Oppenheimer y Einstein: la complicada relación entre el "padre" de la bomba atómica y el nobel de Física

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Albert Einstein y Robert Oppenheimer convivieron en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton.

“Ahora te toca lidiar con las consecuencias de tu logro”. 

 Esa es la frase que el físico Albert Einstein le dice a su colega Robert Oppenheimer en una de las escenas finales de Oppenheimer, la película que narra como este último se convirtió en la década de 1940 en el “padre” de la bomba atómica al liderar el Proyecto Manhattan del gobierno de EE.UU. 

 En el filme Einstein aparece en la última etapa de su vida, cuando compartía los espacios del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton con Oppenheimer, quien fue director de la institución de 1947 a 1966.

 Eran dos de los más importantes científicos de su época, pero mantenían importantes diferencias, tanto por cómo entendían la física, como por la forma en que creían que sus investigaciones podrían servir -o perjudicar- al mundo. 

 “Fuimos colegas cercanos y algo amigos”, dijo Oppenheimer en una conferencia en París en 1965, en la que se conmemoraba el décimo aniversario de la muerte de Einstein. 

 En su película, aspira a hacerse con 13 premios en la 96ª edición de los Oscar, el director Christopher Nolan pone a los dos físicos a conversar en unos diálogos que, aunque ficticios, reflejan la relación de un abrumado Oppenheimer que buscaba el consejo de un paternal Einstein. Y es que, aunque en la vida real mantenían importantes diferencias, se tenían mucho respeto.

 Tom Conti y Cillian Murphy en una escena de Oppenheimer .

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 Pie de foto, Tom Conti interpreta a Albert Einstein y Cillian Murphy a Robert Oppenheimer en la película de Christopher Nolan. 

 Dos vidas en paralelo 

Cuando el joven Robert Oppenheimer se graduó y especializó en física teórica en la década de 1920, Einstein ya era nobel de Física y una figura clave de la ciencia por su Teoría de la Relatividad General (1915) y otros trabajos que influyeron en el científico estadounidense. 

 En medio de la creciente persecución a los judíos en Alemania, Einstein salió de Europa y se instaló en Princeton, Nueva Jersey, en 1932, donde continuó sus trabajos. 

Un tiempo después, en agosto de 1939 firmó la carta dirigida al presidente Franklin D. Roosevelt escrita por su colega Leó Szilárd, en la cual advertían a la Casa Blanca de que Alemania podría desarrollar una bomba atómica por los hallazgos científicos de la fisión del uranio en el país europeo. 

Esto presuntamente precipitó la creación del ultrasecreto Proyecto Manhattan al frente del cual el gobierno de EE.UU. situó a Oppenheimer en 1942, cuando ya era uno de los científicos más destacados en su campo. La carta Szilárd-Einstein.

 

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 La carta escrita por Szilárd y firmada por Einstein fue enviada al presidente Roosevelt en agosto de 1939. 

 Según diversas fuentes, aquel Einstein de 64 años no fue incluido en el proyecto por su origen alemán y sus ideas de izquierda. Pero también influyeron las diferentes concepciones sobre las teorías de la física que existían entre él y Oppenheimer. 

 Kei Bird y Martin J. Sherwin afirman en su el libro biográfico “Prometeo americano: el triunfo y la tragedia de J. Robert Oppenheimer” (en el cual se basa la película de Nolan) que el físico estadounidense pensaba en Einstein “como un santo patrón vivo de la física, no como un científico en activo”. 

 Nolan trató de reflejar en su película el tipo de relación que había entre ambos: “Vi la relación entre ellos como la del maestro que había sido sustituido y cuyo trabajo había sido asumido por el más joven”, contó el director al diario The New York Times. 

 ¿Participó Einstein en la bomba atómica? 

Con el Proyecto Manhattan en marcha, la película muestra a un Oppenheimer dubitativo sobre el alcance que podría tener una detonación como la de la bomba atómica que desarrollaba. Acude a Einstein para conocer su opinión. Sin embargo, esta fue una licencia creativa del director estadounidense, pues realmente esos intercambios no ocurrieron como se muestran en el filme. 

 “Una de las pocas cosas que he cambiado es que no fue a Einstein a quien Oppenheimer consultó al respecto, sino a Arthur Compton, quien dirigió un puesto de avanzada del Proyecto Manhattan en la Universidad de Chicago”, explicó Nolan al diario neoyorquino. 

