Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La sombra de dios: un siglo

La sombra de dios: un siglo

Casi finalizando el año es oportuno recordar que éste 2005, año de la Física, lo es en conmemoración del siglo transcurrido desde 1905, año en el que Albert Einstein publicó tres artículos revolucionarios para la física, cuyas consecuencias se extendieron al resto de ciencias y sirvieron para cambiar, incluso nuestra vida cotidiana.

Einstein que se confesaba profundamente creyente, aunque con una religiosidad distinta a la popular, definió la luz como la sombra de Dios. Hoy, intentaremos recordar, tras un siglo, qué es lo que queda del legado de Einstein, aquel joven de 26 años, recién doctorado, que en el 1905, en sus publicaciones planteaba que el mundo tal como se concebía había de cambiar. Para ello hubo de enfrentarse a las limitaciones científicas de su época, al mundo establecido, demostrando que tanto en la física como en general quedaban todavía muchas cosas por conocer y que muchas de las ya conocidas eran erróneas. En un solo año hizo cambiar para siempre la visión de la ciencia, el espacio-tiempo, el micro y el macrocosmos, abarcando desde lo más grande a lo más pequeño. Pues bien, cien años después de sus investigaciones teóricas, aparentemente poco aplicables, ¿qué consecuencias prácticas permanecen de su legado?

ASOMBROSO 2005. Hace aproximadamente un año, es esta Sección, como prólogo al Año Internacional de la Física, publicábamos el artículo EINSTEIN, LA FÍSICA Y EL 2005, que puede ser consultado en el canal de Ciencia y Salud de la versión electrónica de la verdad (www.laverdad.es). Recordemos que en el portentoso año 1905 Einstein 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, exponía un nuevo concepto revolucionario sobre la naturaleza de la luz, hasta entonces considerada solo como una serie de ondas electromagnéticas oscilantes. Einstein postuló la existencia de cuantos de luz, verdaderas partículas de energía. Asimismo aclaró el efecto fotoeléctrico, es decir, cómo la luz consigue desprender los electrones de los metales.

Con el segundo artículo Sobre el movimiento que viene impuesto por la teoría cinética del calor a las partículas en suspensión en líquidos en reposo no sólo se aclaraba el fenómeno del movimiento browniano sino que reforzaba la teoría cinética y a la teoría atómica, que todavía ponían en entredicho algunos científicos eminentes del siglo XIX.
Con el tercero y cuarto trabajos: Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento y ¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que contiene?, Einstein conseguía conciliar la aparente invariabilidad de las leyes físicas, sea cual sea el estado de movimiento del observador, con la teoría electromagnética de Maxwell según la cual la velocidad de la luz debería mostrar los efectos del movimiento. Ello derrumbaba los conceptos tradicionales de espacio y tiempo como valores absolutos y 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. Otra consecuencia inmediata era la de la relación cuantitativa entre masa y energía, e=m.c2 básica para la comprensión de los procesos nucleares y para la utilización de su energía.


CONSECUENCIAS. Einstein recibió el Premio Nobel en 1921 por haber descubierto el efecto fotoeléctrico. Sus otras aportaciones, tan o más importantes que ésta, no fueron premiadas con el Nobel, pero aunque los trabajos e ideas de Einstein puedan parecer muy lejano a nuestra vida cotidiana, (¿ciencia útil?) la realidad es que nuestro mundo es como es gracias a sus aportaciones. Veamos algunos ejemplos.

Comencemos con el láser. Fue su Teoría de la Radiación Estimulada la que hizo posible el desarrollo de la tecnología láser, mediante la cual se realiza la lectura y grabación de discos compactos y DVD, o cortar materiales, abrir puertas automáticamente, medir distancias con precisión, realizar delicadas intervenciones quirúrgicas oculares, etcétera.

En cuanto al efecto fotoeléctrico, fenómeno en el que los electrones de un metal son arrancados por acción de la luz, es utilizado por multitud de tecnologías. Por citar solo a una de las herederas, de más actualidad, escogeremos a las cámaras digitales fotográficas.

Otra predicción teórica de Einstein, la existencia de un nuevo estado de la materia, hoy llamado condensado de Bose-Einstein, está permitiendo el desarrollo de productos más adecuados para la lubricación de motores y maquinaria.

GPS. No habría sido posible la construcción de sistemas de localización GPS (Global Position System), sin tener en cuenta la Teoría General de la Relatividad, es decir, los efectos relativistas sobre los relojes de los satélites. El actual sistema GPS consiste en una red de 24 satélites en órbita a unos 20.000 Km. de la Tierra, y en unos receptores GPS que permiten determinar nuestra posición en cualquier lugar del planeta, de día o de noche y bajo cualquier condición meteorológica. La red de satélites es propiedad del Gobierno de los Estados Unidos y está gestionada por su Departamento de Defensa.

Los satélites de la red GPS envían señales hacia la Tierra ininterrumpidamente conteniendo los datos sobre su posición exacta en el espacio y el tiempo, y su posición relativa a los demás satélites. Una vez que un receptor GPS ha captado la señal de al menos tres satélites, entonces puede conocer la distancia a cada uno de ellos y puede calcular su propia posición en la Tierra mediante la triangulación de la posición de los satélites captados. Esta posición se presenta en la pantalla como Longitud y Latitud. Si un cuarto satélite es captado, ello proporciona más precisión a los cálculos y se puede mostrara también la Altitud.

Aunque cualquiera puede adquirir un aparato receptor GPS y hacer uso de la señal que envían los satélites, como el sistema fue diseñado y desarrollado para aplicaciones militares, el Departamento de Defensa de los EEUU ha limitado su exactitud aduciendo razones de evitar su uso en aplicaciones no pacíficas. Más aún, hacen incorporar errores aleatorios a la señal. Por ello, los receptores pueden mostrar un error en el cálculo de la posición de aproximadamente 15 m, error que puede aumentar hasta los 100 m cuando el Departamento de Defensa lo estime oportuno, por ejemplo, en situaciones de crisis. Con la tecnología DGPS esos errores se reducen a un margen de 1 a 3 metros

¿Y cuál es el reto que no resolvió Einstein?. Su teoría de la gravedad o de la relatividad general, aunque parece correcta, no se ha podido hacer concordar todavía con el resto de teorías sobre otras fuerzas. El reto en el que trabajan los físicos más geniales de la actualidad es el de conseguir unificarla (teoría del todo) con las otras fuerzas de la naturaleza, la eléctrica y la magnética, que mantienen unidas las piezas que forman los núcleos atómicos. Así, se pretende obtener una teoría única que permitiría explicar de una manera compacta y simple todas las leyes que rigen los fenómenos físicos.