El blog de Antares: Einstein

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Aún en cama, el profesor alarga el brazo y tantea la mesilla hasta que sus dedos tropiezan con el reloj. Poco a poco sus ojos se acostumbran a la débil luz que se cuela por los estores. Faltan un par de minutos para las siete. A su lado, las sábanas suben y bajan con la ronca respiración de su esposa. El profesor se destapa con cuidado. Coge su pipa de brezo y las cerillas, desliza los pies dentro de las pantuflas -las suyas, las de su casa de Berlín; temía no encontrar unas tan cómodas en el hotel- y camina con paso lento hacia la ventana.

La Academia hizo público en 1922 que Einstein al fin recibiría el Nobel que tanto se le había resistido

Tras subir los estores y abrir la cristalera, le golpea en la cara el viento gélido de Tokio… y el rumor de la multitud que abarrota la calle. Desde la tarde anterior un millar de personas lo espera frente al hotel. Lo aguardan a él, a Albert Einstein. Al genio. Para verlo, tocarlo, para estar cerca del físico a quien los diarios equiparan a Newton, cientos y cientos de personas han pasado a la intemperie toda una larga y fría noche del invierno nipón. Desde la cama, Elsa refunfuña y con la mano hace un gesto desganado a su marido. Él clava en ella sus ojos, aún legañosos, y la apunta con la pipa.

"Ninguna persona viviente merece esta clase de recepción. Me temo que somos unos estafadores… Todavía acabaremos en la cárcel."

Poco después, ya vestidos, la pareja se asoma al balcón. En la calle un millar de admiradores estalla en vítores. Es diciembre de 1922. Un mes antes la Academia de Suecia había hecho público que Einstein al fin recibiría el Nobel que se le había resistido durante años.

Albert Einstein, ¿inventor del automóvil?

En su libro Einstein, su vida y su universo, Walter Isaacson relata la anécdota -aquí novelada- que Einstein y su segunda esposa, Elsa, vivieron durante su visita al país del Sol Naciente. Otras muchas parecidas protagonizaron a lo largo y ancho del mundo: en Estados Unidos, Francia, Palestina, Ceilán… Incluso en España, adonde el matrimonio Einstein llegó en 1923 por invitación de Julio Rey Pastor y Esteve Terradas. En las calles de Madrid el físico viviría de hecho uno de los instantes más hilarantes de su carrera cuando una castañera reconoció aquella alborotada melena que tantas veces había visto en las páginas de los diarios, su bigote, su raída chaqueta gris de lana, su pipa de brezo… Pero no alcanzaba a acertar quién era y qué había hecho exactamente el científico que tenía delante. “¡Viva el inventor del automóvil!”, le espetó la mujer, entre risas.

El rostro de Einstein es aún hoy uno de los más reconocidos de la historia: se convirtió en un icono de la cultura pop

Aunque no pasan de anécdotas curiosas –a veces desternillantes-, los episodios que el físico encadenó durante décadas son la mejor prueba de la fama desorbitada que alcanzó en la segunda mitad de su vida. Después de que en 1919 una expedición británica confirmara su predicción de en qué medida la gravedad hace curvarse la luz, el genio de Ulm se erigió en una celebridad que movía multitudes a su paso. Como explica Manjit Kumar en su libro Quántum, accedió a “una forma de devoción reservada, hoy en día, a los cantantes y artistas de cine”. “Se convirtió en una supernova científica”, en palabras de Isaacson.

Seis décadas después de su muerte, su rostro es aún hoy uno de los más reconocidos de la historia, un icono de la cultura pop. Uno puede apostar casi con total certeza que en las aulas de ciencias de al menos la mitad de los institutos, junto a la foto del Congreso Solvay de 1927, cuelga la que tomaron al célebre padre de la teoría de la relatividad en 1951 sacando la lengua a cámara.

En realidad su gran brote de creatividad había ocurrido más de una década antes, en 1905, cuando -entre otros logros- formuló su teoría de la relatividad especial y aclaró los fundamentos de la mecánica cuántica. Tras la publicación de sus cuatro artículos trascendentales en la prestigiosa Annale der Physik, Einstein confiaba en conseguir reconocimiento, o cuando menos, un lugar en el mundo académico. Acertó en el fondo -no así en las formas; probablemente nunca imaginó el estrellato que alcanzaría-, pero desde luego erró en los tiempos. Lo que obtuvo en 1905 fue la admiración de un reducido pero selecto grupo encabezado por el eminente físico Max Planck, consejero editorial de los Annale. Años después, en 1919, uno de los primeros indicadores de la gran celebridad que cosecharía sería la prensa generalista.

Einstein recibió el Nobel de Física por la ley del efecto fotoeléctrico, y no por la teoría de la relatividad

Tras la sesión de noviembre de 1919 en la que la Royal Society y la Royal Astronomical Society confirmaron que la predicción de Einstein se ajustaba a lo que se había observado en mayo, durante un eclipse, Times publicó un gran titular en el que se leía “Revolución en la ciencia”. En Alemania el Berliner Illustrirte Zeitung iba más allá y lo situaba a la altura de Copérnico, Kepler y Newton. No todas las pasiones que desató fueron igual de entusiastas. Científicos como Philipp Lenard o Ernst Gehrcke -que además de antirrelativistas hacían gala de un recalcitrante antisemitismo- serían reacios a aceptar las ideas de Einstein. La propia Academia de Suecia esquivó la polémica que suscitaba su teoría de la relatividad otorgándole el Nobel de Física de 1921 –su primera nominación databa de más de una década antes, de 1910- por otra de sus aportaciones, menos controvertida: la ley del efecto fotoeléctrico. Fue necesaria esa carambola, 14 nominaciones, posponer el galardón un año… y todo el peso de la fama de Einstein para que la institución sueca diera el paso.