“Einstein es la personalidad que la gente conoce entre la audiencia”, añadió. The Gadget antes de la prueba

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Oppenheimer y su equipo desarrollaron la primera bomba atómica. 

 Oppenheimer trabajó entre 1943 y 1945 en el Laboratorio de Los Álamos, en Nuevo México, a miles de kilómetros de Princeton. No está claro si en todo este tiempo el físico estadounidense tuvo algún encuentro o consultas con Einstein. 

Pero el mismo Oppenheimer se refirió en 1965 a las afirmaciones de que Einstein había participado de alguna manera en la creación de aquella arma de destrucción masiva. “Las afirmaciones de que trabajó en la creación de la bomba atómica eran en mi opinión, falsas”, dijo en la conferencia de París de ese año.

Desde su punto de vista, la carta de 1939 en la que instaban al presidente Roosevelt a poner atención a las capacidades alemanas de desarrollo de una bomba atómica “no tuvo prácticamente efecto alguno” en el gobierno de EE.UU.

 “Ahí va un tonto” 

Después de exitosa prueba de la primera bomba atómica, Oppenheimer enfrentó el problema moral de que su trabajo fuera empleado como un arma de destrucción masiva y no solo como una amenaza, como ocurrió en agosto de 1945 en los bombardeos a Hiroshima y Nagasaki. 

Diversos científicos, entre ellos Einstein, Szilárd y otros condenaron que las bombas fueran arrojadas sobre las ciudades japonesas, pues consideraban que ese país ya estaba prácticamente derrotado. 

La trama de la película de Nolan explora cómo Oppenheimer intentó persuadir al gobierno de Washington de la necesidad de establecer límites al uso de la tecnología que había desarrollado. Pero los políticos se volvieron en su contra y cuestionaron su pasado cercano a los comunistas, considerándolo un riesgo para la seguridad nacional, por lo que tuvo que testificar ante un comité gubernamental. 

 Cillian Murphy en Oppenheimer 

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En su filme, Nolan trata de reflejar el agobio que siente Oppenheimer por las consecuencias de la bomba. 

Bird y Sherwin cuentan en su libro que Einstein le dijo a Oppenheimer que "no tenía la obligación de someterse a la caza de brujas, pues había servido bien a su país”, según la conversación que presenció la secretaria del físico estadounidense, Verna Hobson. 

 Le dijo que “si este era el premio que le ofrecía Estados Unidos, debería darle la espalda". 

 Sin embargo, Hobson aseguró que Oppenheimer “amaba Estados Unidos” y que tal amor “era tan profundo como su amor por la ciencia”. 

“Einstein no entiende”, le dijo Oppenheimer a Hobson. 

 Para el nobel de Física, Oppenheimer no debía esperar mucho de Washington. Y le dijo a su secretaria señalando a Oppenheimer tras aquella conversación: "Ahí va un narr (tonto en alemán)", según cuentan Bird y Sherwin. 

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Como director de Princeton, Oppenheimer mandó a instalar una antena en la casa de Einstein para que escuchara los conciertos de música clásica de Nueva York que tanto le gustaban, según Bird y Sherwin. 

 A pesar de sus desacuerdos, ambos se tenían mutua admiración y respeto, aunque a su manera. 

Einstein es recordado por decir que Oppenheimer era “un hombre inusualmente capaz, de educación polifacética” al que admiraba "por su persona, no por su física". 

 A su vez, al conmemorar los 10 años de la muerte de Einsten y los 50 años de la Teoría General de la Relatividad, Oppenheimer celebró de manera muy peculiar los aportes del genio de origen alemán. 

 “El trabajo inicial de Einstein fue paralizantemente hermoso, pero lleno de errores”, dijo Oppenheimer en París al explicar que para la compilación de los trabajos de Einstein en la que participó hizo falta una década de correcciones. 

Pero añadió: “Un hombre cuyos errores toman 10 años en ser corregidos es un gran hombre”.

https://www.bbc.com/mundo/articles/cp9710njm77o

_- ¡𝐓𝐎𝐃𝐎𝐒 𝐋𝐎𝐒 𝐏𝐑𝐄𝐌𝐈𝐎𝐒 𝐍𝐎𝐁𝐄𝐋 𝐃𝐄 𝐎𝐏𝐏𝐄𝐍𝐇𝐄𝐈𝐌𝐄𝐑, 𝐋𝐀 𝐏𝐄𝐋Í𝐂𝐔𝐋𝐀!

