Nacimiento de Albert Einstein
Einstein y la Teoría de la Relatividad
¿QUÉ ES LA RELATIVIDAD?
En el año 1905, Albert Einstein planteó la teoría de la relatividad especial. Sobre el tema hay muchos libros, pero nos sigue sorprendiendo debido a que nos saca de nuestro "sentido común", generado por la forma en que nos han enseñado la física.
Veamos un ejemplo muy sencillo: si vas en auto a 80 km por hora y pasa otro auto a 100 km por hora, verás que éste se adelantará del tuyo a unos 20 km por hora. En una hora estará a 20 km delante de tu auto. En cambio, si tu auto va a 70, el otro se alejará 30 km por hora.
Sin embargo, si fuera un rayo de luz el que pasa delante del auto, su velocidad respecto a tu auto siempre será la misma: la constante identificada como C (aproximadamente 300 000 km por segundo), sea cual fuere la velocidad del auto. Si vas en un cohete, la luz igual te pasará a la misma velocidad: C. Es más, si tú lanzas un rayo de luz en cualquier dirección, la verás alejarse a esa velocidad C.
La velocidad de la luz para un observador cualquiera que viaja a velocidad constante siempre será C.
LA DISTANCIA Y EL TIEMPO
¿Cómo entender ambas observaciones experimentales? Einstein estableció relaciones matemáticas para transformar las mediciones de posición y tiempo respecto a un objeto, hechas por un observador que viaja a cierta velocidad a las mediciones que realiza otro observador que viaja a una velocidad diferente.
Dichas relaciones trajeron consecuencias inesperadas y sorprendentes. Como por ejemplo, que las distancias y los tiempos relacionados con un evento no eran los mismos para todos los observadores: dependían de la velocidad a la que viajaban. El tiempo y la distancia eran cantidades relativas, dependían del observador.
También dedujo que la masa era una cantidad relativa. Aumentaba con su velocidad y no podía alcanzar la velocidad de la luz porque se necesitaría una energía infinita, dado que la masa crecía hacia el infinito cuando el cuerpo se acercaba a la velocidad de la luz.
Asimismo, dedujo que la masa era equivalente a la energía, planteando la relación:
Es decir, que la energía contenida en una masa "m" es igual a la masa multiplicada por la velocidad al cuadrado.
Esa relación permite explicar la enorme cantidad de energía que se libera en una reacción nuclear, como es el caso de la fisión nuclear, fenómeno en el que se basa la bomba atómica.
Con algunos kilogramos de uranio se libera energía equivalente a millones de kilogramos de dinamita.
Einstein cambió nuestra forma de ver el mundo y nos llevó a interesarnos en el cosmos, en el universo. Sin embargo, su mayor influencia se dio en la forma en que los países desarrollados valoran el conocimiento. Él predijo que los países que inviertan en ciencia serán ricos y los demás estarán destinados a ser exportadores de materia prima.
LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD EN EL PERÚ
Las publicaciones que Albert Einstein hizo en 1905 sobre el efecto fotoeléctrico, el movimiento browniano y la teoría de la relatividad especial influenciaron en las investigaciones de muchos científicos peruanos. Por ello, se dice que Einstein dio inicio a lo que ahora se conoce como la era de la sociedad del conocimiento.
En el Perú, uno de los primeros físicos que estudió la teoría de la relatividad fue José Carlos del Prado, quien revisó los últimos trabajos de Albert Einstein sobre la unificación de la gravedad y el electromagnetismo. Del Prado dirigió mi tesis de maestría en Ciencias en torno al tema, la que sustenté en la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) en 1974.
EN BUSCA DE LA ANTIGRAVEDAD
Las matemáticas necesarias para describir el mundo relativístico nos llevó a imprevistas especulaciones que hasta ahora siguen habitando las mentes de varios científicos: ¿puede producirse artificialmente la antigravedad?
Albert Einstein establece un mundo de cuatro dimensiones y plantea la sorprendente invariabilidad de la velocidad de la luz (c = 300 000 km por segundo, aproximadamente). ¿Por qué era sorprendente este hecho experimental?
Para comprender lo revolucionario de este planteamiento, pensemos primero en un viaje en un vehículo. Veremos que todos los objetos dentro del mismo están en reposo, pero alguien que está esperando su ómnibus en el paradero verá que los objetos pasan veloces frente a él, con la misma velocidad del vehículo.
La luz, en cambio, no cumple con esta regla: la velocidad de la luz emitida por el vehículo será la misma, sea medida por nosotros dentro del vehículo como por el observador al borde de la pista.
