Albert Einstein

Una de las contribuciones más notables de Albert Einstein a la física fue su teoría de la relatividad. La teoría de la relatividad se compone de dos subteorías, una denominada relatividad general y otra relatividad especial.

La teoría de la relatividad de Einstein cambió la forma de entender el tiempo, el movimiento y la gravedad. Se basa en dos ideas importantes: el principio de relatividad, que afirma que un cuerpo que se mueve a velocidad constante actúa según las mismas leyes que un cuerpo en reposo, y el principio de la velocidad de la luz, que afirma que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores independientemente de su movimiento relativo respecto a la luz.3

Pero, ¿qué significan estos dos principios? Significan que sólo podemos medir el movimiento en relación con un marco de referencia dado, en lugar de que el movimiento sea un absoluto, como creía Isaac Newton.

La ecuación de la velocidad es: velocidad = distancia/tiempo

Esto significa que si la velocidad cambia según un marco de referencia, entonces la distancia y/o el tiempo también deben cambiar.

Einstein utilizó un experimento mental para desarrollar su teoría de la relatividad. Describió una situación en la que una persona se mueve a velocidad constante en un tren y otra está de pie en el andén de la estación observando el tren. Dos rayos impactan en ambos extremos del tren, cuyo punto medio se encuentra justo delante de la persona que está en el andén. Dado que las leyes de la física son las mismas para alguien que se desplaza a velocidad constante y para alguien que está en reposo, ^ambos observadores deben coincidir en la velocidad de la luz.4

Los rayos que caen delante y detrás del tren están a la misma distancia de la persona que se encuentra en el andén, lo que significa que cada uno de ellos alcanza su ojo al mismo tiempo. Por lo tanto, esa persona diría que los rayos cayeron al mismo tiempo4.

Sin embargo, como el tren está en movimiento, para la persona que viaja en él, la luz del rayo situado al final del tren llega a sus ojos un poco más tarde. Como las distancias que recorren los rayos son diferentes, el tiempo también debe serlo. Para la persona del tren, los relámpagos se sucedieron uno tras otro. ¿Quién tiene razón?

Según Einstein, ambos tienen razón. Einstein llamó a este fenómeno relatividad especial, que demostraba que el tiempo es relativo para cada observador en un punto de referencia diferente.

Como la relatividad restringida sólo describía el comportamiento de las cosas en movimiento constante, Einstein quiso ampliar la relatividad para abarcar la aceleración y la gravedad. Einstein llegó a la conclusión de que la aceleración y la gravedad eran formas diferentes de la misma cosa, lo que le permitió llegar a lo que comúnmente se considera la ecuación más famosa del mundo:

e= mc2 (energía= masa x velocidad de la luz2)

Einstein llegó a esta conclusión con otro experimento mental. Imaginemos que un objeto está en reposo y emite dos pulsos de luz en direcciones opuestas. Dado que cada pulso transporta energía, el propio objeto debe perder algo de ^energía.4 Einstein se preguntó entonces qué aspecto tendría esta situación para un observador en movimiento. La velocidad de los dos haces de luz tiene que parecer la misma, ya que la velocidad de la luz es constante, lo que significa que la cantidad de energía que transporta cada haz tiene que ser diferente. Puesto que e= mc² , si la energía es diferente, la masa también debe serlo.4

A partir de esta ecuación, Einstein llegó a la conclusión de que la gravedad no sólo estaba determinada por la masa y la distancia (como había sugerido Isaac Newton), sino también por el tiempo. Einstein llegó a la conclusión de que el espacio y el tiempo no estaban separados, lo que dio lugar al concepto de espaciotiempo.

