Boletín UNAM-DGCS-189
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final del boletín
EINSTEIN CAMBIÓ
PARA SIEMPRE LA CONCEPCIÓN DEL TIEMPO Y EL ESPACIO
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Participó en la fragua de las dos grandes
teorías físicas del siglo XX: la relatividad y la mecánica cuántica
·
Para Raúl Gómez, de la Facultad de Ciencias,
fue un personaje de extraordinaria inteligencia, que aprovechó la madurez de la ciencia para transformarla
·
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,
Schröedinger, 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".
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Pies de Foto
Foto 1
Shahen Hacyan,
del Instituto de Física de la UNAM, señaló que el mundo es “cuántico” y su
advenimiento produjo un salto en el desarrollo tecnológico.
Foto 2
Raúl Gómez, del Laboratorio de
Física Atómica y Molecular de la Facultad de Ciencias de la UNAM, destacó que
Albert Einstein estuvo en el lugar y tiempo correctos, pues aprovechó la
madurez de la ciencia para transformarla.
Foto 3
Albert Einstein participó en la fragua de las dos
grandes teorías de la física del siglo XX: la relatividad y la mecánica
cuántica. Cambió para siempre la concepción del tiempo, espacio, masa, energía,
gravitación y geometría del universo.