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LA PRIMERA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD:
Además de las significativas medidas de Michelson y Morly, los
físicos de la década 1890-1900 se encontraban con dos logros
teóricos. George FitzGerald del Trinity Collage (Dublin), había
buscado una salida a los controversiales experimentos del éter: Los
objetos se contraen, mientras ellos son desplazados. Similarmente,
se podía mostrar que hasta el tiempo se “alargaba” a consecuencia
del desplazamiento del reloj que lo cronometrase.
Un segundo gran adelanto fue
presentado por Hendrik Anton Lorentz, holandés, que había analizado las
ecuaciones de Maxwell, y había llegado a la conclusión, que en la naturaleza
de la electricidad y magnetismo se observaban simetrías no evidentes a sus
predecesores, en particular a las simetrías consideradas por Galileo Galilei,
en el contexto de la mecánica clásica.
Es la mente brillante de
Einstein, quien reúne todos estos adelantos y nos lleva a un principio
fundamental de toda la naturaleza, ya no ligado al fenómeno medido por
Michelson, o bien al fenómeno electromagnético, mostrado en las ecuaciones
de Maxwell.
La tercera publicación de
Einstein en 1905, Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, y
la cuarta titulada ¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que
contiene?, formulaban lo que después llegó a conocerse como la teoría
especial de la relatividad (o teoría restringida de la relatividad). Desde
los tiempos del matemático y físico inglés Isaac Newton, los filósofos de
las ciencias naturales (nombre que recibían los físicos y químicos) habían
intentado comprender la naturaleza de la materia y la radiación, y su
interacción en algunos modelos unificados del mundo. La hipótesis que
sostenía que las leyes mecánicas eran fundamentales se denominó visión
mecánica del mundo. La hipótesis que mantenía que eran las leyes eléctricas
las fundamentales recibió el nombre de visión electromagnética del mundo.
Ninguna de las dos concepciones era capaz de explicar con fundamento la
interacción de la radiación (por ejemplo, la luz) y la materia al ser
observadas desde diferentes sistemas de inercia de referencia, o sea, la
interacción producida en la observación simultánea por una persona parada y
otra moviéndose a una velocidad constante.
En la primavera de 1905, tras
haber reflexionado sobre estos problemas durante diez años, Einstein se dio
cuenta de que la solución no estaba en la teoría de la materia sino en la
teoría de las medidas. En el fondo de su teoría restringida de la
relatividad se encontraba el hallazgo de que toda medición del espacio y del
tiempo es subjetiva. Esto le llevó a desarrollar una teoría basada en dos
premisas: el principio de la relatividad, según el cual las leyes físicas
son las mismas en todos los sistemas de inercia de referencia, y el
principio de la invariabilidad de la velocidad de la luz, según el cual la
velocidad de la luz en el vacío es constante. De este modo pudo explicar los
fenómenos físicos observados en sistemas de inercia de referencia distintos,
sin tener que entrar en la naturaleza de la materia o de la radiación y su
interacción, pero nadie entendió su razonamiento.
En su cuarto artículo,
Einstein dedujo la famosísima fórmula
E = mc²que
relaciona la energía (E) con la masa (m) y la velocidad de la luz (c).
SEGUNDA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
Antes de dejar la oficina de
patentes, en 1907, Einstein ya trabajaba en la extensión y generalización de
la teoría de la relatividad a todo sistema de coordenadas. Empezó con el
enunciado del principio de equivalencia según el cual los campos
gravitacionales son equivalentes a las aceleraciones del sistema de
referencia. De este modo, una persona que viajara en un elevador o ascensor
no podría en principio determinar si la fuerza que actúa sobre ella se debe
a la gravitación o a la aceleración constante del ascensor. Esta teoría
general completa de la relatividad no fue publicada hasta 1916. De acuerdo
con ella, las interacciones entre los cuerpos, que hasta entonces se
atribuían a fuerzas gravitacionales, se explican por la influencia de
aquéllos sobre la geometría espacio-tiempo (espacio de cuatro dimensiones,
una abstracción matemática en la que el espacio se une, como cuarta
dimensión, a las tres dimensiones euclídeas). Basándose en la teoría general
de la relatividad, Einstein pudo entender las variaciones hasta entonces
inexplicables del movimiento de rotación de los planetas y logró predecir la
inclinación de la luz de las estrellas al aproximarse a cuerpos como el Sol.
La confirmación de este fenómeno durante un eclipse de Sol en 1919 fue toda
una noticia y su fama se extendió por todo el mundo.
Einstein consagró gran parte
del resto de su vida a generalizar su teoría. Su último trabajo, la teoría
del campo unificado, que no tuvo demasiado éxito, consistía en un intento de
explicar todas las interacciones físicas, incluidas la interacción
electromagnética y las interacciones nucleares fuerte y débil, a través de
la modificación de la geometría del espacio-tiempo entre entidades
interactivas.
La mayoría de sus colegas
pensaron que sus esfuerzos iban en dirección equivocada. Entre 1915 y 1930
la corriente principal entre los físicos era el desarrollo de una nueva
concepción del carácter fundamental de la materia, conocida como la teoría
cuántica. Esta teoría contempla la característica de la dualidad
onda-partícula (la luz presenta las propiedades de una partícula, así como
las de una onda), que Einstein había intuido como necesaria, y el principio
de incertidumbre, que establece que la exactitud de los procedimientos de
medición es limitada. Además, esta teoría suponía un rechazo fundamental a
la noción estricta de causalidad. Sin embargo, Einstein mantuvo una posición
crítica respecto a estas tesis hasta el final de su vida. “Dios no juega
a los dados con el mundo”, llegó a decir. |
