa y total de la comprensión del universo. En este sentido, se habla de una fí­sica anterior y posterior a Einstein. En dicho cuerpo introdujo la idea esencial y simple de que las leyes fí­sicas y lumí­neas son iguales para todos los observadores.

“Soy en verdad un viajero solitario, y los ideales que han iluminado mi camino y proporcionado una y otra vez nuevo valor para afrontar la vida, han sido la belleza, la bondad y la verdad”, refirió el fí­sico germano.

La mecánica cuántica

La historia de la teorí­a cuántica corresponde a nuestros esfuerzos por comprender la naturaleza y la composición de las partí­culas elementales, a partir de las cuales la materia y la radiación pueden ser recreados, aseguró Leopold Infeld, quien fuera presidente de la Academia de Ciencias de Polonia, y amigo y colaborador del cientí­fico, en su libro Einstein. Su obra y su influencia en el mundo de hoy.

En la actualidad sabemos que el lápiz con que se escribe, nuestro cuerpo, la Tierra y el resto de los planetas, el sol y otras estrellas, así­ como las nebulosas, están constituidos por electrones, protones, neutrones… La teorí­a de los cuantos trata de las regularidades que describen cómo se construye lo existente y qué fuerzas actúan en ello.

Mientras que la teorí­a de la relatividad es obra de un hombre que avanza por su sendero solitario, la cuántica es la realización de muchos cientí­ficos que trabajan en forma independiente o en conjunto, avanzando paso a paso en el conocimiento de la masa, la radiación y su interacción recí­proca.

Entre la lista de fí­sicos que contribuyeron a su desarrollo se encuentran Planck, Bohr, De Broglie, SchríƒÂ¶edinger, Heinsenberg, Dirac y Pauli; cada uno recibió el Nobel por su trabajo al respecto.

Ella contempla la caracterí­stica de la dualidad onda-partí­cula –la luz presenta ambas propiedades– que Einstein intuyó como necesaria, y el principio de incertidumbre que establece que la exactitud de los procedimientos de medición es limitada.

Su más importante contribución a esta formulación también fue suscrita en 1905, en Annalen der Physik. Examinó el fenómeno descubierto por Max Planck de que la energí­a electromagnética parecí­a ser emitida por objetos radiantes en cantidades decisivamente discretas. Tal fuerza, luz cuanta, era directamente proporcional a la frecuencia de la difusión.

La cuantización lumí­nea se refiere, así­, a que ésta se forma de paquetes o cuantos (partí­culas) energéticos, que llamamos fotones.

Einstein utilizó esta interpretación para explicar el efecto fotoeléctrico, o sea, la producción de corrientes eléctricas en ciertos materiales sobre los cuales caen los haces. Por ejemplo, los metales emiten electrones cuando son iluminados con una frecuencia dada. Tales ideas forman algunos de los cimientos de su mecánica.

Hoy, coincidieron en señalar Gómez y Hacyan, el mundo es “cuántico”. Como se menciona en la Expo Q, exposición interactiva sobre este tema en el museo Universum, su advenimiento produjo un salto en el desarrollo tecnológico, cuyas consecuencias vivimos a diario, quizá sin darnos cuenta.

Los transistores, los minúsculos láseres de estado sólido contenidos en los equipos DVD, en los discos compactos, los lectores de código de barras y los apuntadores se originan en ese campo. La resonancia magnética nuclear que permite al médico realizar una inspección detallada del interior del cuerpo humano sin abrirlo es otra de sus aplicaciones.

Incluso el microscopio electrónico es un dispositivo relacionado, pues aprovecha el comportamiento ondulatorio de los electrones. En los materiales desarrollados en las últimas décadas, ese conocimiento juega un papel central, pues indica los posibles caminos para su diseño y obtención.

Pero sus usos no se limitan a las innovaciones. También ha incidido de manera profunda en la propia ciencia. Por ejemplo, el estudio de las partí­culas elementales permite conocer los procesos que se dieron en la formación y evolución del universo.

En sus últimos años, Einstein trató de encontrar una teorí­a unificada de campo que explicara las interacciones fundamentales de la naturaleza. Intentó demostrar, sin éxito, que las leyes que rigen las partí­culas subatómicas son las mismas que gobiernan a todo lo existente.