El precio de la fama: de ocultarse en una cabaña a pasear por la alfombra roja

Sobran ejemplos de la fama que a partir de 1919 fue creciendo como una gran bola de nieve en torno a Einstein. También del “efecto fan” que arrastró. Los responsables del teatro Palladium de Londres, por ejemplo, llegaron a ofrecerle un cheque en blanco a cambio de que apareciera en su escenario durante tres semanas. Al otro lado del océano, en EE.UU., cuando acompañó a Charlie Chaplin en 1931 durante el estreno de la película Luces de la ciudad, la pareja recibió una estrepitosa ovación. En Ginebra incluso le acosaban en la calle. Se cuenta que durante su visita a Palestina la gran multitud agolpada fuera de un edificio al que Einstein había acudido para una recepción hacía retumbar las puertas por su impaciencia.

El teatro Palladium de Londres le llegó a ofrecer un cheque en blanco a cambio de que apareciera en su escenario durante tres semanas

La adoración que tanto rubor causó al físico en su balcón de Tokio en 1922 no era nada si se compara con lo que había vivido un año antes en su primera visita a EE.UU. Cuando arribó a Manhattan lo esperaban en el muelle decenas de reporteros. Más tarde el Metropolitan Opera House de Nueva York se llenó hasta la bandera por él. Pero sin duda el instante más ilustrativo lo protagonizó durante su visita a Connecticut junto al doctor Weizman, cuando el físico se paseó en automóvil en un desfile multitudinario que presenciaron cerca de 15.000 espectadores y que estuvo secundado por más de un centenar de coches, una banda de música e incluso veteranos de guerra con estandartes.

Tales cotas de fama resultaban en ocasiones insufribles para el antiguo funcionario de la oficina de patentes de Berna. Cuando en marzo de 1929 se preparaba para cumplir 50 años decidió refugiarse de la vorágine de reporteros que lo asediaban -meses antes había publicado su teoría del campo unificado entre gran expectación- y ocultarse en una pequeña cabaña a orilla del río Havel, en Berlín. Solo su familia y su ayudante sabían el paradero de Einstein. Su aversión al estrellato no era sin embargo absoluta. Oscilaba, más bien, con los vaivenes propios de una relación de amor-odio. De ocultarse en una cabaña, a pasear por la alfombra roja con Chaplin o desfilar entre miles de desconocidos rodeado de fanfarrias.

"Todos le admirábamos; pero si alguien nos pregunta por qué, nos pondrá en un apuro bastante serio", escribió el periodista Julio Camba

¿A qué se debía la fama sin parangón de Einstein? Una grandísima parte a la importancia capital de su trabajo. Otra no menor al contexto, con la Primera Guerra Mundial recién finalizada. Y un tercer factor clave de la ecuación fue sin duda el propio magnetismo personal de Einstein. Estos dos últimos ingredientes no son menores. Al fin y al cabo en pocos sitios -como sí ocurrió en Japón- se le echaría en cara al físico que dejara sus conferencias en “solo” tres horas. En la mayoría de los países, al igual que en España -reconocía Julio Camba en una crónica de 1923- “todos le admirábamos; pero si alguien nos pregunta por qué, nos pondrá en un apuro bastante serio”.

Albert Einstein logró cautivar la imaginación popular

En 1921, durante su tour por EE.UU., y tras una jornada maratoniana de desfiles en caravana y baños multitudinarios, un periodista lanzó a Einstein la pregunta que muchos llevaban tiempo rumiando. ¿Por qué despertaba esa aclamación popular? ¿De dónde venía la veneración y el interés de tantas personas que no entendían su obra? El físico sonrío: “Parece algo psicopatológico”, le espetó como respuesta.

Otros grandes físicos, como Max Planck o Niels Bohr, no alcanzaron su nivel de celebridad

“Si no hubiera tenido aquella desordenada melena y aquellos ojos penetrantes, ¿se habría convertido de todos modos en uno de los rostros científicos predominantes de los pósteres de la época?”, se pregunta Isaacson, quien recuerda que otros grandes físicos, como Planck o Bohr, no alcanzaron su nivel de celebridad. Su respuesta es afirmativa. En la obra de Einstein identifica un carácter único, “muy personal”, y nociones capaces de “cautivar la imaginación popular”.

La confirmación de su teoría de la relatividad llegó además tras la Primera Guerra Mundial, en un momento en el que el mundo anhelaba la razón y la trascendencia humana. “Europa necesitaba héroes, no de las armas, sino del intelecto”, apunta Vicenzo Barone en Albert Einstein, constructor de universos. Aquel genio de cabellos alborotados resultó además ser un hombre tranquilo, encantador, un pacifista convencido, un sionista cultural con madera de estrella que -como diría C.P. Snow- en cierto modo “disfrutaba con los fotógrafos y las multitudes”.

Su fama creciente no solo atrajo el halago y la admiración: Einstein también recibió insultos y cartas amenazadoras

Su fama creciente no solo atrajo el halago y la admiración. En una medida similar -aunque mucho menos numerosa, por fortuna- lo situó en el centro de la diana de los extremismos que él deploraba. Como recuerda Kumar, su firme antibelicismo y su condición de judío lo convirtieron en “blanco fácil de las campañas que alentaban el odio”. Recibió cartas amenazadoras, insultos… A principios de 1920 un grupo de energúmenos llegó incluso a interrumpir una de sus clases en la universidad entre gritos de “cortaremos la garganta a este sucio judío”. Solo dos años después radicales de ultraderecha perpetrarían el brutal asesinato del político y empresario judío-alemán Walther Rathenau, lo que causó una profunda consternación a Einstein y le decidió a emprender su gira por Asia y Europa, incluida España. En EE.UU. no se libró de esa carga. Su celebridad e ideario lo situaron bajo la lupa del FBI, entonces en manos de Edgar Hoover.

hipertextual

La fórmula matemática más célebre del mundo, E=mc², formulada por Albert Einstein en 1905, permitió entender mejor cómo funciona el universo, la Tierra y nosotros mismos. El astrofísico Christophe Galfard (París, 1976), autor del afamado libro El universo en tu mano, publica una nueva obra consagrada a explicar la conocida ecuación que, junto a su creador, marcaron el devenir del siglo XX.

