EINSTEINCien años de relatividad

ANDREW ROBINSON

En colaboración con los Archivos Albert Einstein

Páginas 2-3: Albert Einstein en el Empire State Building. Nueva York,finales de la década de 1930.

Página siguiente: Einstein en Washington DC, 1946, en una vistadel Comité Anglo-americano que investigaba los disturbios entreárabes y judíos en Tierra Santa.

Página 7: Einstein camina por el campus de la Universidad dePrinceton, Nueva Jersey, 1953.

En memoria de mi padre, F. N. H. Robinson, físico teórico y experimental que,

como Einstein, amaba la música y la navegación

Título original: Einstein. A hundred years of Relativity

Traducción: Cristóbal Barber Casasnovas

Revisión de la edición en lengua española: Dr. Alfonso Rodríguez Arias

Ingeniero Industrial

Coordinación de la edición en lengua española: Cristina Rodríguez Fischer

Primera edición en lengua española 2010

© 2010 Naturart, S. A. Editado por BLUME Av. Mare de Déu de Lorda, 20

08034 BarcelonaTel. 93 205 40 00 Fax 93 205 14 41

E-mail: info@blume.net© 2010 The Albert Einstein Archives, The Hebrew University of Jerusalem

© 2005 Palazzo Editions Limited, Bath (Inglaterra)© 2010 del texto Andrew Robinson

I.S.B.N.: 978-84-8076-882-5

Impreso en Singapur

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EINSTEINCien años de relatividad

Contenido

Prólogo de Freeman Dyson 8

Primera parte: Einstein, el físico

1 El mundo de la física antes de Einstein 12Notas autobiográficas, por Albert Einstein 26

2 La formación como físico 32Breve historia de la relatividad, por Stephen Hawking 42

3 1905, el año milagroso 52

4 Relatividad general 66La variable c : ¿vodka sin alcohol? por João Magueijo 78

5 En torno a la teoría cuantica 82

6 La búsqueda de una teoría del todo 95La búsqueda de Einstein de la unificación, por Steven Weinberg 102

7 La física después de Einstein 109El legado científico de Einstein, por Philip Anderson 122

Segunda parte: Einstein, el hombre

8 El hombre más famoso del mundo 130

9 Vida personal y familiar 140Las cartas de amor de Einstein, por Robert Schulmann 150Einstein y la música, por Philip Glass 153

10 Alemania, guerra y pacifismo 156

11 Estados Unidos 166

12 Sionismo, el Holocausto e Israel 176Religión, judaísmo y sionismo según Einstein por Max Jammer 185

13 Santo y demonio nuclear 191Einstein en busca de la paz mundial, por Joseph Rotblat 202

14 El final de una era 207La última entrevista de Einstein, por I. Bernard Cohen 212

15 La magia eterna de Einstein 226Einstein: símbolo del siglo XX, por Arthur C. Clarke 235

Cronología de la vida de Einstein 240Fuentes de las citas 241Bibliografía 247Agradecimientos 248Colaboradores 249Índice 250Créditos 255

Breve historia de la relatividadStephen Hawking

Hacia finales del siglo XIX, los científicos creían que se hallaban cerca de completar la

descripción del universo. Habían imaginado que el espacio estaba lleno de un medio

continuo al que llamaban «éter». Los rayos de luz y las señales de radio eran ondas dentro

de este éter, igual que el sonido es una serie de ondas de presión en el aire. Todo lo que se

necesitaba para elaborar una teoría era hacer mediciones precisas de las propiedades

elásticas del éter. En realidad, anticipándose a dichas mediciones, el laboratorio Jefferson

de la Universidad de Harvard fue construido íntegramente sin clavos para que no

interfirieran en las delicadas mediciones magnéticas. Sin embargo, los que concibieron el

laboratorio olvidaron que los ladrillos de color marrón rojizo utilizados para construirlo,

así como la mayor parte de la universidad, contenían grandes cantidades de hierro. El

edificio se sigue usando hoy en día, aunque la Universidad de Harvard sigue sin tener

muy claro cuánto peso es capaz de soportar el piso de la biblioteca sin clavos.

A final del siglo empezaron a surgir las discrepancias sobre la idea de un éter omnipresente.

Se presuponía que la luz viajaría a una velocidad fija a través del éter, pero se esperaba que

si se viajaba a través del éter a la misma velocidad que lo hacía la luz, su velocidad parecería

menor, y que si se viajaba en dirección contraria a la luz, su velocidad parecería mayor.

Sin embargo, la serie de experimentos que se hicieron no consiguieron apoyar esta idea. El

más minucioso y preciso de estos experimentos fue el realizado por Albert Michaelson y

Edward Morley en la Case School of Applied Science de Cleveland, Ohio, en 1887.

Michaelson y Morley compararon la velocidad de la luz de dos rayos perpendiculares entre

sí. Como la Tierra gira sobre su eje y orbita alrededor del Sol, el aparato se mueve a través

del éter a una velocidad y en una dirección variables. Pero Michaelson y Morley no

encontraron diferencias diarias ni anuales entre los dos rayos de luz. Era como si la luz

viajara siempre a la misma velocidad en relación a dónde se encontrara uno, sin importar

la velocidad o la dirección en que uno se estuviera moviendo.