Al respecto, Shahen Hacyan mencionó que esas relaciones son la gravedad, el electromagnetismo, la nuclear fuerte y la débil. Sin embargo, añadió Gómez, aún no se ha logrado desarrollar esa explicación. Sólo se ha unificado a las interacciones nuclear débil y electromagnética, ahora llamada electrodébil.

Se cree que podrí­a alcanzarse en un momento la agrupación de la nuclear fuerte. “Pero la que parece no poder incorporarse en una teorí­a general es la gravitacional”, refirió el cientí­fico.

Ha habido especulaciones de que se pueda encontrar una teorí­a unificada de todas las interacciones de la naturaleza. “Hasta ahora sólo es un deseo”, opinó Hacyan.

Albert, pacifista

Albert fue hijo del comerciante Hermann Einstein y de Pauline Koch, judí­os de clase media, quienes también procrearon a Maja, una niña dos años y medio menor. El cientí­fico relató que su primera experiencia con la fí­sica fue alrededor de los cinco años, cuando su padre le mostró una brújula, instrumento que le produjo una profunda impresión. Tení­a que haber "algo atrás de los objetos, muy en lo profundo…", expresó.

A los doce años le regalaron un libro de geometrí­a: “La claridad y certeza de la exposición produjeron en mí­ una impresión indescriptible”, narró quien llegarí­a a estudiar fí­sica y matemáticas en Suiza y a obtener esa ciudadaní­a en 1905.

En los años posteriores fue profesor de las universidades de Praga y Zurich, y en 1913 pasó a ser miembro de la Academia de Ciencias de Prusia y se trasladó a Berlí­n. Ahí­ permaneció los siguientes 17 años. Desde 1933 vivió en Princeton, Nueva Jersey, ya con la ciudadaní­a estadounidense.

Se casó dos veces. Se divorció de Mileva Maric, y luego enviudó de Elsa Einstein, su prima. Con la primera procreó dos hijos, Hans Albert y Eduard, fallecidos en 1973 y 1965, respectivamente.

“Si entrara a un salón donde se celebra una reunión y se lo presentaran como el señor Einstein, de quien usted no tení­a ninguna noticia, quedarí­a fascinado por el brillo de sus ojos, por su recato y delicadeza, por su delicioso sentido del humor, por el hecho de que puede convertir una trivialidad en sabidurí­a, y porque todo lo que pudiera decir serí­a el producto de su propia mente, no influido por el griterí­o del mundo exterior. Uno siente que se encuentra frente a un hombre que piensa por sí­ mismo”, escribió Infeld.

De la Peña refirió que estuvo profundamente interesado en los problemas de su tiempo. Participó de forma activa como pacifista y antimilitarista ante el surgimiento del nazismo en Alemania y de las guerras mundiales.

Hacyan aclaró la "confusión histórica" que considera al también filósofo como el padre de la bomba atómica: “Cuando propuso la equivalencia entre masa y energí­a nunca pensó en la destrucción nuclear ni nada por el estilo. Fue el primer sorprendido de que dicho concepto tuviera alguna aplicación”.

Tal uso fue descubierto en la década de 1930 por otros fí­sicos, como Enrico Fermi. El cientí­fico teutón dijo al respecto: “La ciencia ha puesto de manifiesto este peligro, pero el problema real está en las mentes y los corazones de los hombres”. En efecto, ella tiene aplicaciones bélicas; eso depende de los individuos, agregó el investigador del IF.

Aficionado a la música de Bach y Mozart, así­ como a la de Vivaldi y Corelli, en 1952 declinó la presidencia del Estado de Israel. Antes, en 1948, se le habí­a detectado un aneurisma en la aorta abdominal, la cual se rompió el 13 de abril de 1955. A las 01:15 horas del 18 de es mes murió y su cuerpo fue cremado el mismo dí­a. Por propia disposición sus cenizas fueron dispersadas en un lugar no revelado. El doctor Thomas Harvey hizo la autopsia y aprovechó la oportunidad para extraer el cerebro y conservarlo.

De una capacidad enorme para maravillarse ante cosas simples y cuyo único interés fue la comprensión de los fenómenos de la naturaleza, Einstein se pensaba lo suficientemente artista como para dibujar con libertad sobre su imaginación, a la cual consideraba más importante que el propio conocimiento. Sobre ella sugirió: "Nunca pierdas la santa curiosidad"