E=mc2 no es una ecuación cualquiera. Cuando Albert Einstein la formuló en 1905 pocos pensaban que abriría las puertas a una nueva realidad y a otro modo de ver el universo donde nada es lo que parece. Ni el espacio, ni las distancias, ni el tiempo, ni la energía. Con esta fórmula, el ser humano no solo comprendió cómo se crea energía a partir de la masa y viceversa, sino que no volvimos a ver el mundo de la misma manera.

Tras su éxito editorial anterior, El universo en tu mano, el astrofísico y divulgador francés Christophe Galfard (París, 1976) se centra en la única ecuación que menciona en su libro: E=mc2. El científico, que se doctoró en la Universidad de Cambridge bajo la tutela de Stephen Hawking, con quien ha trabajado varios años, recoge de manera sencilla y entretenida en casi 100 páginas –“se podría hacer en mucho más”, admite– su particular explicación de la fórmula más famosa del mundo.

Para el autor, E=mc2 se convierte casi en una palabra, y con su nuevo libro Para entender a Einstein, una emocionante aproximación a E=mc2 (Blackie Books, septiembre de 2017) es “como si se hiciera una entrada en el diccionario con ella”, confiesa.

“No es cuestión de comprenderlo todo, sino de aceptar que el mundo no es necesariamente el que creemos que es”

Conceptos como luz, energía, masa y tiempo son explicados de manera ágil e ingeniosa, con ejemplos de nuestra vida cotidiana. ¿Pero es realmente tan fácil comprender esta ecuación?

Entender en qué es importante y cómo ha cambiado de una cierta manera el siglo XX es muy sencillo. Y, si no se comprende, en cualquier caso es mi culpa [risas]. Pero entender exactamente lo que quiere decir es mucho más difícil porque va más allá de nuestra intuición. En el libro escribo que estamos acostumbrados a las leyes de la naturaleza tal como se presentan a nuestra escala y tamaño. Por ejemplo, sabemos que un objeto que lanzamos al aire caerá, no echará a volar. Y eso lo sabemos de manera intuitiva porque nuestros sentidos lo detectan. Pero en la naturaleza existen áreas que van más allá de nuestros sentidos. No percibimos todo, hay lugares y movimientos que nosotros nunca realizamos, y aquí es donde las leyes de la naturaleza son diferentes y difíciles de explicar.

Con su libro muestra que estamos preparados para entender a Einstein. ¿Cuáles han sido los aspectos teóricos más difíciles de tratar?

Realmente son los aspectos filosóficos los más complicados de explicar. La mayoría de las personas se imaginan que es demasiado difícil para ellos, y no estoy de acuerdo. Creo que la gente es mucho más inteligente de lo que piensa, pero no deben tener miedo y ponerse obstáculos. Nuestra intuición corresponde a los hallazgos de Newton, pero desde entonces hemos ido mucho más lejos con Einstein, Maxwell y otros, y así hemos descubierto otras realidades. Lo difícil es que el lector tome conciencia de que no es cuestión de comprenderlo todo, sino de aceptar que el mundo no es necesariamente el que creemos que es. Es como volver a tener una mirada de niño y descubrir algo sin proyectar lo que creemos.

¿Ocurre lo mismo cuando investigan?

Sí, cuando investigamos en física teórica nos enfrentamos a lo desconocido. No conocemos las leyes, aparte de algunos principios que nos hemos dado. Verificamos que funcionan, y si no lo hacen hay que cambiarlos. Y estos principios pueden ser muy raros. Por ejemplo, para E=mc2, que el tiempo cambie no es muy difícil de explicar porque, de todos modos, nadie comprende qué es realmente. Es algo abstracto. Si nos aburrimos, el tiempo es largo; si nos divertimos, es corto. La mayoría de la gente acepta que si vamos rápido, el tiempo se ralentiza, y que si vamos a la velocidad de la luz, ya no envejecemos. Es asombroso, pero no da quebraderos de cabeza [risas]. En cambio, la idea de que el espacio y las distancias puedan cambiar es mucho más difícil porque estamos acostumbrados a que sea algo que parece fijo. Pero Einstein y otros científicos han demostrado que esto no es cierto. Las distancias dependen de quien las mire.

¿Esta sería la historia detrás de la famosa fórmula?

Es una historia de grandes velocidades y grandes energías, inaccesibles para nuestros sentidos. Es como si abriéramos una nueva realidad a nuestro alrededor. E=mc2 es una consecuencia de la forma en la que Einstein ha formulado las cosas. Partió de algunos principios que tenía en su cabeza a los que la naturaleza debería obedecer. A priori no había ninguna razón por la que esto fuera cierto, pero resultaron ser correctos. En uno de ellos Einstein señaló que no hay razón aparente por la que la naturaleza aparezca diferente si viajamos a velocidades diferentes. El universo debería verse de la misma manera que si se va a una velocidad mayor. Y en un segundo principio la luz va siempre a la misma velocidad en el vacío. Gracias a estos dos principios conseguimos la equivalencia entre materia y energía.

¿Los científicos de la época hubieran llegado a estas mismas conclusiones si Einstein no lo hubiera formulado?

En lo que se refiere a E=mc2 sí se hubiera descubierto más o menos en ese momento. Correspondía a la época, solo se necesitaba dar un pequeño paso con un espíritu de síntesis y un poco de perspectiva sobre los conocimientos de aquel momento. Sin embargo, lo que cuento en mi libro anterior –El universo en tu mano– es que, con el descubrimiento de la teoría de la gravitación en 1915, Einstein tenía unos 50 o 60 años de ventaja. Es difícil juzgar cuánto tiempo hubiéramos tardado en descubrirlo si él no hubiera existido. Pero el caso es que sorprendió a todo el mundo, nadie se lo creía.

