Feliz cumpleaños, Albert Einstein | Mundo Humano

Albert Einstein en 1947, vía Wikimedia Commons.

El 14 de marzo de 1879. Es el aniversario del nacimiento de Albert Einstein.

Einstein nació en Ulm, Alemania, donde un tío -Jakob Einstein, ingeniero- le introdujo en la ciencia y las matemáticas. A los 17 años se matriculó en el Instituto Politécnico Suizo tras suspender el examen de ingreso el año anterior. Se graduó en 1900 y en 1902 se convirtió en examinador junior de patentes en la Oficina de Patentes de Berna (Suiza), donde se especializó en dispositivos eléctricos.

El año 1905 pasó a conocerse como el Año del Milagro de Einstein. Tenía 26 años, y en ese año publicó cuatro artículos que reconfiguraron la física.

Albert Einstein en 1904 a la edad de 25 años.

El efecto fotoeléctrico. El primero explicó el llamado efecto fotoeléctrico -una de las bases de la electrónica actual- con aplicaciones prácticas como la televisión. Su artículo sobre el efecto fotoeléctrico contribuyó a allanar el camino de la mecánica cuántica al establecer que la luz es tanto una partícula como una onda. Por este trabajo, Einstein recibió posteriormente el Premio Nobel de Física.

Movimiento browniano. Otro trabajo de 1905 relacionado con el movimiento browniano. En él, Einstein afirmaba que el movimiento aparentemente aleatorio de las partículas en un fluido (movimiento browniano) era una parte predecible y medible del movimiento de los átomos y las moléculas. Esto ayudó a establecer la Teoría Cinética Molecular del Calor, que dice que, si se calienta algo, sus moléculas comienzan a vibrar. Al mismo tiempo, Einstein proporcionó la confirmación definitiva de que los átomos y las moléculas existen realmente.

Relatividad especial. También en 1905, Einstein publicó su Teoría Especial de la Relatividad. Antes de ella, el espacio, el tiempo y la masa parecían ser absolutos, iguales para todos. Einstein demostró que cada persona percibe la masa, el espacio y el tiempo de forma diferente, pero que estos efectos no se manifiestan hasta que uno empieza a moverse casi a la velocidad de la luz. Entonces se descubre, por ejemplo, que el tiempo en una nave espacial que se mueve a gran velocidad se ralentiza, mientras que la masa de la nave aumenta. Según Einstein, una nave espacial que viajara a la velocidad de la luz tendría una masa infinita, y un cuerpo de masa infinita también tiene una resistencia infinita al movimiento. Y por eso nada puede acelerar a una velocidad superior a la de la luz. Debido a la relatividad especial de Einstein, la luz se ve ahora como un absoluto en un universo de valores cambiantes para el espacio, el tiempo y la materia.

Equivalencia masa-energía. El cuarto trabajo de 1905 afirmaba que la masa y la energía son equivalentes. Quizás conozcas algo de este trabajo en la famosa ecuación de Einstein E=mc2. Esa ecuación significa que la energía (E) es igual a la masa (m) multiplicada por la velocidad de la luz (c) al cuadrado. ¿Suena sencillo? Lo es, en cierto modo. Significa que la materia y la energía son la misma cosa. También es muy profundo, en parte porque la velocidad de la luz es un número enorme. Como muestra la ecuación, una pequeña cantidad de masa puede convertirse en una gran cantidad de energía… como en las bombas atómicas. Es esta misma conversión de masa en energía, por cierto, la que hace que las estrellas brillen.

En su Teoría General de la Relatividad, Einstein demostró que la materia hace que el espacio se curve, como en esta ilustración de la luz de las estrellas doblada por la gravedad del sol.

Pero Einstein no se detuvo ahí. Ya en 1911 predijo que la luz que pasa cerca de una gran masa, como una estrella, se desvía. Esta idea condujo a su Teoría General de la Relatividad en 1916. Este documento estableció la teoría moderna de la gravitación y nos dio la noción de espacio curvo. Einstein demostró, por ejemplo, que las masas pequeñas, como los planetas, forman hoyuelos en el espacio-tiempo que apenas afectan a la trayectoria de la luz de las estrellas. Pero las masas grandes, como las estrellas, producen un espacio curvado mensurable.

El hecho de que el espacio curvado alrededor de nuestro sol fuera medible permitió a otros científicos probar la teoría de Einstein. En 1919, dos expediciones organizadas por Arthur Eddington fotografiaron estrellas cercanas al sol que se hicieron visibles durante un eclipse solar. El desplazamiento de estas estrellas con respecto a su posición real en la esfera celeste demostró que la gravedad del sol hace que el espacio se curve de manera que la luz de las estrellas que viajan cerca del sol se desvía de su trayectoria original. Esta observación confirmó la teoría de Einstein, e hizo que Einstein se convirtiera en un nombre conocido.

Interesantemente, las teorías de Einstein contenían elementos que él mismo no podía aceptar. En cierto modo, se resistía a separarse demasiado de las teorías newtonianas/maxwellianas sobre las que se construyó su obra.

Nunca aceptó algunos de los preceptos de la mecánica cuántica, por ejemplo, como la idea de indeterminación. A finales de la década de 1920, la mecánica cuántica había pasado a la vanguardia de la física moderna, pero Einstein nunca aceptó plenamente muchas de las nuevas teorías. Declaró:

Dios no juega a los dados.

Además, la teoría de Einstein de 1916 sugería que el universo debía estar en expansión o en contracción. Einstein no podía aceptar esa noción, por lo que en 1917 introdujo una constante cosmológica en su teoría, que permitiría que el universo fuera estacionario. Sin embargo, en 1929, Edwin Hubble obtuvo pruebas observacionales de que el universo se está expandiendo. Einstein se vio obligado a revisar su teoría. Calificó la introducción de la constante cosmológica como su mayor error.

Esta parte de la leyenda de Einstein ilustra, quizás, una razón de su popularidad mundial. El gran genio podía imaginar mecanismos del universo de una manera que a muchos de nosotros nos cuesta incluso comprender. Su imaginación le dio respuestas a preguntas que la mayoría de nosotros no se plantearía.

Sin embargo, seguía siendo propenso a los prejuicios y las debilidades y, por tanto, completamente humano… como el resto de nosotros.

En resumen: Albert Einstein nació el 14 de marzo de 1879. Publicó su Teoría Especial de la Relatividad en 1905 y su Teoría General de la Relatividad en 1916. Su obra culminó el trabajo de varios siglos de ciencia anteriores… y lanzó la física moderna.

Deborah Byrd creó la serie radiofónica EarthSky en 1991 y fundó EarthSky.org en 1994. En la actualidad, es la editora jefe de este sitio web. Ha ganado una galaxia de premios de la comunidad científica y de la radiodifusión, incluyendo el nombre de un asteroide 3505 Byrd en su honor. Comunicadora y educadora científica desde 1976, Byrd cree en la ciencia como una fuerza para el bien del mundo y una herramienta vital para el siglo XXI. «Ser editora de EarthSky es como organizar una gran fiesta mundial para los amantes de la naturaleza», dice.

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