“Es de mal gusto prolongar artificialmente la vida. He hecho mi parte, es hora de irse. Lo haré con elegancia”. Con estas palabras Albert Einstein (Ulm, Alemania-1879, Nueva Jersey, EE UU-1955) rechazó una nueva cirugía en el hospital de Princeton tras la rotura de aneurisma de aorta abdominal que había sufrido el 16 de abril de 1955.
Dos
días después murió a la edad de 76 años. De acuerdo a sus deseos y en
la intimidad, su cuerpo enseguida fue incinerado y las cenizas arrojadas
al río Delaware. Solo su cerebro ha permanecido a lo largo de las
décadas por la sustracción que hizo el patólogo del hospital durante la
autopsia. Confiaba en que algún día la mente del genio de la física
pudiera desvelar sus secretos.
Pero Einstein dejó su legado como hacen los científicos: publicando sus trabajos. Su Annus Mirabilis
fue 1905, cuando presentó cuatro artículos fundamentales. Uno sobre el
efecto fotoeléctrico le valió el Premio Nobel de Física en 1921, otro
trataba sobre el movimiento browiano de las partículas –esencial para
entender el átomo– y un tercero planteó su famosa fórmula E=mc2, indicando que la energía de un cuerpo es igual a su masa por la velocidad de la luz al cuadrado.
El
cuarto artículo versaba sobre la electródinámica de cuerpos en
movimiento, donde ya establece que la velocidad de la luz es constante y
presenta la ‘teoría de la relatividad especial’, cuyos cálculos se
plantearon en ausencia de fuerzas gravitatorias.
Una década más
tarde, en 1915, Einstein presentó ante la Academia Prusiana de las
Ciencias la ‘teoría de la relatividad general’, en la que ya tiene en
cuenta los efectos de la gravedad. Esta teoría, cuyo centenario
celebramos este año, supuso toda una revolución para la ciencia,
revelando que el espacio y el tiempo –que no transcurre igual en todas
partes– están entrelazados y se pueden deformar. El avance ha
deslumbrado desde entonces a los físicos.
José Edelstein, Universidad de Santiago de Compostela
Hace
seis décadas dejó de respirar el físico más brillante de todos los
tiempos. Albert Einstein irrumpió en el universo académico a los 26 años
de un modo al que incluso le queda corto el adjetivo de sobrehumano.
Publicó cuatro trabajos como único autor: sobre la naturaleza de la luz,
de las moléculas, de la masa y del tiempo. Cada uno de ellos significó
una revolución científica de tal calado que el único corolario razonable
habría sido la concesión de cuatro premios Nobel. Solo lo recibió por
su explicación del efecto fotoeléctrico a través de los fotones, hito
fundacional de la física cuántica. Cuando parecía imposible superarse,
exactamente hace cien años, Einstein presentó las ecuaciones de la
teoría de la relatividad general."La importancia y belleza de la obra de Einstein no tienen parangón en la historia de la humanidad"
“Querido Sommerfeld, no te molestes conmigo por responder tu amable e interesante carta recién hoy. Este último mes ha sido uno de los más estimulantes y agotadores de mi vida. Quizás también el más exitoso. No podía pensar en escribir”. Esto le escribía a uno de los pioneros de la teoría atómica, Arnold Sommerfeld, el 28 de noviembre de 1915. Tres días antes había presentado su teoría de la gravitación que echaba por tierra aquella que Isaac Newton construyera más de tres siglos antes, y en la que se basaba hasta ese entonces la comprensión del movimiento de los planetas y las estrellas.
La gravedad no es más que el efecto
que produce la curvatura del espacio y del tiempo. Se desprendían
consecuencias drásticas. La luz debía curvarse al pasar cerca de un
cuerpo muy masivo, como una estrella. Aprovechando el eclipse total de
Sol, del 29 de mayo de 1919, una expedición encabezada por el
astrofísico británico Arthur Eddington comprobó que, en efecto, esto
ocurría. Einstein se convirtió de inmediato en una suerte de deidad
planetaria, con solo 40 años.