Aún ahora se siguen confirmando muchas de sus teorías, por ejemplo, con el hallazgo de las ondas gravitacionales, pero solo fue premiado con el Nobel por el efecto fotoeléctrico...

Está claro que para E=mc2 tendría que haberlo obtenido, así como para el movimiento browniano. Para la teoría general de la relatividad tendría que haber ganado unos tres o cuatro premios Nobel [risas]. En realidad le tendrían que haber dado un paquete de 10 Nobel de un golpe y no habría sido ninguna estafa. Habría sido lo más justo.

También es verdad que en estos premios se distingue más la experimentación…

Cierto. Einstein fue un gran teórico. Era alguien al que le gustaba mucho reflexionar y que no se interesaba mucho por los experimentos. Para él esto era secundario. Pero no pasa nada, al final se trata de un reconocimiento de otras personas, y por lo que ha descubierto su nombre será aún conocido en mil años. Y en ese tiempo probablemente los Premios Nobel ya los habremos olvidado.

"A Einstein le tendrían que haber dado un paquete de 10 Nobel de un golpe y no habría sido ninguna estafa”

¿A qué se parecería el mundo ahora si Einstein no hubiera existido?

Imaginando que desde entonces nadie hubiera llegado a sus conclusiones, viviríamos todavía en un mundo newtoniano. Es decir, un mundo en el que el espacio y el tiempo son tácitos. Los objetos no viajarían muy rápido, no podríamos tener teléfono móvil, ni ordenador portátil, ni siquiera ordenador a secas, ni satélites que comunican con la Tierra sin cometer errores. No tendríamos nada de esto. Nuestra vida sería totalmente diferente.

¿Cree que algún día habrá algún descubrimiento tan revolucionario como los que realizó el científico alemán?

Estoy totalmente convencido de ello. Ahora, la pregunta es cuál será ese descubrimiento. Tendría que ser Einstein mismo para decírtelo. Pero en las ideas que los teóricos barajan en la actualidad para explicar los fenómenos incomprendidos hay tantos misterios, tantas cosas que aún no entendemos y que ni siquiera tienen sentido con las teorías que tenemos, que necesariamente hay una teoría subyacente que existe, que está en algún lado y que nadie ha encontrado todavía.

¿Qué podría explicar esta teoría?

Explicaría la materia y la energía oscuras, lo que pasó en el Big Bang, o lo que ocurre en el interior de los agujeros negros. Hay algunos científicos que introducen dimensiones suplementarias, universos paralelos y formas extrañas de materia. Sea cual sea la solución que se encuentre, se pondrán en cuestión algunos de nuestros conocimientos. Esto es lo que hizo Einstein.

En el libro se aprecia la profunda admiración que siente por Einstein. Si hubiera podido trabajar con él, como lo ha hecho con Stephen Hawking, ¿en qué aspectos le hubiera gustado ahondar?

Habría dependido de la época en la que hubiera comenzado a trabajar con él. Imaginando que yo mismo hubiese sido un científico brillante y hubiera entendido lo que Einstein decía –en la época muchos no le entendían–, en los años 1915 habría estudiado cosmología. Gracias a Einstein acabábamos de descubrir que nuestro universo tenía una historia y esto ha dado lugar a la cosmología. Pero si hubiera trabajado con él más tarde, pienso que habría investigado los lugares (el Big Bang y los agujeros negros) donde su teoría ya no funciona. Es exactamente lo que hizo Hawking en los años 60 y 70: intentar dar un pequeño paso en el área de la gravitación cuántica, es decir, un paso más allá de Einstein y de lo cuántico al mismo tiempo.

¿Sigue trabajando en la actualidad con Hawking?

Ahora es un amigo. Ya no hago investigaciones teóricas porque no tengo tiempo [risas]. Es horrible, pero es así. Ahora intento que cada vez más niños quieran hacer ciencia y que más adultos comprendan por qué la ciencia es importante para nuestra sociedad y el futuro de la humanidad.

SINC

Cien años después de que Einstein presentara su teoría de la relatividad general, los científicos la han utilizado para medir por primera vez la masa de una estrella a partir de la desviación gravitatoria de la luz emitida por otra situada detrás. Así, se ha podido saber que la protagonista de la historia, una enana blanca, tiene aproximadamente el 68% de la masa del Sol.

Einstein pensaba que era imposible medir la masa de una estrella en función de los efectos gravitacionales que esta ejerce sobre la luz que llega de otra. / American Institute of Physics

La deflexión o desviación gravitatoria de la luz estelar que pasó alrededor del Sol durante el eclipse solar de 1919 proporcionó mediciones que confirmaron la teoría de la relatividad general de Einstein. Ahora, los científicos han utilizado una técnica parecida para registrar esas desviaciones luminosas en una estrella y medir su masa.

Unos cien años después de que Einstein desarrollara la teoría de la relatividad general, que ha revolucionado la forma en que los seres humanos comprendemos el universo, un grupo de investigadores liderados desde el Space Telescope Science Institute (EE UU) ha logrado determinar la masa de una estrella enana blanca a partir de sus leyes.

Los pequeños cambios en la posición aparente de una estrella del fondo han permitido estimar la masa de la enana blanca Stein 2051 B

Hasta el momento, la posibilidad de medir la masa de una estrella en función de los efectos gravitacionales que esta ejerce sobre la luz pertenecía al plano teórico. En un artículo publicado en 1936 en Science, el propio Einstein sostenía que era imposible: “No hay esperanza de observar este fenómeno de forma directa”.