Einstein creía que sus revelaciones científicas tenían importancia para la forma en que la gente piensa sobre el tiempo en general:

"Pon tu mano en una estufa caliente durante un minuto, y te parecerá una hora. Si te sientas con una chica guapa durante una hora, te parecerá un minuto. Eso

Albert Einstein nació en Ulm, Alemania, el 14 de marzo de 187⁹.6 A pesar de ser un icono del mundo científico actual, el genio de Einstein no era evidente en todas las áreas de su educación temprana. Le gustaban las ciencias, las matemáticas y la música, pero tenía problemas con los idiomas y era un estudiante ^un poco rebelde.7 Incluso abandonó el bachillerato para volver a estudiar más tarde en el Instituto Politécnico Suizo de Zúrich (¡eso no significa que usted deba abandonarlo! - véase el sesgo de superviv^encia para saber por qué).8

1905 fue un año importante para Einstein. Publicó cuatro artículos que se conocieron como los annus mirabilis, que en latín significa "año milagroso".8 Estos artículos explicaban la relatividad especial, la existencia de los átomos y el efecto fotoeléctrico, y llevaron a Einstein a doctorarse en la Universidad de Zurⁱch.8

La teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico fue otra de sus grandes aportaciones a la ciencia. Se basaba en una idea del físico alemán Max Planck, que creía que las ondas de luz no eran continuas, sino que estaban formadas por paquetes de energía llamados fotones.9 A partir de las ideas iniciales de Planck, Einstein llegó a la conclusión de que la frecuencia de una onda de luz que incidía sobre un metal era lo que determinaba cuántos electrones emitía el metal, mientras que antes los científicos pensaban que la amplitud de la luz era lo que afectaba a su capacida^d para perturbar los electrones del metal.10 Esta teoría le valió ^a Einstein el Premio Nobel de Física en 1921.11

La comprensión del efecto fotoeléctrico fue el comienzo de lo que hoy se conoce como la revolución cuántica, que nos permite entender mejor el comportamiento de la materia y la energía a nivel atómico y suba^tómico.12 Toda la industria informática y de los teléfonos inteligentes se basa en los conocimientos adquiridos gracias a la física cuántica, al igual que los sistemas GPS y los escáneres de resonancia magnética. La voluntad de Einstein de salirse de lo establecido ha dado lugar, y ^sigue dando lugar, a avances científicos que nos han beneficiado a todos.13

Einstein estaba dispuesto a abandonar las teorías populares existentes cuando ya no eran útiles para resolver nuevos problemas. En lugar de intentar retocar las teorías, ideó otras nuevas. Decía: "No podemos resolver nuestros problemas con el mismo pensamiento que utilizam^os cuando los creamos".14

Por eso Einstein se basaba en experimentos de pensamiento creativo para elaborar teorías científicas. Afirmaba que "la invención no es producto del pensamiento lógico, aunque el producto final esté ligado a la estructura ló^gica".15 Aunque respetaba a sus compañeros, sabía que "el respeto irreflexivo a la autoridad es el mayor enemigo de la ^verdad".15

Einstein también era un gran defensor de la paz. Renunció a su ciudadanía alemana para evitar formar parte del ejército^,16 y creía en la igualdad de todas las personas independientemente del lugar:

"Soy judío por herencia, suizo por ciudadanía y humano por constitución, sin ningún apego especial a ningún Estado o entidad nacional"[15].

Para Albert Einstein, no importaba quién fueras ni de dónde vinieras:

"Hablo a todo el mundo de la misma manera, ya sea el basurero o el presidente de la universidad"[15].

"Enseñaría la paz en lugar de la guerra. Inocularía el amor en lugar del odio"[15].

La mayor parte de la obra de Einstein se ha publicado en Internet, lo que facilita su acceso. La mayor parte de su obra es densa en conocimientos científicos, sin embargo, escribió a propósito Relatividad: La teoría especial y la general para los no expertos que seguían interesados en la ciencia. Si lo prefiere, también puede escuchar el libro como podcast aquí.

Si le intrigó la mención del año milagroso de Einstein, debería consultar el libro de John Ridgen de 2005, Einstein 1905: The Standard of Greatness. Es difícil comprender el efecto fotoeléctrico en unas pocas frases y, puesto que ha tenido implicaciones en muchos aspectos de nuestra vida cotidiana, el sencillo relato de Ridgen sobre sus logros es un buen lugar para profundizar.17

Si le interesa más saber quién era Albert Einstein más allá de su mente científica, en The Born-Einstein Letters, 1916-1955 podrá leer la correspondencia entre Einstein y su colega y amigo en física cuántica, Max Born. Los dos hablaban de ciencia, pero también de política, la guerra y sus preferencias musicales, revelando un lado más humano del genio de Einstein.18

Otro gran recurso es la primera temporada de la serie de televisión Genius, de National Geographic. La serie comienza en los primeros años de Einstein y le sigue a lo largo de su trayectoria científica, proporcionando a su audiencia un sólido contexto histórico en el que surgió la creatividad científica de Einstein.

