Einstein y la relatividad

El 11 de abril de 1905, hace 107 años, un joven científico casi desconocido llamado Albert Einstein publicó una nueva teoria, que mas tarde sería conocida como la Teoría de la Relatividad. Desde esa fecha nuestro concepto del universo cambió para siempre.

Repasemos juntos como sucedió una de las revoluciones más grandes en la historia de la ciencia.

Inicios
 

Albert Einstein (1879 – 1955) fue un físico alemán. Es considerado el científico más importante del siglo XX. Nació en Ulm, en el seno de una familia judía. En 1880 la familia se mudó a Munich, donde realizó sus primeros estudios. Desde sus comienzos, demostró cierta dificultad para expresarse, pues no empezó a hablar hasta la edad de 3 años, por lo que aparentaba tener algun tipo de retardo. Incluso cuando Einstein tenía 15 años uno de sus profesores le dijo que "nunca conseguiría nada en la vida".

A los 17 años ingresó al Instituto Politécnico de Zurich, como estudiante de matemática y física, graduándose en 1900. En 1902 se mudó a Berna y empezó a trabajar en la Oficina de Patentes. Este trabajo le permitió desarrollar su habilidad de analizar un problema y comprender sus consecuencias. Además, le dejaba tiempo libre para elaborar sus propias teorías.

Un día de 1905, viajando en un autobus en Berna observó la Torre del Reloj de la ciudad y se preguntó que pasaría con el tiempo si el autobus viajara a la velocidad de la luz. Una tormenta estalló en su mente, de pronto las ideas le empezaron a llegar una tras otra, naciendo de esta manera la Teoría de la Relatividad. A solas en el autobus, Einstein comprendió que había alcanzado a ver uno de los secretos del universo.

Torre del Reloj en Berna (Suiza)

 

1905: El año maravilloso de Einstein

La expresión latina annus mirabilis (año milagroso) fue utilizada por primera vez en la historia para el año 1666, ya que fue en este año cuando Isaac Newton sentó las bases de gran parte de la física y las matemáticas. La segunda vez que se usó fue para el año 1905, ya que en ese año aparecieron 4 artículos de Einstein que cambiaron la manera de concebir el mundo que nos rodea.

Los tres primeros artículos aparecieron en el volumen 17 de la prestigiosa revista cientifica "Annalen der Physik" ("Sobre un punto de vista heurístico acerca de la producción y transformación de la luz", que introduce la teoría del fotón o cuanto de luz, "Sobre el movimiento de pequeñas partículas suspendidas en líquidos en reposo exigido por la teoría cinético-molecular del calor", relativo al movimiento browniano y "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento", donde sienta las bases de la Teoría especial de la Relatividad).

El cuarto artículo apareció en el volumen 18 y se llamó "¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía?", en el que se establece la equivalencia entre masa y energia, expresada en la conocida formula E = mc².
 

Albert Einstein en 1905

El Universo según Newton

Para comprender mejor la magnitud de lo que significó la publicación de la Teoría de la Relatividad, vamos a explicar como se entendía el universo antes de Einstein, con la ayuda de una didáctica explicación preparada por la profesora Capi Corrales de la Universidad Complutense de Madrid :

"Las ideas fundamentales que tanto Einstein como los demás físicos de principios del siglo XX tenían sobre el mundo provenían de la teorías de Isaac Newton. Newton fue un físico y matemático inglés que vivió en el siglo XVII. La idea que Newton tenía del universo es que era un espacio-caja absoluto. Es decir, que tanto el espacio que ocupan las cosas (su tamaño), como el espacio entre las cosas quietas (la distancia entre dos cosas) o la posición que ocupan (su lugar en el espacio), son fijos y no cambian se midan desde donde se midan." 

"El tiempo para Newton era también absoluto: el tiempo está ahí y avanza a su ritmo independientemente de nosotros. El tiempo que transcurre entre dos sucesos es el mismo lo midamos desde donde lo midamos. Por ejemplo, el tiempo que transcurra entre dos eclipses de luna será el mismo lo midamos desde la Tierra o lo midamos desde Marte. Dicho con palabras más precisas, las dimensiones de un objeto se mantienen fijas esté quieto o esté moviéndose, y los relojes mantienen su ritmo constante, ya estén quietos ya estén en movimiento."

Sir Isaac Newton (1643-1727)

El Universo según Einstein

Ya vimos como pensaba Newton, pero Einstein se atrevió a pensar de otra manera. Sigamos con la explicación de la profesora Capi Corrales:

"Para describir los fenómenos de la naturaleza se necesitan tomar dos tipos de medidas: medidas de tiempos y medidas de distancias. La primera medida de tiempo es la del momento en el que ocurre un suceso. Hasta Einstein, siempre se había dado por hecho que el momento en el que algo ocurre es fijo y no depende de el sistema de referencia desde dónde se mida el tiempo. Por lo tanto, tiene sentido decir que dos sucesos que ocurren a la vez, son simultáneos, se mida desde donde se mida. Sin embargo, Einstein se dio cuenta de que esto no es verdad"

"Si el sistema de referencia se mueve, los relojes en él van más lentos, y cuanto más rápido se mueva el sistema, más lentos van los relojes en él. Por supuesto los habitantes del sistema que se mueve no se dan cuenta, pues todo en su vida ocurre según ese tiempo más lento y a ellos les parece el normal. Sólo se dan cuenta los que les observan y miden desde fuera. Dicho con otras palabras, TODO SISTEMA DE REFERENCIA TIENE SU PROPIO TIEMPO PARTICULAR."

"Ahora bien, si para medir distancias medimos tiempo, y cada sistema de referencia tiene su  propio tiempo TODO SISTEMA DE REFERENCIA TIENE SU PROPIA "MEDIDA DE LA  DISTANCIA" PARTICULAR, concluyó Einstein. Cuando el sistema de referencia se mueve, el tiempo va más lento, y en más tiempo se recorre más distancia. Así pues, en un sistema de referencia que se mueve no sólo decrece el ritmo del tiempo, también se hacen más grandes las distancias entre las cosas y sus tamaños, y cuanto más rápido se mueva el sistema, más aumentan las distancias y más grandes se hacen las cosas."

Veamos un video del genial Carl Sagan para aclararnos más las cosas.
 

 

 

Para terminar...

Mi idea al escribir este post era entender la famosa Teoría de la Relatividad y que ustedes tambien la entiendan. Y como se que el tema puede ser árido y difícil traté de encontrar la explicación más sencilla posible.

Pero si igual no entendieron mucho les contaré una anécdota para que no se sientan tan mal. Doce años despues del annus mirabilis Einstein obtuvo el Premio Nobel de Física por su explicación del efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, pero no por la Teoría de la Relatividad, ya que el científico encargado de evaluarla simplemente... ¡no la entendió!