Él resuelve esta aparente controversia planteando relaciones de transformación en cuatro dimensiones y, de paso, modifica radicalmente la vieja visión de la física, basada en los principios de Newton.
Einstein planteó luego la teoría de la relatividad general, relacionando las propiedades del espacio con las masas existentes en él: el campo gravitatorio depende de la materia existente en el entorno.
Según las relaciones establecidas por este físico, la trayectoria de la luz se desvía en presencia de masa, y es rectilínea en ausencia de ella. La masa está por todos lados, en menor o mayor grado, y se dice entonces que el espacio es curvo.
Plantea la teoría de un campo unitario, unificando la teoría de la relatividad general y la teoría electromagnética.
José Carlos del Prado me llevó a usar un formalismo tridimensional para expresar las ecuaciones de la relatividad general. De esas ecuaciones surgían relaciones entre los elementos gravitacionales y electromagnéticos, relaciones factibles de interpretarlas en nuestra visión tridimensional apropiada para la experimentación.
Surge entonces la posibilidad de que variaciones muy rápidas de campos electromagnéticos produjeran efectos gravitatorios. Había la posibilidad teórica de crear antigravedad, sueño de tantos científicos y escritores de ciencia ficción que se dedican a buscar platillos voladores.
El problema real es producir variaciones en el campo electromagnético en la magnitud necesaria para generar antigravedad significativa. No hay tecnología para ello, por lo menos en la tierra.
José Carlos del Prado, el iniciador de las investigaciones sobre la relatividad en la UNI, luego de permitirnos pensar en las propiedades extraordinarias del espacio, murió muy joven en Moscú, pero dejó varios discípulos que mantienen vivo el interés por comprender la naturaleza del espacio y las interacciones en el universo.
FRASES CÉLEBRES DE ALBERT EINSTEIN
- "Al principio todos los pensamientos pertenecen al amor. Después, todo el amor pertenece a los pensamientos".
- "Cada día sabemos más y entendemos menos".
- "Creo en el Dios de Spinoza, que nos revela una armonía de todos los seres vivos. No creo en un Dios que se ocupe del destino y de las acciones de los seres humanos".
- "Comienza a manifestarse la madurez cuando sentimos que nuestra preocupación es mayor por los demás que por nosotros mismos".
- "Cuando las leyes de la matemática se refieren a la realidad no son ciertas; cuando son ciertas, no se refieren a la realidad".
- "Cuando me preguntaron sobre algún arma capaz de contrarrestar el poder de la bomba atómica yo sugerí la mejor de todas: la paz".
- "Dar ejemplo no es la principal manera de influir sobre los demás; es la única manera".
- "Dios es astuto pero no malicioso". Fuente: frase dicha sobre las implicaciones del principio de incertidumbre de Heisenberg.
- "El amor por la fuerza nada vale; la fuerza sin amor es energía gastada en vano".
- "El azar no existe; Dios no juega a los dados".
- "El hombre encuentra a Dios detrás de cada puerta que la ciencia logra abrir".
- "El misterio es la cosa más bonita que podemos experimentar. Es la fuente de todo arte y ciencia verdaderos".
- "El mundo no está amenazado por las malas personas, sino por aquellos que permiten la maldad".
- "El nacionalismo es una enfermedad infantil. Es el sarampión de la humanidad".
- "El problema del hombre no está en la bomba atómica, sino en su corazón".
- "El que no posee el don de maravillarse ni de entusiasmarse más le valdría estar muerto, porque sus ojos están cerrados".
- "En el pasado nunca se me hubiera podido ocurrir que el mundo fuera a observar cada uno de mis movimientos. De saberlo me hubiera encerrado más en mi coraza".
- "En los momentos de crisis sólo la imaginación es más importante que el conocimiento".
- Este último mes he vivido la época más emocionante y más exacta de mi vida: y sería verdad si dijera que también ha sido la más fructífera". Frase dicha en noviembre de 1915.
- "Hay dos cosas que son infinitas: el Universo y la estupidez humana. Y del Universo no estoy seguro".
- "Hay dos maneras de vivir su vida: una como si nada es un milagro, la otra es como si todo es un milagro".
- "Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad".
- "Intenta no volverte un hombre de éxito, sino volverte un hombre de valor".
- "La alegría de ver y entender es el más perfecto don de la naturaleza".
- "La belleza no mira, sólo es mirada".
