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UNP No. 72
Título : El tiempo de Einstein
Autor : César Moreno
Sección: Ciencia
Fecha : Marzo 20 de 2005

Las manifestaciones artísticas fueron influenciadas por las teorías del físico alemán. Relatividad de Maurits Escher es un claro ejemplo.

El tiempo de Einstein

César Moreno
Programa de Comunicación, Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia.

Con la autoridad que le daba su obra, el alemán Albert Einstein (1879-1955) sentencia en la fase final de su vida: "La imaginación es más importante que el conocimiento". "Sólo el descubrimiento de la naturaleza del Universo tiene un sentido duradero", expresiones que reflejan su trascendencia como un científico revolucionario, que también por sus compromisos políticos adquirió el sitial de personaje del siglo XX en torno al cual se han tejido diversos mitos.

Dos de estos mitos consisten en la "clarividencia" que ejerció al llegar a conclusiones valederas sin gran consistencia matemática, y que dio al traste con la mecánica newtoniana.

"Ni lo uno, ni lo otro", afirma Juan Manuel Tejeiro, cosmólogo del Observatorio Astronómico de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional, quien explica que, en 1905, Einstein publicó cinco artículos con total consistencia física y matemática:

1. Sobre el movimiento browniano, en el que formuló predicciones acerca del movimiento aleatorio de las partículas dentro de un fluido, que condujo a la corroboración de la existencia de los átomos.

2. El efecto fotoeléctrico, según el cual en ciertas circunstancias la luz se comporta como una partícula. Este trabajo le significó el Premio Nobel de Física en 1921 y es una de las bases de la mecánica cuántica.

3. Sobre la radiación electromagnética, que no sólo transmite energía sino también momentum (presión).

4. Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento.

5. ¿La inercia de un cuerpo depende de la energía que contiene?

El cuarto y quinto texto constituyen el contenido de la Teoría Especial de la Relatividad. Con respecto al mito de la muerte de la mecánica newtoniana, el profesor Tejeiro aclara que Einstein partió de los múltiples desarrollos de la Física del siglo XIX, uno de ellos, las investigaciones de James Maxwell (1831-1879) sobre el electromagnetismo, para reinterpretar la Física heredada por Isaac Newton (1642-1727). "La Teoría de la Relatividad Especial da herramientas para resolver las contradicciones vistas por los científicos desde finales del siglo XIX entre los fenómenos estudiados por estos dos notables británicos", dice.

Con la formulación de la Teoría Especial de la Relatividad, en 1905, Einstein establece dos principios:

1. La velocidad de la luz es la máxima en el universo y es la misma para todos los observadores.

Un tenista que viaja en un tren a alta velocidad y golpea con su raqueta una pelota de tenis hacia arriba, percibe que el objeto sólo se movió de manera vertical para volver a caer en la raqueta. Alguien que observa en la estación, ve un movimiento parabólico de la pelota y horizontal del tenista.

Ahora, si el tenista golpea la pelota hacia delante, quien está en la estación ve la pelota moviéndose a la velocidad del tren, más la velocidad que le causó el golpe con la raqueta.

Este es un ejemplo clásico de cómo un hecho es distinto para cada observador.

Pero así no sucede con la luz: para el tenista viajero y la persona que observa en la estación, la velocidad de la luz es la misma, cerca de 300.000 km/s.

2. No existe movimiento ni tiempo absoluto.

En la concepción newtoniana, el movimiento de las manecillas de un reloj sería igual para cualquiera a cualquier velocidad. El tiempo, así, se comportaría como "un río con una velocidad cons-tante, siempre hacia delante".

Según la relatividad, el reloj del que viaja en una nave espacial a una velocidad cercana a la de la luz, marca un tiempo distinto al que se encuentre en la Tierra. Así, si para el segundo han transcurrido décadas y ha necesitado cambiar su reloj por otro nuevo; para el primero sólo ha pasado una fracción de tiempo y su reloj funciona bien, pero si regresara de su viaje interplanetario, digamos, en un año, quizás sólo pueda abrazar a su anciano hermano o visitarlo en su tumba.