Una de las predicciones clave de su relatividad general establecía que la curvatura del espacio cerca de cuerpos enormes, como las estrellas, hace que cualquier rayo de luz que pase cerca de estas se desvíe el doble de lo que se esperaría en función de las leyes de gravedad tradicionales.

El padre de la relatividad predijo que, cuando una estrella frontal se interpone entre nosotros y otra estrella situada de fondo, se produce un fenómeno llamado microlente gravitacional que genera un anillo de luz perfecto, también llamado ‘anillo de Einstein’.

Sin embargo, tras un siglo de avances tecnológicos, no se había logrado observar un escenario un poco diferente a este: dos estrellas apenas desalineadas que generen un anillo de Einstein asimétrico. Según Einstein, esta asimetría es importante debido a que ocasionaría que la estrella de fondo se viera desviada del centro, de forma que podría utilizarse para determinar la masa de otra estrella frontal localizada delante.

Ilustración de cómo la gravedad de una estrella enana blanca deforma el espacio y dobla la luz procedente de otra estrella distante situada detrás. El telescopio espacial Hubble registra el fenómeno. / NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

El equipo de científicos coordinados por Kailash Chandra Sahu desde el Space Telescope Science Institute buscó de forma proactiva esta rara alineación asimétrica en más de 5.000 estrellas. En marzo de 2014 descubrieron que la estrella enana blanca Stein 2051 B estaba en la posición perfecta, justo delante de una estrella de fondo.

La ayuda del telescopio espacial Hubble

Entonces, los científicos dirigieron el telescopio espacial Hubble para observar el fenómeno y midieron pequeños cambios en la posición aparente de la estrella de fondo a lo largo del tiempo. A partir de la información recopilada, los autores pudieron estimar que la masa de la enana blanca era equivalente aproximadamente al 68% de la de nuestro Sol.

“En concreto, la medición de esta deflexión en múltiples momentos nos permitió determinar la masa de Stein 2051 B –la sexta enana blanca más próxima al Sol– como 0,675 ± 0.051 masas solares”, señalan los autores en su estudio, que se publica esta semana en Science, a la vez que se presenta en la reunión de primavera que la American Astronomical Society celebra estos días en Austin (EE UU).

La medición directa de la masa de Stein 2051 B también ofrece datos importantes para comprender mejor la evolución de las enanas blancas, el tipo de estrellas más común en el universo. De hecho, la mayoría de las estrellas que se han formado en nuestra galaxia, incluido el Sol, se convertirán o son ya enanas blancas.

SINC

En 1936, el físico alemán envió un artículo sobre ondas gravitacionales para su publicación en una revista estadounidense. Allí, otro físico le señaló varios errores que él no quiso admitir

Las ondas gravitacionales eran una de las consecuencias lógicas de la Teoría de la Relatividad General. En 1916, Albert Einstein le habló a Karl Schwarzschild, el físico que había utilizado su teoría para predecir la existencia de los agujeros negros, de la posible existencia de estas ondulaciones del tejido espaciotemporal provocadas por objetos supermasivos. Sin embargo, años después, cuando ya había abandonado Alemania para refugiarse en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (EE UU), escribió un artículo en el que junto a su asistente Nathan Rosen desmontaba la idea de que esas ondas pudiesen existir en la realidad.

Einstein tituló su trabajo con un sugerente ¿Existen las ondas gravitacionales? y lo envió a la revista Physical Review, una publicación en la que ya habían aparecido varios artículos suyos. Aquellos trabajos se habían publicado con celeridad y sin mayores quebraderos de cabeza para el físico alemán, pero no sucedió lo mismo en esta ocasión. John Tate, editor de la revista, envió el artículo sobre las ondas gravitacionales a un revisor que encontró errores en los cálculos de Einstein y Rosen, y escribió un documento de diez páginas en el que señalaba los errores del genio y su socio.

El físico alemán, que en 1936 ya era una institución científica de dimensiones cósmicas, no se tomó bien la enmienda. En parte, quizá, por una cuestión de orgullo, pero también porque la práctica de que científicos anónimos ajenos al estudio examinasen los artículos antes de su publicación, ahora imprescindible, no se había implantado aún en Europa.

En lugar de analizar las correcciones del revisor, que resultaron ser correctas, Einstein respondió al editor con una carta airada en la que mostraba su disconformidad con su forma de actuar:

El físico alemán, que en 1936 ya era una institución científica de dimensiones cósmicas, no se tomó bien la enmienda

Estimado Señor,

Nosotros (el Sr. Rosen y yo) le habíamos enviado nuestro manuscrito para su publicación y no le habíamos autorizado a que se lo mostrase a especialistas antes de su impresión. No veo razón para responder a los en cualquier caso erróneos comentarios de su experto anónimo. Debido a este incidente, prefiero publicar el artículo en otro lugar.

Respetuosamente,

P.D. El Sr. Rosen, que ha partido hacia la Unión Soviética, me ha autorizado a que lo represente en este asunto.

Después de este altercado, Einstein no volvió a publicar nada en Physical Review, pero sí que replanteó su postura. Leopold Infield, asistente de Einstein, trabó amistad con el autor de la revisión, el cosmólogo Howard Percy Robertson, que le mostró su visión sobre el trabajo de su jefe respecto a las ondas gravitacionales. Después, Infield le transmitió la información a Einstein que, después de afirmar que ya había encontrado un error en el borrador que había mandado, escribió a la Revista del Instituto Franklin, donde su artículo ya había sido aceptado para su publicación, y explicó que se debían realizar una serie de correcciones. El sistema autocorrector de la ciencia pudo incluso con el orgullo del mayor científico del siglo XX.

ONDAS GRAVITACIONALES

ELPAIS

El 25 de noviembre de 1915, Albert Einstein presentó la formulación definitiva de su teoría de la relatividad general, introduciendo el misterioso concepto de la curvatura del espacio-tiempo. Con la ayuda del físico Roberto Emparan, profesor ICREA de la Universidad de Barcelona, nos adentramos en los entresijos de esta teoría, que superó a su creador al plantear la existencia de objetos en los que no creía: los agujeros negros.

