El 14 de marzo último [1979] se cumplió el primer Centenario del nacimiento de Albert Einsten [pronunciese Ainstain), el mayor científico del siglo. No podíamos pasar en silencio este aconteciendo. Por ello, quisiéramos acercar un poco a los lectores de este Boletín a la obra de Einstein, resumiendo brevemente las ideas más elementales de su famosa y sorprendente Teoría de la Relativídad.
LO QUE DICE LA MECANICA CLASICA
Si viajamos sentado en un tren a 80 kilómetros por hora. será la misma del tren. Sin embargo, para otro viajero sentado a nuestro lado. estaremos quietos, si nos ponemos a caminar hacia delante a razón de 5kms. por hora, una persona en tierra nos vera movernos a 60kms. hora. Imaginemos una típica escena de persecución del Oeste en que un sheriff persigue a un bandido en lo alto del tren en marcha, el sheritf está en el vagón de cola y el bandido en la máquina. Al disparar el sheriff, a favor de la marcha, la bala sale con la velocidad propia del fusil más la del tren. Al disparar el bandido, en sentido contrario a la marcha del tren, la bala de su fusil tiene la velocidad propia menos la del tren. ¿Qué ocurriría con las velocidades si en lugar de disparar balas encendiesen linternas? ¿Viajaría la luz a favor del tren mas aprisa que en contra?. Veamos que ocurrió en un experimento realizado a fines del siglo pasado en Norteamérica.
EL EXPERIMENTO DE MICHELSON
Albert Michelson, físico norteamericano, intentó en 1887 especificar el movimiento absoluto de los cuerpos, es decir, localizar el sistema de referencia en reposo respecto al cual se mueven todos los objetos del Universo. Inventó un aparato de enorme precisión, llamado interferómetro con el cual se enviaban, hacia dos espejos situados a la misma distancia, dos señales luminosas formando ángulo recto entre sí. Una señal viajaba en la dirección del movimiento de rotación de la Tierra y la otra viajaba perpendicularmente. Al reflejarse ambas señales. en teoría debía llegar antes la que viajaba en sentido perpendicular al movimiento de la Tierra. No fue así. Ambas señales llagaban siempre al mismo tiempo. Se repitió el experimento cada vez con más precisión y siempre se obtenía el mismo resultado: LA VELOCIDAD DE LA LUZ NO VARIABA CON EL MOVIMIENTO DEL FOCO LUMINOSO. Según esto, una linterna en un tren lanza un rayo de luz hacia adelante con la misma velocidad que hacia atrás: 300.000 kilómetros por segundo. El impacto que este descubrimiento causó en el mundo de la ciencia fue enorme. La Mecánica Clásica fue puesta en entredicho. Su utilización quedaría limitada en adelante a velocidades pequeñas con relación a la de la luz.
Michelson, con su fracasado experimento, dio la gran oportunidad a un joven físico alemán que trabajaba en la Oficina Suiza de Patentes. Había nacido en Ulm y tenía 26 años cuando publicó en la revista científica “Annalen der Physik” un trabajo en el exponía lo que se ha llamado la “Teoría Restringida de la Relatividad”.
LA EXPLICACIÓN DE EINSTEIN
Para comprender fácilmente el razonamiento de Einstein vamos a viajar en un tren imaginario que corre a una velocidad próxima a la de la luz. En el Suelo del tren hay una linterna apuntando al techo donde hay un espejo colocado horizontalmente. A1 encender la linterna, la luz viaja verticalmente del Suelo al espejo y del espejo al Suelo con una velocidad de 300.000kms/segundo. Recorre dos veces la altura del vagón empleando un tiempo. ¿Cómo verá este fenómeno un observador situado en tierra? Para él, la luz, al viajar del suelo al techo, no lo hace verticalmente, ya que desde que sale de la linterna hasta que llega al espejo, el tren — y, por lo tanto el espejo — ha avanzado, lo mismo ocurre al bajar la luz del espejo al Suelo. Luego la luz recorre más distancia para el observador en tierra que para el viajero del tren. Y, como la velocidad de la luz en los dos casos es la misma, el tiempo no puede ser el mismo. El fenómeno de reflejarse la luz en el espejo tarda más para el observador en tierra que para el viajero, es decir, el tiempo es relativo, no absoluto. Asimismo, tenemos que la longitud de un objeto en movimiento es menor en la dirección del movimiento. Tanto menor, cuanto mayor sea la velocidad. Llegaría a tener de longitud cero si su velocidad fuese la de la luz. Por su parte, la masa de un objeto en movimiento aumenta con su velocidad, acercándose a infinito cuando su velocidad se acerca a la de la luz. De estos dos fenómenos sacamos en conclusión que ¡LA VELOCIDAD DE LA LUZ NO PUEDE SER SUPERADA JAMÁS!
EL VIAJE AL FUTURO
Un viajero de una nave espacial que regrese a la Tierra cuando por su reloj haya pasado un año, puede encontrar que sus hijos son mayores que él. ¿La explicación? Al viajar a gran velocidad, el tiempo para la nave es menor que para los objetos que quedan en reposo con relación a la nave. Sin embargo, que un hecho tan impresionante como el del astronauta podamos verlo alguna vez, la razón es que para conseguir velocidades comparables a la de la luz harían falta cantidades enormes de combustible. La realidad es que nuestra vida diaria no puede verse afectada por la relatividad del tiempo, puesto que incluso los aviones más rápidos Se mueven con velocidades muy pequeñas comparadas con la de la luz.
LA RELACION MASA—ENERGÍA
Otro sensacional descubrimiento de Einstein fue el de que la masa y la energía son dos manifestaciones de la misma. La masa puede convenirse en energía y la energía masa, de acuerdo con la ecuación
E = m c2
Donde “c” es la velocidad de la luz, “m” la masa que se convierte en energía “E”. Según esta ecuación, un coche que gaste 10 litros de gasolina a los 100kms., podría recorrer 320 millones de kms. con la energía contenida en un gramo.
El descubrimiento de la bomba atómica estaba a un paso. Albert Einstein, pacifista, antifascista y hombre de vocación universal, tuvo que reconocer con amargura: "Apreté el botón...".
LA TEORÍA GENERAL DE LA RELATIVIDAD
En 1915, Einstein publicó esta segunda parte en la que trataba el caso del movimiento acelerado. Recordaremos que la Teoría Restringida sólo se ocupaba del movimiento uniforme. Sus conclusiones, en este caso, fueron igualmente sorprendentes y espectaculares. La Teoría general de la relatividad afirma que la luz se curva como si pesara, al pasar por un campo gravitatorio. De esta manera pudieron explicarse algunos fenómenos astronómicos incomprensibles para la Mecánica Clasica. El éxito más sonado de Einstein quizá sea su predicción de que un rayo de luz al rozar la superficie del Sol se desviaría un ángulo de 1,75 segundos a causa del fuerte campo gravitatorio solar. Un equipo de astrónomos ingleses aprovechó un eclipse de sol en 1919 para comprobar el pronóstico de Einstein. Se dice que, al saberse los resultados de las medición, muy próximos al valor anunciado por Einstein, su mujer le felicitó: "Solo te has equivocado en unas centésimas". Y él le contestó: “Yo no me he equivocado, ellos han medido mal". En efecto, otras mediciones han dado valores más próximos al predicho por Einstein.
Tomas Hormigo Rodríguez. Artículo publicado en el Boletín del Centro Cultural de Estepona en Abril 1979.