- "La debilidad de actitud se vuelve debilidad de carácter".
- "La diferencia entre el pasado, el presente y el futuro es sólo una ilusión persistente".
- "La formulación de un problema es más importante que su solución".
- "La imaginación es más importante que el conocimiento".
- "La ley de la gravedad no es responsable de que la gente se enamore".
- "La libertad política implica la libertad de expresar la opinión política que uno tenga, oralmente o por escrito, y un respeto tolerante hacia cualquier otra opinión individual".
- "La mayoría de las ideas fundamentales de la ciencia son esencialmente sencillas y, por regla general, pueden ser expresadas en un lenguaje comprensible para todos".
- "La mujer está donde le corresponde. Millones de años de evolución no se han equivocado, pues la naturaleza tiene la capacidad de corregir sus propios defectos".
- "La palabra progreso no tiene ningún sentido mientras hayan niños infelices".
- "La religión sin la ciencia estaría ciega, y la ciencia sin la religión estaría coja también".
- "La teoría es asesinada tarde o temprano por la experiencia".
- "La única cosa realmente valiosa es la intuición".
- "La vida es hermosa, vivirla no es una casualidad".
- "La vida es muy peligrosa. No por las personas que hacen el mal, sino por las que se sientan a ver lo que pasa".
- "Las grandes almas siempre se han encontrado con una oposición violenta de las mentes mediocres".
- "Lo más incomparable acerca del mundo es que es comprensible".
- "Lo enteramente incomprensible del mundo es que sea comprensible".
- "Lo importante es no dejar de hacerse preguntas".
- "Los conceptos y principios fundamentales de la ciencia son invenciones libres del espíritu humano".
- "Los grandes espíritus frecuentemente encuentran una violenta oposición por parte de las mentes mediocres".
- "Mi ideal político es el democrático. Cada uno debe ser respetado como persona y nadie debe ser divinizado".
- "No entiendes realmente algo a menos que seas capaz de explicárselo a tu abuela".
- "No guardes nunca en la cabeza aquello que te quepa en un bolsillo".
- "No sé con qué armas se luchará en la Tercera Guerra Mundial, pero sí sé con cuáles lo harán en la Cuarta Guerra Mundial: palos y mazas".
- "No tengo talentos especiales, pero sí soy profundamente curioso".
- "No todo lo que puede ser contado cuenta, y no todo lo que cuenta puede ser contado".
- "Nunca consideres el estudio como una obligación sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravillosos mundo del saber".
- "¿Qué sabe el pez del agua donde nada toda su vida?"
- "Quien crea que su propia vida y la de sus semejantes está privada de significado no es sólo infeliz, sino que apenas es capaz de vivir".
- "Quien nunca ha cometido un error nunca ha probado algo nuevo".
- "Se debe hacer todo tan sencillo como sea posible, pero no más sencillo".
- "Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo".
- "Si los hechos no encajan en la teoría, cambie los hechos".
- "Si mi teoría de la relatividad es exacta, los alemanes dirán que soy alemán y los franceses que soy ciudadano del mundo. Pero si no, los franceses dirán que soy alemán, y los alemanes que soy judío".
- "Si tu intención es describir la verdad, hazlo con sencillez y la elegancia déjasela al sastre".
- "Solamente una vida dedicada a los demás merece ser vivida".
- "Tendremos el destino que no hayamos merecido".
- "Todos somos muy ignorantes. Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas".
- "¡Triste época la nuestra! Es más fácil desintegrar un átomo que un prejuicio".
- "Un estomago vacío es un mal consejero".
- "Una velada en la que todos los presentes estén absolutamente de acuerdo es una velada perdida".
- "Vine a Estados Unidos porque oí que en este país existía una gran, gran libertad. Cometí un error al elegir Estados Unidos como una tierra de libertad, y es un error que en el balance de mi vida ya no puedo compensar".
- "Vivimos en el mundo cuando amamos. Sólo una vida vivida para los demás merece la pena ser vivida".
- "Yo nunca pienso en el futuro. Viene bastante rápido".
- "Todo lo que es realmente grande e inspirador es creado por el individuo que puede trabajar en libertad".
- "Sino puedo dibujarlo, no lo entiendo".
- "Lo único que interfiere con mi aprendizaje es mi educación".
- "Pocos son los que ven con sus propios ojos y sienten con sus propios corazones".
- "Si no chocamos contra la razón nunca llegaremos a nada".
- "Si supiese qué es lo que estoy haciendo, no lo llamaría investigación, ¿verdad?"
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