¿Qué conmemoramos exactamente este 25 de noviembre de 2015?

Se cumplen justo 100 años del día en que Albert Einstein explicó en una conferencia ante la Academia Prusiana de Ciencias, en Berlín, las ecuaciones definitivas de su teoría general de la relatividad. Tras casi una década de tortuosos intentos de compatibilizar la fuerza gravitatoria con su teoría especial de la relatividad (1905), y con el matemático David Hilbert pisándole los talones, por fin dio forma precisa y definitiva a la que se considera una de las cimas intelectuales de la humanidad. Su presentación se publicó aquel mismo día, 25 de noviembre de 1915, en las actas (Proceedings o Sitzungsberichte) de la academia.

Einstein publicó el 25 de noviembre de 1915 su ecuación de la relatividad general. / Actas de la Academia Prusiana de Ciencias

¿Einstein presentó ese mismo día la ecuación que hoy se conoce?

En realidad es un sistema de diez ecuaciones, pero se pueden escribir de manera unificada, utilizando una sola vez el signo “=”, y resumirlas en una sola: Rμν -1/2 gμν R = 8πG Tμν. En la forma original en la que la escribió Einstein en su artículo, la notación (por ejemplo usaba índices latinos en lugar de griegos) y la distribución de los términos era ligeramente distinta, pero aún así, es totalmente equivalente a esta.

¿Y qué significa Rμν -1/2 gμν R = 8πG Tμν en un lenguaje que todos podamos comprender?

En lenguaje común, la nueva ecuación de Einstein relaciona dos aspectos: curvatura del espacio-tiempo ↔ Masa (energía). Por ponerlo en contexto, anteriormente la teoría de la gravedad de Newton, el mayor éxito de la revolución científica del siglo XVII, aportaba dos leyes que podemos visualizar así:

Masa → Gravedad; y

Fuerza de gravedad → Movimiento de cuerpos masivos,

donde “→” podemos leerlo como “crea”.

Es decir, una masa –por ejemplo, la Tierra– crea un campo gravitatorio, que a su vez ejerce una fuerza que controla el movimiento de otras masas, como una manzana o la Luna. Con la aportación de Einstein, la teoría de Newton se veía ahora desbancada por otra que la incluía como una aproximación solo válida para masas y velocidades relativamente pequeñas. Pero la teoría de Einstein era mucho más que un refinamiento de la de Newton: cambiaba completamente el concepto de qué es y cómo actúa la gravedad.

¿Qué diferencias hay entre la visión clásica del mundo de Newton y la relativista de Einstein?

“La eliminación de la gravedad como una fuerza ‘real’ es el elemento más revolucionario de la relatividad general”

Hay dos esenciales. Por una parte, en la formulación de Einstein desaparece la noción de gravedad, que ha sido sustituida por algo más misterioso y sugerente: la curvatura del espacio-tiempo. Y, por otra, unifica en una sola ecuación las dos leyes básicas de la teoría newtoniana. Es decir, ambas “→” quedan aunadas en una sola “↔”. Sin duda alguna, la eliminación de la gravedad como una fuerza ‘real’ y su interpretación como un ‘efecto aparente’ de la curvatura del espacio-tiempo es el elemento más revolucionario de la teoría. De esta manera, Einstein explicaba con una simplicidad pasmosa la observación de Galileo de que, en ausencia de fricción, todos los cuerpos caen al mismo ritmo: los objetos se mueven en un mismo espacio-tiempo que, al estar curvado, produce la impresión de movimiento bajo una fuerza que actúe sobre ellos.

¿Podemos visualizar el concepto de la curvatura del espacio-tiempo?

Es habitual representar sus efectos como el movimiento de canicas en una cama elástica deformada por el peso de una masa mayor. Aunque ilustrativa, esta analogía no consigue transmitir el hecho esencial de que la curvatura del espacio-tiempo apenas afecta las direcciones espaciales de la cama elástica, sino que se produce mayoritariamente en la dirección del tiempo. La teoría es demasiado rica y sutil como para dejarse capturar completamente por analogías e imágenes simplificadas.

La representación de la curvatura del espacio-tiempo como una ‘cama elástica’ presenta limitaciones. / ESA–C.Carreau

Entonces, ¿no hay forma de representar con una imagen sencilla la teoría de la relatividad?

Habría que utilizar distintas imágenes para ilustrar diferentes aspectos de la teoría, pero no hay una que lo capture todo correctamente. Lo de la cama elástica está bien, pero tiene limitaciones serias. Por ejemplo, no sirve para ilustrar ni medianamente bien lo que es un agujero negro, y da lugar a confusiones: ¿Cómo es que decimos que la curvatura es tan pequeña que no la notamos habitualmente y, sin embargo, es suficientemente grande como para que un proyectil, o la Luna, sigan una trayectoria curva en lugar de recta? Habría que explayarse mucho para explicar que nos movemos mucho más en el tiempo que en el espacio, y lo que eso conlleva.

“La teoría es demasiado rica y sutil como para dejarse capturar completamente por imágenes simplificadas”

¿Qué relaciona la relatividad general con los agujeros negros?Todo comienza en aquel mismo año 1915. En una carta fechada el 22 de diciembre, ¡nada menos que desde el frente de guerra ruso!, el astrónomo alemán Karl Schwarzschild comunicaba a un –imaginamos– atónito Einstein que había encontrado una solución extremadamente simple a sus ecuaciones. En concreto, para el caso de la curvatura (o gravedad) que crean los cuerpos masivos como el Sol, la Tierra, las estrellas y de unos objetos que ninguno de los dos vivirían para reconocer: los agujeros negros. Son pozos insondables y absolutos, más fantásticos que la más delirante creación de la imaginación humana.