Basándose en el experimento de Michaelson y Morley, el físico irlandés George FitzGerald

y el físico holandés Hendrik Lorentz sugirieron que los cuerpos que se movían a través

del éter se contraían y que los relojes se moverían más despacio. Esta contracción y esta

ralentización del tiempo serían tales que la gente mediría siempre la misma velocidad

de la luz, sin importar cómo se movieran respecto al éter. (FitzGerald y Lorentz seguían

considerando que el éter era una sustancia real). Sin embargo, en un artículo escrito en

junio de 1905, Einstein señaló que si uno no podía detectar si se estaba moviendo o no

a través del espacio, la noción del éter era redundante. Así pues, Einstein partió del

supuesto de que las leyes de la ciencia debían ser las mismas para todos los observadores

moviéndose libremente. En particular, todos deberían medir la misma velocidad de la luz

sin importar la velocidad a la que se estuvieran moviendo.

42

Einstein en la época en la que trabajabaen la Oficina de Patentes de Berna(1905). La imagen de la página siguien-te es una reconstrucción de su escrito-rio en la misma (1970).

L A F O R M A C I O N C O M O F I S I C O

43

premio Nobel conjunto como fundadores de «la mecánica

ondulatoria o mecánica cuántica». «En mi opinión, esta teoría

contiene, sin duda, una pieza de la verdad suprema», afirmó

Einstein. En 1932 Heisenberg recibió el galardón y en 1933

fue otorgado a Schrödinger.

Sin embargo, sabemos que Einstein no se sentía satisfe-

cho con la mecánica cuántica, algo que dejaría claro durante

el resto de su vida:

La convicción impone que la dualidad de la naturaleza

(corpuscular y ondulatoria), empíricamente demostrada,

sólo se puede percibir a través de […] un debilitamiento

del concepto de realidad. Creo que una renuncia teórica de

tal magnitud no está por el momento justificada por nues-

tro conocimiento actual; también considero que nadie

debería dejar de buscar hasta el final el camino de la teo-

ría del campo relativista.

Esta declaración fue escrita en 1952. Durante las tres últi-

mas décadas, Einstein había buscado de manera incansable el

camino que había mencionado; una búsqueda de una teoría

más fundamental que la nueva teoría cuántica.

94

Asistentes al sexto congreso Solvay (Bruselas, 1930), donde Einsteinmantuvo su famoso debate con Niels Bohr sobre mecánica cuántica.En la fotografía aparecen Marie Curie, Paul Dirac, Enrico Fermi, Wolf-gang Pauli, Léon Rosenfeld y Arnold Sommerfeld.

E I N S T E I N : C I E N A N O S D E R E L A T I V I D A D

Paul Dirac (el cuarto por la izquierda), Werner Heisenberg y ErwinSchrödinger en la estación de tren de Estocolmo (1933). La foto-grafía probablemente fue tomada cuando Dirac y Schrödinger reci-bieron conjuntamente el premio Nobel en 1933. Heisenberg habíarecibido el premio el año anterior.

6. La búsqueda de una teoríadel todo

«No se le puede asignar un destino más justo a una teoría física que señalar el camino hacia la introducción de una teoría más comprensible, en la que vive como un caso limitante.»

Einstein, Relatividad, 1916

Aproximadamente una década después de la muerte de Eins-

tein, Max Born, en Max Born, Albert Einstein. Correspondencia

—el que probablemente sigue siendo el mejor libro para

entender el intelecto y la personalidad de Einstein—, hizo refe-

rencia, aunque en términos muy prudentes, a la búsqueda

incansable de Einstein, su amigo y adversario profesional, de

una teoría «unificada»:

Veía en la mecánica cuántica actual un estadio intermedio

muy útil entre la física clásica tradicional y una «física del

futuro» todavía completamente desconocida y basada en

la relatividad general, en la que —algo que calificó de

indispensable por razones filosóficas— los conceptos tra-

dicionales de realidad física y determinismo volvían a ser

relevantes. Por eso consideraba que la mecánica cuántica

estadística no era errónea sino «incompleta».

Supuestamente, Einstein le dijo a un antiguo estudiante (el

astrónomo Fritz Zwicky) que el objetivo final de su búsqueda

era «obtener una fórmula que explique la manzana de New-

ton, la transmisión de la luz y las ondas de radio, las estrellas y

la composición de la materia».

Para citar directamente a Einstein, el concepto clave de

una teoría unificada tenía que ser el «campo», que tan fructí-

fero había demostrado ser en las ecuaciones de Maxwell y enEinstein de camino al Nuevo Mundo, a bordo del SS Deutschland.Era el segundo viaje que Einstein hacía a Estados Unidos (1931).

95

«No es demasiado pronto para empezar a disipar las nubes del mito y ver la cima de la gran montaña que esconden estas nubes.Como siempre, el mito tiene su atractivo,

pero la verdad es mucho más bella.»J. ROBERT OPPENHEIMER SOBRE ALBERT EINSTEIN, 1965.

Colaboradores: Philip Anderson, Arthur C. Clarke, I. Bernard Cohen, Freeman Dyson, Philip Glass,

Stephen Hawking, Max Jammer, João Magueijo, Joseph Rotblat, Robert Schulmann y Steven Weinberg.

ISBN 978-84-8076-882-5

9 7 8 8 4 8 0 7 6 8 8 2 5