Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Einstein, la Física y el 2005

Einstein, la Física y el 2005

Van a celebrarse los 100 años de que fructificasen las reflexiones y cavilaciones que había venido madurando durante diez años un joven funcionario de la oficina de patentes suiza de Berna, y que hicieron cambiar drásticamente las concepciones hasta entonces existentes sobre el mundo y la materia. Un siglo después, la ciencia y la tecnología continúan recogiendo esos frutos. Por ello, la comunidad científica internacional ha designado el año 2005 como Año Mundial de la Física, para honrar a Albert Einstein quien, por aquellos año, solía referirse a sí mismo como "el esclavo de las patentes", debido al puesto que venía desempeñando desde 1902.

Por ello, es oportuno que, cuando estamos en las puertas del nuevo año, comentemos algunos de los aspectos más destacados de la interesante vida y prodigiosa obra de Albert Einstein, quien en la primavera de aquel annus mirabilis de 1905 le escribía a su amigo Conrad Habitcht avisándole del envío de una serie de artículos a los que definía como "balbuceos sin importancia". Ese mismo año leía también su tesis doctoral, el segundo intento, ya que otro anterior de unos años anteriores había sido rechazado por escasez de calidad.

VIDA. Einstein había nacido en 1879, en Ulm, Alemania, de padres judíos poco religiosos. No comenzó a hablar hasta los tres años y, lento para aprender, realizó sus primeros estudios en una escuela católica de Munich, donde su familia poseía un pequeño local de maquinaria eléctrica. Tímido y retraído, pero dotado de una gran habilidad para los conceptos matemáticos y para tocar el violín, a los 12 años aprendió geometría por sí mismo. A los quince años abandonó temporalmente los estudios lo que no impidió que unos meses después escribiese su primer ensayo científico "Sobre la investigación de estado del éter en un campo magnético". Completó en el Politécnico de Zurich, sin excesiva brillantez, sus estudios pero, tras sus publicaciones del año 1905, a los 26 años, su fama comenzó a crecer en el mundo científico alemán ocupando diversos puestos universitarios desde 1909, en la Universidad de Zurich, pasando por la Universidad alemana de Praga y el Politécnico nacional de Suiza, hasta su nombramiento como director del Instituto Kaiser Wilhem de Física, en Berlín. El renombre de Einstein, considerado un genio, era ya universal en el año 1919, a sus cuarenta años, recibiendo el Nobel de Física en 1922. Un año después visitó detenidamente España impulsado por el matemático Rey Pastor.

Fue uno de los pocos científicos alemanes que se atrevió a criticar la participación alemana en la Primera Guerra Mundial y cuando Hitler alcanzó el poder, en 1933, inmediatamente emigró a Estados Unidos para trabajar en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton donde murió en 1955. El pacifismo y el desarme internacional fueron las grandes causas no científicas de su vida, así como el apoyo al sionismo, aunque rechazó el ofrecimiento que se le hizo de la presidencia de Israel. Su influencia científica y moral fue enorme y, como él mismo escribió: "los ideales que han iluminado mi camino y han proporcionado una y otra vez nuevo valor para afrontar la vida han sido: la belleza, la bondad y la verdad".

1905. En ese portentoso año escribió cuatro extraordinarios trabajos en la renombrada revista alemana ANNALEN DER PHYSIK. El primero de ellos, en marzo, "Sobre un punto de vista heurístico de la creación y transformación de la luz", exponendo un nuevo concepto revolucionario sobre la naturaleza de la luz hasta entonces solo considerada como una serie de ondas electromagnéticas oscilantes. Einstein postuló la existencia de cuantos de luz, verdaderas partículas de energía. Asimismo aclaraba el efecto fotoeléctrico, es decir, cómo la luz consigue desprender los electrones de los metales.

Dos meses después, la revista recibía el segundo trabajo de Einstein "Sobre el movimiento que viene impuesto por la teoría cinética del calor a las partículas en suspensión en líquidos en reposo". Con él Einstein no sólo aclaraba el fenómeno del movimiento browniano sino que reforzaba la teoría cinética y creaba un nuevo y poderoso sistema para el estudio del movimiento de los átomos.

Y, transcurrido tan solo un mes, la revista recibía el tercer trabajo: "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento". En 1632 Galileo ya había señalado un cierto concepto de la relatividad al sugerir que las leyes físicas permanecen invariables sea cual sea el estado de movimiento del observador. Por ello, el viajero en un departamento de un tren en movimiento ve caer la maleta desde lo alto de una repisa del mismo modo que si el tren estuviese en reposo. Pero, de acuerdo con la teoría electromagnética de Maxwell la velocidad de la luz debería mostrar los efectos del movimiento, es decir, no obedecería a ese principio. Einstein consiguió conciliar esas dos ideas, aparentemente incompatibles, mediante una nueva y más cuidadosa del concepto tiempo y su relación con el espacio, concluyendo que la velocidad de la luz era constante. Ello derrumbaba los conceptos tradicionales de espacio y tiempo como valores absolutos. Como la velocidad es un cociente entre distancia y tiempo, las modificaciones de espacio y tiempo han de ocurrir concordadamente. Había nacido la Teoría Especial de la Relatividad.

Y, en septiembre de 1905, en el trabajo "¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que contiene?", Einstein alcanzaba una trascendental consecuencia de la teoría de la relatividad: si un cuerpo emite una cierta cantidad de energía su masa debe disminuir proporcionalmente. Era la más célebre ecuación de todos los tiempos, la de la equivalencia entre masa y energía : e=m.c2, básica entre otras aplicaciones para la comprensión de los procesos nucleares y para la utilización de su energía.

RELATIVIDAD. Y lo mejor quedaba por llegar. En 1907 descubrió la que definió como la idea más feliz de su vida, que la gravedad y la aceleración no pueden distinguirse en un sistema de referencia local. Era el primer paso que culminó, en 1916, con los "Fundamentos de la teoría de la Relatividad General" que, según sus propias palabras, constituyó el más espléndido trabajo de su vida. Las nuevas ecuaciones explicaban que la gravedad era una propiedad intrínseca del espacio y del tiempo, de modo que cualquier cuerpo dotado de masa, como un astro, curva el espacio y el tiempo a su alrededor, lo que significa que, por ejemplo, los planetas se desplazan sobre trayectorias curvas en el continuo espacio-tiempo. Las pruebas del acierto de la teoría vinieron pronto. Primero, calculando una pequeña discrepancia en el movimiento del planeta Mercurio, discrepancia que los astrónomos habían sido incapaces de explicar. Asimismo, en 1919, dos expediciones británicas que observaban un eclipse solar confirmaron la curvatura de la luz de las estrellas al cruzar el campo gravitatorio del Sol, tal como predecía la Teoría de la Relatividad General.

Y los logros científicos continuaron: ensayos sobre las bases de la emisión estimulada de luz (láser); aportaciones en la búsqueda (infructuosa hasta hoy) de una teoría general unificadora de la Física; predicción de la existencia de una nueva forma de materia, la de condensados Bose-Einstein; etc.

Una de sus últimas actividades, antes de morir, en 1955, fue la de escribir una carta a su amigo Bertrand Russell, aceptando sumar su nombre a un manifiesto que exigía la renuncia a las armas nucleares por parte de todas las naciones del mundo.