¿Einstein creyó en los agujeros negros?

La predicción de la existencia de los agujeros negros que implicaba la teoría fue tan radical –aún más que la expansión del universo– que ni siquiera Einstein fue capaz de entenderla. Fue uno de sus principales errores. Solo se aceptó después, tras un largo y arduo proceso completado en los años 60, dando así un magnífico ejemplo de que las mejores teorías de la física son a menudo ‘más listas’ que sus propios creadores. Hoy en día sabemos que los agujeros negros son reales. Recientemente en la película Interstellar hemos podido ver una de las mejores representaciones de lo que las ecuaciones de Einstein pueden llegar a contener.

¿Por qué los agujeros negros también ‘enfrentan’ a la relatividad y la física cuántica?

“La próxima vez que su navegador GPS le diga que ha llegado a su destino, agradezca a Einstein sus años de intenso trabajo”

Imagina que se te cae tu móvil o tableta a un agujero negro. ¿Hay alguna posibilidad, por muy remota que sea, de que recuperemos la información que había en ellos? La teoría de Einstein nos dice que no: cuando algo ha cruzado el horizonte del agujero negro, ya no es posible recibir ninguna señal suya. Sin embargo, la mecánica cuántica nos dice que la información nunca se puede perder: se puede embrollar muchísimo (como sucede si quemamos la tableta), pero en principio siempre ha de ser posible extraerla de nuevo. Esta contradicción entre ambas teorías se conoce como la paradoja de la pérdida de información en los agujeros negros. Esperamos que los esfuerzos en intentar resolver esta cuestión nos ayuden a entender cómo unificar ambas teorías.

¿Tiene alguna aplicación práctica la relatividad general?Si todavía alguien no está suficientemente impresionado por la nueva visión del mundo que la teoría de Einstein proporciona, y pide una utilidad práctica, basta con que se deje guiar por un navegador GPS. Si este no tuviese en cuenta el efecto, pequeñísimo pero medible, que la curvatura del espacio-tiempo tiene sobre la señal que el aparato recibe de los satélites, nuestros coches acabarían en pocos minutos en la carretera equivocada. Así que la próxima vez que su navegador le diga “ha llegado a su destino” y no se encuentre en el fondo de un barranco o empotrado contra un muro, piense por un instante que eso de la curvatura del espacio-tiempo debe de tener algo de cierto. Agradezca a Einstein los años de intenso trabajo que dedicó a entenderlo, y celebre su culminación en una teoría tan magnífica.

SINC

El padre del Big Bang, Georges Lemaître, fue sacerdote además de formidable matemático

Todos tenían razón y todos estaban equivocados

Sabido es que ciencia y religión nunca han mezclado demasiado bien. Hubo un tiempo, ya lejano, en el que conciliar ambos términos era no sólo recomendable, sino casi obligatorio. Y, si no, que le pregunten a las cenizas de Giordano Bruno o a su compatriota Galileo, conminado muy a su pesar a recolocar la Tierra en el centro del Universo cuando ésta ya había encontrado su lugar. Si los católicos lo pasaban mal, mejor no les iba a los protestantes y así, Kepler, coetáneo de los anteriores, a punto estuvo de ver a su madre arder en la hoguera igual que al fantasioso de Bruno por su supuesta brujería.

Sin embargo, no siempre los prejuicios circulan en el mismo sentido. Incluso en tiempos más recientes.

Tal vez un ejemplo de ello sea el físico y matemático belga Georges Lemaître. Apenas un cráter en la Luna y el nombre de un vehículo espacial de la ESA –el ATV5, ya igualmente convertido en cenizas– nos lo recuerdan. Y eso que estamos hablando del hombre que se atrevió a corregir –educadamente, eso sí– al mismísimo Albert Einstein, prediciendo lo que más tarde Edwin Hubble comprobaría con los telescopios de Monte Wilson: la expansión del Universo. Lo que hoy todos conocemos como el Big Bang.

Nunca se podrá reducir el Ser Supremo a una hipótesis científica"

Lemaître nació en Charleroi (Bélgica) en 1894. Apasionado por las ciencias y la ingeniería, tuvo que interrumpir sus estudios con veinte años para defender a su país, inmerso en la Primera Guerra Mundial, siendo incluso condecorado como oficial de artillería. No debió de gustarle nada lo que allí vivió y, horrorizado, decidió tomar los hábitos y ordenarse sacerdote. Corría el año 1923. Pero Lemaître no abandonó su primera vocación. Su formación académica en física y matemáticas fue formidable, comenzando por su paso por la Universidad de Cambridge y terminando con su doctorado en el todavía mítico MIT estadounidense, institución en la que se doctoraría.

Poco después –en el año 1927– publicaría en una revista local el esbozo de su modelo de universo. Partiendo de los postulados de Einstein –un cosmos estático de masa constante– llega a un resultado totalmente diferente: el radio del universo tenía que crecer de forma continua para ser estable. Al enterarse, el genio alemán rechaza la idea con virulencia: "Sus cálculos son correctos, pero el modelo físico es atroz". Y eso que Lemaître siempre haría uso de la famosa constante cosmológica inventada por el propio Einstein, de la que más tarde el alemán renegaría con mayor vehemencia incluso que la utilizada por Galileo para escapar de la pira purificadora. En 1931 su trabajo alcanza las páginas de Nature, y en él se detalla su teoría completa del ‘átomo primigenio’ o ‘huevo cósmico’, derivándose de entre sus líneas lo que luego daría en llamarse exclusivamente Ley de… Hubble.