1. Robson, C. (2013, 1 de marzo). La física newtoniana frente a la relatividad especial. Futurismo. https://futurism.com/newtonian-physics-vs-special-realtivity
2. Citas de Albert Einstein. (s.f.). Goodreads. Extraído el 19 de agosto de 2020, de https://www.goodreads.com/quotes/213547-out-yonder-there-is-this-huge-world-which-exists-independently
3. Jones, A., & Robbins, D. (2016, 26 de marzo). La relatividad especial de Einstein. dummies. Extraído el 19 de agosto de 2020, de https://www.dummies.com/education/science/physics/einsteins-special-relativity/
4. Waldrop, M. (2017, 16 de mayo). La relatividad de Einstein explicada en 4 sencillos pasos. National Geographic. Recuperado el 19 de agosto de 2020, de https://www.nationalgeographic.com/news/2017/05/einstein-relativity-thought-experiment-train-lightning-genius/#close
5. Citas de Albert Einstein. (s.f.). Goodreads. Extraído el 19 de agosto de 2020, de https://www.goodreads.com/quotes/370132-put-your-hand-on-a-hot-stove-for-a-minute
6. Editores de History.com. (2009, 27 de octubre). Albert Einstein. HISTORIA. https://www.history.com/topics/inventions/albert-einstein
7. Sack, H. (2018, 30 de junio). El annus mirabilis en física - Albert Einstein y el año 1905. SciHi Blog. https://scihi.org/annus-mirabilis-albert-einstein/
8. Fraser, J. (2017, 28 de diciembre). Cuánto estudió Albert Einstein? Forbes. https://www.forbes.com/sites/quora/2017/12/28/how-much-did-albert-einstein-study/#4b71333728bc
9. Cassidy, D. (2004). Einstein on the photoelectric effect. Niels Bohr Library & Archives. https://history.aip.org/history/exhibits/einstein/essay-photoelectric.htm
10. Efecto fotoeléctrico. (s.f.). Khan Academy. Extraído el 19 de agosto de 2020, de https://www.khanacademy.org/science/physics/quantum-physics/photons/a/photoelectric-effect
11. El Premio Nobel. (s.f.). El premio Nobel de física 1921. Obtenido el 19 de agosto de 2020, del sitio Web: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1921/summary/.
12. Objetivo tecnológico. (2019, diciembre). teoría cuántica. Recuperado el 19 de agosto de 2020, de https://whatis.techtarget.com/definition/quantum-theory
13. Orzel, C. (2015, 13 de agosto). ¿Qué nos ha aportado la mecánica cuántica? Forbes. https://www.forbes.com/sites/chadorzel/2015/08/13/what-has-quantum-mechanics-ever-done-for-us/#41bc80114046
14. Stierwalt, S. (2015, 17 de agosto). El legado de Einstein: El efecto fotoeléctrico. Quick and Dirty Tips. https://www.quickanddirtytips.com/education/science/einsteins-legacy-the-photoelectric-effect?page=1
15. Goalcast. (2019, 27 de noviembre). Las 30 citas más inspiradoras de Albert Einstein. Recuperado el 19 de agosto de 2020, de https://www.goalcast.com/2017/03/29/top-30-most-inspiring-albert-einstein-quotes/
16. Andrews, E. (2015, 26 de octubre). 9 cosas que quizá no sepas sobre Albert Einstein. HISTORIA. https://www.history.com/news/9-things-you-may-not-know-about-albert-einstein
17. Martínez, A. (2006, 1 de marzo). Einstein 1905: El estandarte de la grandeza. Physics Today. https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/1.2195321
18. Robinson, A. (2019, 25 de abril). Los mejores libros sobre Albert Einstein. Cinco libros. https://fivebooks.com/best-books/albert-einstein-andrew-robinson/