Teoría de la Relatividad - Otra mirada - 2º Parte

En la entrada anterior decía « toda la física que se inicia en el siglo XX esta en desacuerdo con el sentido común » y esto lo decía en relación a que Einstein determinó que, ni el tiempo ni el espacio, son absolutos.

Einstein dijo: - los cuatro hombres que situaron los fundamentos de la física, sobre las cuales yo he sido capaz de construir mi teoría fueron: Galileo (1564-1642), Isaac Newton (1642-1727), James Clerk Maxwell (1731-1879) y Hendrik Antoon Lorentz.

Cave aclarar que no es posible hacer aproximaciones a la teoría de la relatividad especial a través de experimentos o deducciones matemáticas. Lo que Einstein intentó hacer es poder dar explicaciones que hasta ese momento no existían de fenómenos estudiados a lo largo del siglo XIX, algo así como una nueva interpretación.

En la Primera Parte mencioné los cuatro trabajos publicados en la revista alemana Annalen der Physik, en el año 1905, que en una apretada síntesis, extraída de Einstein.unican.es voy a mostrar a continuación para ir comprendiendo al hombre y sus circunstancias.

Hagamos un ejercicio de imaginación, pensemos lo difícil que es ser el único hombre capaz de imaginar e ir más allá de lo establecido. Einstein fue dando a conocer su visión de los fenómenos que observaba y que no tenían explicación, comenzo a cuestionar las definiciones sobre el Universo, sobre las inconsistencias de las teorías existentes, y con ello dio al saber universal un salto enorme que resultó en la Teoría de la Relatividad, veamos los trabajos:

MARZO 1905: Einstein publicó un artículo con un nuevo concepto de la estructura de la luz. En él arguía que la luz puede actuar como si estuviera formada por partículas de energía, discretas e independientes, de forma similar a las partículas de un gas.

Unos pocos años antes, el trabajo de Max Planck ya contenía la primera sugerencia de discontinuidad (discretitud) de la energía, pero Einstein fue más allá. Su propuesta revolucionaria parecía contradecir la teoría, universalmente aceptada, de la luz como ondas electromagnéticas suavemente oscilantes. Pero Einstein mostró que los cuantos de luz, como él llamó a las partículas de energía, podían ayudar a explicar fenómenos que estaban siendo estudiados por los físicos experimentales. Por ejemplo, explicó como la luz arranca electrones de los metales.

MAYO 1905: La bien conocida teoría de la energía cinética explicaba el calor como una consecuencia del movimiento continuo de agitación de los átomos; Einstein propuso una forma de someter a la teoría a una nueva y crucial prueba experimental. Él decía que, si en un líquido se suspendían partículas muy pequeñas pero visibles, el bombardeo irregular de éstas, por los átomos invisibles del líquido, debería producir que las partículas suspendidas efectuaran una danza agitada y al azar. Justamente tal danza aleatoria de partículas microscópicas había sido observada hacia tiempo por biólogos (era llamado el "movimiento Browniano" y era un misterio sin resolver). Ahora Einstein explicaba este movimiento con detalle. Además había reforzado la teoría cinética y había creado una nueva y poderosa herramienta para estudiar el movimiento de los átomos.

JUNIO 1905: Einstein publica un artículo sobre electromagnetismo y movimiento. Desde los tiempos de Galileo y Newton, los físicos sabían que las medidas de procesos mecánicos no podían mostrar diferencias entre un aparato en reposo y uno que se moviera a velocidad constante en línea recta. Los objetos se comportan de la misma forma sobre un barco que se mueve uniformemente que sobre un barco que está en el muelle, es el llamado Principio de Relatividad. Pero de acuerdo con la teoría electromagnética, desarrollada por Maxwell y perfeccionada por Lorentz, la luz no debería obedecer a este principio. Su teoría electromagnética predecía que las medidas de la velocidad de la luz mostrarían los efectos del movimiento. Sin embargo, no se había detectado todavía ningún efecto en ninguno de los ingeniosos y delicados experimentos que los físicos habían ideado, la velocidad de la luz no variaba.

Einstein estaba convencido hacia tiempo de que el Principio de la Relatividad tenía que aplicarse a todos los fenómenos, mecánicos o no. En este trabajo encontró una forma de mostrar que este principio era compatible con la teoría electromagnética. Como Einstein hizo notar más tarde, la reconciliación de estas ideas aparentemente incompatibles "solo" requería una nueva y más cuidadosa consideración del concepto de tiempo. Su nueva teoría, posteriormente llamada teoría especial de la relatividad, se basaba en un nuevo análisis del espacio y del tiempo, un análisis tan claro y revelador que puede ser comprendido por estudiantes principiantes de ciencia.

SEPTIEMBRE 1905: Einstein publicó una consecuencia notable de la teoría especial de la relatividad: si un cuerpo emite una cierta cantidad de energía, entonces su masa debe disminuir en una cantidad proporcional. Mientras tanto escribía a un amigo " el principio de la relatividad, en conexión con las ecuaciones de Maxwell, exige que la masa sea una medida directa de la energía contenida en los cuerpos; la luz transfiere masa ... Esta idea es divertida y contagiosa pero posiblemente no puedo saber si el buen Dios no se ríe de ella y está tratando de embaucarme".

Einstein y muchos otros pronto se convencieron de su verdad. La relación se expresa como una ecuación E = m.c²

La idea fundamental que surge de esta teoría es la no existencia de la condición de movimiento o reposo absoluto. Sólo existe el movimiento relativo entre cuerpos, y el estado de reposo de un cuerpo será relativo a otro cuerpo. Este es el motivo por el cual la teoría toma el nombre de Relatividad.

El trabajo de Albert Einstein lo situó inmediatamente entre los más eminentes de los físicos europeos, pero el reconocimiento público del verdadero alcance de sus teorías llegaría mucho más tarde. El Premio Nobel de Física, que se le concedió en el año 1921 fue exclusivamente por sus trabajos sobre el movimiento Browniano y su interpretación del efecto fotoeléctrico.

Seguiré contando algunas cosas más sobre la Teoría Especial de la Relatividad, para luego sí ir a la Teoría General de la Relatividad.