Einstein, agnóstico, recelaba del cura belga. Pero lo admiraba

Einstein y Lemaître coincidirían en varias ocasiones. Einstein, agnóstico, recelaba del cura belga, puesto que su modelo cosmológico lógicamente arrastraba a un origen ¿divino? en el espacio-tiempo, y eso no le gustaba ni a él ni a muchos astrofísicos. Pero lo admiraba. En una ocasión, durante una estancia en Bruselas y disertando ante un erudito auditorio, Einstein espetó: "Supongo que no habrán entendido nada, a excepción claro está del abate Lemaître". En territorio comanche, juntos en Princeton, Einstein también dejaría caer al oír predicar a su colega belga: "Ésta [por Lemaître] es la más hermosa explicación de la Creación que nunca haya escuchado". Otra cosa es que hablara realmente en serio.

Como es natural, la fama de Lemaître no tardó en llegar al Vaticano. A pesar de los despectivos intentos del tan brillante como lenguaraz Fred Hoyle y los seguidores de la teoría del universo estacionario –el mismo Hoyle, durante un programa de radio de la BBC, bautizaría con bastante mala intención la teoría de Lemaître como Big Bang en 1949–, el modelo de universo en permanente expansión era imparable. Georges Lemaître ocuparía durante su vida distintos cargos en la Academia Pontificia de las Ciencias, siendo asesor personal del papa Pío XII. Y éste no quería dejar pasar semejante oportunidad. Si el Universo tiene 13.700 millones de años, ¿importaría mucho que se creara en los siete días bíblicos o en poco más de 10-35 segundos? Con gran pesar de Pío XII –que, curiosamente, fue elogiado por Einstein en su defensa de los judíos durante la Segunda Guerra Mundial–, Lemaître huyó de explotar la ciencia en beneficio de la religión. Suyas son las palabras:

Tras escuchar a Lemaître, el prudente Pío XII abandonó la idea de hacer del Big Bang un dogma de fe

"El científico cristiano tiene los mismos medios que su colega no creyente. También tiene la misma libertad de espíritu, al menos si la idea que se hace de las verdades religiosas está a la altura de su formación científica. Sabe que todo ha sido hecho por Dios, pero sabe también que Dios no sustituye a sus criaturas. Nunca se podrá reducir el Ser Supremo a una hipótesis científica. Por tanto, el científico cristiano va hacia adelante libremente, con la seguridad de que su investigación no puede entrar en conflicto con su fe". Tras escuchar a Lemaître, el prudente Pío XII abandonó la idea de hacer del Big Bang un dogma de fe. Georges Lemaître falleció en 1966, sólo dos años después del hallazgo irrefutable de la radiación del fondo de microondas, el eco proveniente del origen del Universo, de su Big Bang. Quizá su nombre pintado en la chapa de un carguero espacial no haga justicia suficiente a una mente —creyente o no— divina.

EL PAIS

Un nuevo experimento demuestra que una de las bases de la teoría de Einstein se cumple a rajatabla: las partículas de luz, los fotones, se propagan todos exactamente a la misma velocidad a través del espacio

Cuando se cumple un siglo desde que Einstein formulara su Teoría General de la Relatividad, un equipo internacional de investigadores acaba de llevar a cabo otra prueba que demuestra, una vez más, su veracidad. En un artículo recién publicado en Nature Physics los científicos, de las Universidades de Jerusalem, Open University, La Sapienza en Roma y Montpellier en Francia, describen cómo, efectivamente, una de las bases de la teoría de Einstein se cumple a rajatabla. Se trata, en concreto, de la idea de que las partículas de luz, los fotones, se propagan todos exactamente a la misma velocidad a través del espacio.

Para probar este punto, los investigadores analizaron los datos recogidos por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que mide los tiempos de llegada a la Tierra de fotones procedentes de lejanas explosiones de rayos gamma. Y los datos muestran que, después de un viaje de miles de millones de años a través del espacio, desde el lugar de la explosión hasta nosotros, todos los fotones llegan con apenas una mínima fracción de segundo de diferencia entre uno y otro.

Los datos indican, pues, que todos los fotones, incluso si tienen diferentes energías, se mueven exactamente a la misma velocidad. Se trata de la mejor medición llevada a cabo hasta ahora de la independencia de la velocidad de la luz de la cantidad de energía de las pequeñas partículas que la componen.

Pero más allá de confirmar las teorías de Einstein, esta observación descarta también algunas de las ideas que manejan los físicos sobre la unificación de la relatividad general y la Mecánica Cuántica, uno de los máximos y más difíciles objetivos de la Ciencia actual. De hecho, a pesar de que ambas teorías son los dos pilares de la Fisica en la actualidad, ambas resultan irreconciliables y contradictorias entre sí. Las leyes que rigen el comportamiento de lo muy pequeño (las partículas subatómicas) no son las mismas que sigue la materia a gran escala.

La espuma del espacio y el tiempo

Por ejemplo, uno de los intentos de reconciliar ambos cuerpos teóricos es la idea de que existe una "espuma espacio temporal". Según este concepto, el espacio no sería continuo a escala microscópica, sino que tendría una estructura espumosa. El tamaño de los elementos que constituyen esa espuma sería tan pequeño que resulta incluso difícil de imaginar y, hasta ahora, nadie lo ha podido medir directamente.

Sin embargo, la idea implica que los fotones que viajan a través de esa "espuma" de espacio tiempo se verían afectados por esa estructura esponjosa, lo que causaría que se propagaran a velocidades ligeramente diferentes dependiendo de sus niveles de energía.

Y eso es precisamente lo que este experimento contradice. El hecho de que todos los fotones, sin importar su nivel de energía, lleguen al mismo tiempo hasta nosotros puede indicar dos cosas: o bien esa estructura espumosa no existe; o si existe, tiene que ser incluso mucho más pequeña de lo que se esperaba.

"Cuando empezamos nuestro análisis -explica Tsvi Piran, que ha dirigido la investigación- no esperábamos obtener medidas tan precisas. Este nuevo límite está al nivel esperado por las teorías de Gravedad Cuántica y puede llevarnos directamente a combinar la teoría cuántica y la relatividad".

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