También se desprende de su teoría
que el tiempo no transcurre al mismo ritmo en todos lados: su devenir es
más lento cuanto mayor es la gravedad. Esto se pudo demostrar en vida
de Einstein, aunque la confirmación definitiva llegó poco después de su
muerte. Jamás habría imaginado que pocas décadas mas tarde cientos de
millones de personas estarían comprobando a diario ese efecto al
utilizar el GPS, cuyo funcionamiento tiene en cuenta la cadencia
distinta de nuestros relojes y los que están en los satélites para
triangular la posición.
En el complejo entramado del universo
físico, Einstein siempre supo a qué tuerca había que darle la vuelta.
Incluso cuando estuvo equivocado. Dos de sus ‘errores’ han sido la base
de la mejor explicación disponible actualmente para la energía oscura
–que constituye el 75% del contenido energético del Universo– y de una
de las disciplinas más prometedoras del panorama actual: la computación
cuántica. La importancia y belleza de la obra de Einstein no tienen
parangón en la historia de la humanidad.
Alberto Casas, Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC)
Albert
Einstein ya era un físico mundialmente famoso en 1915, con un historial
de éxitos científicos al nivel de los más grandes de la historia. Pero
su máxima contribución a la ciencia, la teoría de la relatividad general
(RG), llegó aquel año después de 8 años de intenso trabajo.
Esta
teoría supone una perspectiva radicalmente nueva y revolucionaria sobre
conceptos que habían parecido inamovibles durante siglos, como el
espacio y el tiempo, la masa y la gravedad. Según la RG, el
espacio-tiempo –como un todo– no es algo inerte, inmutable y ‘plano’,
sino que se asemeja más a un trozo de goma, que puede estirarse,
contraerse, curvarse y retorcerse. La forma en que lo hace está
determinada por lo que hay en él, es decir, materia y energía. Por otro
lado la geometría resultante del espacio-tiempo es la que modifica las
trayectorias de los objetos, produciendo la ‘ilusión’ de una fuerza
gravitatoria. Todo esto son conceptos revolucionarios.
"La relatividad general es uno de los dos pilares sobre los que se basa la física moderna, junto a la mecánica cuántica"
La relatividad general es uno de los dos pilares sobre los que se
basa toda la física moderna (el otro es la mecánica cuántica) y supone
la teoría más precisa que tenemos para describir la gravitación. Sus
predicciones han sido puestas a prueba en numerosísimas ocasiones,
siempre exitosamente, y a menudo con un grado de precisión fantástico.
Entre ellas se puede mencionar el hecho de que el tiempo transcurre a
diferente velocidad según la intensidad del campo gravitatorio; lo que
fue utilizado, 80 años después de su formulación, para desarrollar el
sistema GPS de geolocalización.
Además, la teoría de la
relatividad general es la base de la cosmología moderna, que conduce a
predicciones extraordinarias. Un ejemplo es el hecho de que el universo
tuviera su origen en un Big Bang, un hito intelectual de la ciencia
moderna.
Es una teoría viva, no solo porque funciona a las mil
maravillas, sino porque no ha sido estudiada en toda su profundidad. Muy
posiblemente necesite modificaciones para resultar compatible con la
mecánica cuántica, que también es un área de trabajo prioritaria en
física teórica. En resumen, la teoría de la relatividad general es una
cumbre del pensamiento humano, de una belleza y precisión
sobrecogedoras, y cuyas implicaciones aún no han sido exploradas
completamente.
Carlos Barceló, Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC)
Hace
cien años un físico estaba a punto de revolucionar definitivamente
nuestra forma de entender el universo. Era Albert Einstein, que ya en
1915 destacaba por sus importantísimas contribuciones a la física.
Habían pasado 10 años desde que propusiera su archifamoso principio de
relatividad y la constancia de la velocidad de la luz. La teoría de la
luz encajaba perfectamente con esta relatividad especial pero no así la
gravedad de Newton. Pero justo hace un siglos, años de titánica lucha
por encajar la gravedad con la relatividad llegaban a su fin: Einstein
las ecuaciones que describían la nueva gravitación, la relatividad
general."La detección de las ondas gravitatorias constituye uno de los retos científicos actuales más importantes"
No es difícil argumentar que la relatividad general es la obra cumbre
de Einstein y una de las obras cumbre de la ciencia del siglo XX. De
hecho, es la que ha hecho posible que podamos reflexionar de forma
científica sobre el universo como un gran teatro autocontenido donde
todo sucede.