¿Atentado al sentido común?

El ser humano integra los sucesos físicos de su escala biológica y así estructura su "sentido común", como funciona en su vida.

La relatividad no sigue los parámetros del sentido común, que por demás son bien explicados y con acierto por los postulados de Newton, incluso a escala planetaria, pero cuando las velocidades se acercan a la de la luz y la escala supera la galáctica, es esta teoría la que explica lo que ocurre en el universo.

Einstein postuló que el tiempo no es absoluto, puede dilatarse y contraerse, adap-tándose a las clásicas dimensiones de alto, largo y ancho para formar un continuo espacio-tiempo que, como un colchón, es curvado si un cuerpo se posa sobre él.

Todos los cuerpos y radiaciones, incluso la luz, son sometidos por esta curvatura, concepto que trasciende la gravedad.

La confirmación de este fenómeno se dio durante un eclipse de Sol en mayo de 1919, donde fue posible observar una estrella que estaba aparentemente cerca del disco solar. Por observaciones anteriores, se tuvo claridad de que la luz era desviada por la masa solar.

Einstein declaró que nunca había dudado de sus -predicciones. Cuando le preguntaron sobre cuál habría sido su postura si no se hubieran cumplido, afirmó: "Habría sentido lástima de la Providencia por haberse equivocado".

En cuanto a la dilatación del tiempo, ¡ya ha sido comprobada, no es asunto exclusivo de la ciencia ficción ni la física teórica!

Por ejemplo, los muones son partículas inestables generadas en la alta atmósfera de nuestro Planeta que tienen una carga y una masa superiores a 207 veces las del electrón. La vida media de los muones es ínfima, solo puden recorrer unos 600 metros.

Investigadores han detectado trayectorias de muones hasta de 4.800 metros, debido a que el tiempo se dilata cerca de ocho veces con respecto a un observador en la Tierra.

Albert conoció el desempleo y las angustias del futuro.

Formas de ver el universo

Gracias a la Teoría de la Relatividad, se ha avanzado de manera crucial en la com-prensión de los fenómenos físicos y se ha cambiado la forma de concebir el universo. En el arte, múltiples expresiones indican nuevas maneras de observar el espacio, el tiempo y los hechos.

El cine cuenta historias que describen viajes en el tiempo, y las artes plásticas desarrollan la relatividad acudiendo a estrictas expresiones matemáticas, como los fractales.

Una referencia es la obra de Maurits Cornelis Escher (1898-1972), dibujante holandés cuya obra, hacia 1940, tendió al surrealismo, con dibujos de extraños edificios y objetos, en los que utilizó sabios juegos perspectivos. "Aunque me declaro absolutamente inocente de conocimiento en las ciencias exactas, a menudo parezco tener más en común con los matemáticos que con mis colegas artistas", escribió.

Mientras Escher se aproximaba a las matemáticas, Einstein se hallaba en la cumbre de su reconocimiento, época de la que se recuerda haber repetido su frase: "Dios no juega a los dados con el mundo", haciendo referencia a su conflicto con la mecánica cuántica.

Más tarde, Stephen Hawking afirmó: "Dios no sólo juega a los dados, sino que a veces los arroja donde nadie puede verlos", aludiendo a los agujeros negros.

Con un siglo cumplido de la Teoría de la Relatividad Especial, la humanidad conmemora "2005, el Año Internacional de la Física", cuyo objetivo es estimular el estudio de esta ciencia y sus aplicaciones por parte de las nuevas generaciones, que, parafraseando a Newton, podrán ampliar sus horizontes en el universo, apoyándose sobre los hombros de los gigantes de la ciencia. En 2005 se cumplen cien años de la publicación de cinco artículos del entonces joven de 26 años Albert Einstein, quien revolucionó la ciencia con aportes que cambiaron la manera de ver y entender el universo.