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Tio Petros

Einstein, annus mirabilis. Jornada 3 (3)

TERCERA PONENCIA DE LA MAÑANA.



PONENTE: FRANCISCO JOSE YNDURAIN (Univ. autónoma de Madrid)
RELATIVIDAD, FOTONES Y PARTÍCULAS

Esta ponencia ha sido una absoluta gozada. El profesor Yndurain, con una presentación a base de transparencias, (sin PowerPoint!!!), y ayudado de un paraguas como puntero ha dado una charla magistral sobre la labor de Einstein a lo largo de toda su vida, y especialmente de cómo vivió el auge de la mecánica cuántica que él había ayudado a nacer mientras se dedicaba en vano a encontrar una teoría de campo unificado.

Comienza la charla con un nuevo repaso a las contribuciones de Einstein en el annus mirabilis de 1.905, centrado en tres logros:

1.- El estudio de la naturaleza del movimiento browniano.

2.- La relatividad especial.

3.- El efecto fotoeléctrico.

Cualquiera de los tres por separado hubiera encumbrado a Einstein al parnaso de los científicos inmortales. El profesor Yndurain ataca dos mitos biográficos de Einstein: sus malas notas y la falsa y ubicua afirmación de que creó sus teorías de la nada. Albert Einstein por el contrario gozó de una formación extraordinaria.

Su vida se puede dividir en tres etapas:

1.- La etapa difícil de los comienzos. No es admitido en la politécnica de Zürich. En 1.902 ingresa en la oficina de patentes de Berna, donde sigue en 1.905 cuando publica sus tres trabajos tantas veces mencionados en estos días de congreso.

En 1.915 publica la Teoría General de la Relatividad, en lo que según muchos es el más bello trabajo científico jamás escrito.

2.- El éxito. Tras el eclipse de 1.919 Sir Arthur Eddington demuestra la corrección de las afirmaciones einstenianas en relatividad general, consiguiendo un éxito mediático sin precedentes, llegando a tener ribetes ridículos a lo largo de su vida, como la propuesta de presidencia del estado de Israel.

En 1.921 recibe el premio Nobel, por su artículo sobre el efecto fotoeléctrico de 1.905 no admitido por la comunidad científica hasta 1920 tras las confirmaciones de Compton.

3.- El declive

Einstein se enfrasca infructuosamente en la teoría del campo unificado, mientras a sus espaldas la mecánica cuántica crece imparable. En 1932 Pauli se atreve por primera vez a criticar a Einstein de maner sarcástica. Einstein ya no sigue la física contemporánea, teniendo más importancia como icono social y como referente moral que científico.

El profesor Yndurain pasa a explicar el cambio brusco de perspectiva que suponen las contribuciones de Einstein a inicios del siglo XX.

Existía una contradicción muy profunda entre las teorías de la mecánica (Galileo-Newton) y el electromagnetismo de Maxwell: por un lado estaba la ley aditiva de composiciónd e velocidades;

v = v1 + v2

pero de las ecuaciones de Maxwell se extraía sin esfuerzo el siguiente resultado:



lo cual daba a la velocidad de la luz en el vacío un valor constante igual al inverso de la raíz cuadrada del producto de las permisividades eléctrica y magnética del vacío (o del medio a considerar).

Esta invarianza respecto a la fuente emisora está ya implícita en la teoría maxwelliana, y no se comprendía en absoluto aunque se conocía sobradamente.

Las explicaciones, simpre ad hoc, pasaban por postulaciones insatisfactorias de un eter que llenaba el espacio; pero tras el resultado del experimento de Michelson y Morley se hacía necesaria una reformulación.

Ya Lorentz había postulado la contracción longitudinal para explicar el resultado de dicho experimento:



y Poincaré había hecho notar que tal contracción iría acompañada de una dilatación temporal por el mismo factor, con lo que las transformadas de Galileo quedarían transformadas en lo que hoy se conoce como transformadas de Lorentz:



Una de las cosas que hace Einstein, en palabras del profesor Yndurain, es darle la vuelta al calcetín. Eleva la constancia de la velocidad de la luz a categoría de axioma, demostrando que tan sólo con este gérmen ya implícito en Maxwell se puede llegar de forma bien sencilla a las transformaciones de Lorentz, y demostrando además que la masa de los cuerpos aumenta con la velocidad, y llegando a la fórmula estrella de la física de todos los tiempos:

e = mc2

El efecto fotoeléctrico

El hecho de que la luz azul arranque electrones de superficies materiales más energéticos que la roja, con independencia de la intensidad del rayo luminoso, intensidad que tan sólo influirá en el núemro de electrones arrancados; es algo que no tenía explicación en la teoría clásica.

En 1.905 Einstein postula los fotones, que él llamó licht quanten , cuantos de luz.

Su teoría no fué aceptada hasta los trabajos de Compton de 1.920, siendo citado el trabajo de Einstein como una de sus veleidades científicas. Sin embargo dos años después recibía el nobel por esta contribución. El propio Planck diría en un momento que aceptaba los cuantos de luz como un acto de desesperación

En 1.923 Louis de Broglie aumenta el estupod de la dualidad onda-corpúsculo aformando que el electrón, y por extensión cualquier cuerpo móvil se comporta como una onda de una longitud determinada por su momento (Longitud de de Broglie).

Esta dualidad añadida a la no localidad empezaba ya a molestar a Einstein...

Consideraciones sobre la Teoría General de la Relatividad.

El profesos Yndurain menciona el nuevo marco que supone la TGR a la hora de explicar la gravedad por medio de geometría del espacio tiempo. Su nueva teoría, una de las construcciones teóricas más bellas que ha realizado la especie en toda su existencia, da cuenta de fenómenos inexplicables como la precesión del perihelio de mercurio (tema tratado en extensión por otro conferenciante más tarde), así como la deflexión de la luz al pasar por las inmediaciones de un cuerpo masivo. La confirmación experimental de esto último con el famoso eclipse de Eddington es de sobre conocido.

Termina la charla expliando la obsesión de Einstein por una teoría de campo unificado, y ante una pregunta del público en este sentido, el profesor Yndurain afirma que se está tan lejos de integrar la gravedad en las demás fuerzas fundamentales como hace ochenta años.

Las tentativas actuales son eso: tentativas, y todas ellas pasan por la mecánica cuántica. Hoy, que se sabe mucho más que entonces, cualquier intento de unificar mediante geometría (idea einsteniana) ha quedado abandonado, siendo las interacciones entre partículas a nivel mecanocuántico relativista el caballo de batalla actual, lo que indica claramente que en este aspecto Einstein estaba equivocado.
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3 comentarios

tio Johnny -

Es importante destacar que Einstein no era un aficionado, que estudió en uno de los mejores centros de Física de su tiempo, que tenía la carrera de Físicas, lo cual no está al alcance de cualquiera.
A menudo se le utiliza como arma de desprecio a la formación académica rigurosa. Conviene insistir en que cuesta mucho elevarse hasta los hombros de gigantes para ver más allá que ellos.
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Tio Petros -

Corregido. Se deslizó un 2 por un 1.

Gracias, Javier.

Duende -

Dijiste:
> En 1.922 recibe el premio Nobel

Fue en 1921 :). En 1922 lo obtuvo Bohr.
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