La teoría de la relatividad general que hoy
utilizamos es la misma propuesta hace 100 años. Sin embargo, lo que en
sus inicios era exclusivamente ‘una teoría’, de difícil manejo y escasa
utilidad práctica, conforma en la actualidad una gran red de desarrollos
teóricos y aplicaciones prácticas. La semilla original ha dado lugar a
un frondoso árbol que da sombra a multitud de desarrollos científicos.
Algunos tan cotidianos como los GPS de nuestros móviles, los que sin los
cálculos precisos de la relatividad general no podrían funcionar.
Pero
la revolución relativista más profunda todavía está por abrir. La
comunidad científica está embarcada en la búsqueda de las ondas
gravitatorias predichas por la RG. Según esta teoría, ampliamente
comprobada, el espacio-tiempo puede ondularse cual estanque cuando cae
una piedra. Esencialmente, cualquier fenómeno gravitatorio energético
produce ondas gravitacionales que después se difunden por todo el
universo. La detección directa de dichas ondas todavía no se ha
conseguido y constituye uno de los retos científicos más importantes de
nuestro tiempo.
La inversión y el desarrollo tecnológico implicado
en esta aventura presenta unas dimensiones enormes, comparable al del
Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Los gigantes interferómetros en
tierra LIGO, VIRGO, GEO600 ya funcionando y el proyectado interferómetro
espacial e-LISA (con su versión de prueba LISA pathfinder que volará en
el 2015 y que cuenta con una importante participación española) son los
abanderados de esta búsqueda. La detección de estas esquivas ondas
abrirá un nuevo dial al universo iluminando sus zonas más oscuras.
El chiste favorito de Einstein
Frank Wilczek, premio Nobel de Física en 2004, suele
contar lo que él llama 'el chiste favorito de Einstein'. Tiene buenas
razones para estar bien informado al respecto, dado que vivió en la
propia casa del genio judío cuando trabajó en el Instituto de Estudios
Avanzados de Princeton (EE UU). El chiste cuenta que una persona tiene
un problema en su coche, un ruido persistente que nadie ha podido
resolver. Se lo comenta a un amigo, diciéndole que ya ha pasado por
decenas de talleres y nadie ha dado en el clavo. Este le dice que conoce
a un mecánico excepcional y le aconseja visitarlo.
El mecánico
recomendado enciende el coche, lo escucha un rato y piensa en silencio.
Finalmente, gira de manera casi imperceptible una tuerca con una llave
inglesa y dice: "Ya está". En efecto, el ruido ha desaparecido. De la
sorpresa inicial, el cliente pasa rápidamente al estupor cuando el
mecánico le indica que le debe 1.000 euros por el trabajo. "¡Pero si no
hizo prácticamente nada! ¡exijo una factura pormenorizada!". El
mecánico, impasible, desglosa la factura con dos conceptos. Uno, girar
una tuerca del motor: 1 euro. Dos, saber qué tuerca hay que girar: 999
euros.
El reto de la física cuántica y los agujeros negros
El
Santo Grial para los físicos es lograr unificar la teoría de la
relatividad de Einstein con la física cuántica. En concreto, descubrir
las leyes de la denominada gravedad cuántica, que se supone son las que
gobiernan el universo. Si salen a la luz se podría averiguar como se
originó el universo y lo que pudo haber antes.
También son las
leyes que rigen lo que sucede en el interior de los agujeros negros,
donde la materia desaparece y sólo queda el espacio-tiempo deformado.
Recientemente la película Interestellar ha ofrecido una de las
mejores representaciones de un agujero negro, un extraño lugar que hace
que en su entorno una hora equivalga a siete años en la Tierra. Estos
objetos se consideran la mejor guía para entender las propiedades de la
futura teoría cuántica de la gravedad.
SINC
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