Continuando con las entradas referidas a las historias de vida y obra de los científicos que hicieron grandes aportaciones al desarrollo de la física, aquí nos situamos a finales del siglo XIX. En el año 1879, donde curiosidades del destino muere Maxwell, nace Albert Einstein, considerado el científico más importante del siglo XX, genio que cambió para siempre la concepción del espacio, del tiempo y el Universo.
Primogénito de Hermann Einstein y Pauline Kock, fue un niño quieto y ensimismado, que tuvo un desarrollo intelectual lento, a lo que él mismo atribuyó esa lentitud al hecho de haber sido la única persona en elaborar una teoría como la de la relatividad. Hay quienes dicen que en realidad no era lento, sólo que no se molestaba en aprender cosas fuera de las matemáticas, la física o la química, sus grandes pasiones.
En 1896 comienza sus estudios superiores, fue alumno de Hermann Minkowski, quien posteriormente generalizaría el formulismo cuatridimensional introducido por las teorías de su antiguo alumno.
Por entonces, los cimientos de la física eran dos grandes columnas construidas por dos de los científicos más grandiosos de la ciencia. Una, la Teoría de la Mecánica, donde todos los conocimientos de cinemática y dinámica desde Aristóteles hasta Galileo fueron condensadas en una sola teoría, conocida hoy como Mecánica Clásica o Mecánica Newtoniana. La otra columna sustentaba la otra mitad de la física, referente a los efectos magnéticos y eléctricos conocidos desde los griegos hasta los últimos avances de Oersted, Faraday o Lenz. Toda esta información técnica fue unificada en la Teoría del Electromagnetismo del genial científico inglés James Maxwell.
Pero en realidad algo andaba mal, pues fueron apareciendo algunos nuevos cuestionamientos o efectos físicos desconocidos: (a) el efecto fotoeléctrico, (b) la fórmula de la radiación de cuerpos calientes, (c) las rayas de los espectros de emisión del Hidrógeno, y se pensó que puliendo un poco los conceptos del momento se podrían explicar fácilmente.
En los primeros años del siglo XX, los científicos estaban muy concentrados tratando de determinar las diversas propiedades de la luz, tales como su velocidad exacta, su naturaleza, su energía, su medio de propagación, etcétera.
Es entonces que entra en escena un joven alemán, dotado de una genialidad especial, que le permitió dar una explicación clara y correcta de lo que realmente pasaba con la luz, y los objetos que se mueven a velocidades cercanas a su velocidad.
Einstein en 1902 comienza a trabajar en la Oficina Confederal de la Propiedad Intelectual de Berna, donde trabaja hasta 1909, aunque continuaba con sus investigaciones en el campo de la física, es así que en el año 1905 publica cuatro trabajos, siendo el primero el que le permitió alcanzar el grado de Doctor por la Universidad de Zurich. Los tres restantes acabaron por imponer un cambio radical en la concepción que la ciencia tiene del Universo.
El primer trabajo proporcionaba una explicación teórica, en términos estadísticos del movimiento browniano, el segundo daba una interpretación del efecto fotoeléctrico basado en la hipótesis de que la luz esta integrada por cuantos individuales, más tarde denominados fotones; los restantes sentaban las bases de la teoría restringida de la relatividad, estableciendo la equivalencia entre la energía E de una cierta cantidad de materia y su masa m, en términos de la famosa ecuación:
E = m.c², donde c es la velocidad de la luz, que se supone constante.
Einstein reformuló toda la física clásica de Newton conocida hasta ese momento, la Mecánica Clásica desde entonces sería sólo un caso particular de una mecánica más amplia y general, llamada más tarde Física Relativista, y que se aplica a las partículas que se mueven a grandes velocidades.
La teoría de la relatividad de Einstein nació del siguiente hecho: lo que funciona para un objeto en movimiento no funciona para la luz. Einstein dijo: supongamos que cuando se mide la velocidad de la luz en el vacío, siempre resulta el mismo valor ( unos 299.793 kilómetros por segundo ), en cualquier circunstancia. ¿ cómo podemos disponer las leyes del universo para explicar esto ?, encontró que para explicar la constancia de la velocidad de la luz había que aceptar una serie de fenómenos inesperados.
Halló que los objetos tenían que acortarse en la dirección del movimiento, tanto más cuanto mayor fuese su velocidad, hasta llegar finalmente a una longitud nula en el límite de la velocidad de la luz; que la masa de los objetos en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita en el límite de la velocidad de la luz; que el paso del tiempo, en un objeto en movimiento, era cada vez más lento a medida que aumentaba la velocidad, hasta llegar a pararse en dicho límite; que la masa era equivalente a una cierta cantidad de energía y viceversa.
Detengámonos a analizar el párrafo anterior, porque nuestra intuición nos dice que el tiempo es absoluto, un segundo es lo mismo para mí, sentada escribiendo estas notas, que para una persona viajando en su automóvil, por eso podemos usar relojes que miden el paso del tiempo. Suena por tanto ridículo que el tiempo no es absoluto, como surge de los postulados de Einstein y que depende del estado de movimiento del reloj con el cual se mide. En otras palabras, un segundo medido en un reloj por cierto observador, corresponde a menos de un segundo transcurrido en un vehículo que se mueve respecto de dicho observador que mide. Esto quiere decir que el tiempo es relativo al observador que lo mide.
La relatividad del tiempo no es parte de nuestras experiencias personales en el mundo, por el contrario viola dichas experiencias. Los efectos de la relatividad del tiempo son muy pequeños, imperceptibles a las velocidades bajas que estamos acostumbrados en el mundo cotidiano. La relatividad es una propiedad de la naturaleza no intuitiva. Toda la física que se inicia en el siglo XX esta en desacuerdo con el sentido común.
En la próxima entrada seguiré con la Física Relativista, pero si quieres ampliar cualquier aspecto hasta aquí apuntado, puedes recurrir a Wikipedia - Porta Planeta Sedna - Monografía de Eduardo Yvarra u otros muchos sitios que analizan con más detalle tanto la vida de Einstein como sus trabajos científicos.
Antes de terminar quiero que veas la "paradoja de los gemelos", animación que muestra la relatividad del tiempo.
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