_- 1. Albert Einstein, interpretado por Tom Conti. Premio Nobel de física en 1921 por el efecto fotoeléctrico.

 
2. Niels Henrik David Bohr (Copenhague, Dinamarca, 1885) es uno de los físicos más importantes de la historia, especialmente en el campo de la comprensión del átomo y la mecánica cuántica. Galardonado con el Premio Nobel de Física en 1922, interpretado por Kenneth Branagh.

 
3. Werner Heisenberg, físico teórico alemán que fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1932 por ser pionero en la creación de la mecánica cuántica, interpretado por Matthias Schweighöfer.

4. Enrico Fermi fue un físico italiano-estadounidense conocido como el "arquitecto de la era atómica". Realizó contribuciones fundamentales en el campo de la física nuclear y fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1938 por su trabajo sobre la radiación inducida por neutrones, interpretado por Danny Deferrari.

5. Ernest Orlando Lawrence, físico nuclear clave en la construcción de la bomba atómica y ganador del premio Nobel de Física en 1939 por la invención del "ciclotrón", un acelerador de partículas. Su labor en el Proyecto Manhattan fue la de separar isótopos de uranio, interpretado por Joshua Daniel Hartnett.

6. Isidor Isaac Rabi rechazó trabajar con su amigo Oppenheimer en Los Álamos como subdirector, pero ofreció su consejo como consultor. Estuvo presente cuando ocurrió la prueba nuclear Trinity. Ganó el Premio Nobel de física en 1944 por el descubrimiento del método de resonancia gracias al que es posible verificar el registro de las propiedades magnéticas de los átomos.
 
7. Richard Feynman, el físico teórico fue contratado para trabajar en el Proyecto Manhattan con el equipo de Hans Bethe cuando tenía 24 años, incluso antes de tener un título de posgrado. Según la Atomic Heritage Foundation, cuando más tarde llegó a la ubicación de Los Álamos, era "conocido por desafiar la seguridad en broma". En ese momento, había obtenido un título. Feynman estuvo en la prueba nuclear Trinity en 1945 y ganó el Premio Nobel en 1965, por su trabajo fundamental en electrodinámica cuántica. Interpretado por Jack Quaid.

 8. Hans Bethe, físico nuclear que fue seleccionado por Oppenheimer para liderar la división teórica del Proyecto Manhattan. Bethe trabajó en el diseño de la bomba utilizada en la prueba nuclear de julio de 1945, cuyo nombre en código es Trinity, y la que se lanzó sobre Nagasaki. Más tarde trabajó en el desarrollo de la bomba de hidrógeno a pesar de que estaba en contra. Bethe ganó el Premio Nobel de física en 1967, por sus contribuciones sobre la teoría de las reacciones nucleares, especialmente, acerca de sus descubrimientos sobre la producción de energía en las estrellas. Interpretado por Gustaf Skarsgård.

-Jaume-

https://es.wired.com/articulos/quien-es-quien-en-oppenheimer-la-ultima-pelicula-de-christopher-nolan

Nunca lo sabremos todo.

JAVIER SAMPEDRO

Allí lejos hay muchas más galaxias de las que predicen los modelos evolutivos del cosmos, y son mucho más grandes y brillantes de lo que habíamos imaginado.

Los buscadores nos están dejando sin héroes ni villanos a los que atribuir las citas eruditas. Se te ocurre mirar Google y de pronto resulta que ni el teorema de Pitágoras era de Pitágoras, ni los cinco sólidos platónicos fueron descubiertos por Platón, ni Ockham tuvo jamás una navaja. No es que esto importe mucho, puesto que una historia mal atribuida o planamente falsa mantiene intacto su valor didáctico, aun cuando no haya ocurrido nunca. Una de estas leyendas cuenta que el físico británico William Thomson, más conocido como lord Kelvin, proclamó en 1900 que los grandes principios de la ciencia ya habían sido descubiertos y que solo quedaba precisar el sexto decimal de los cálculos. Kelvin nunca dijo eso, por supuesto, pero la cita se atribuye ahora a su colega Albert Michelson, lo que en realidad es todavía mejor, como verás si tienes un poco de paciencia.

El caso es que la frase que nunca dijo Kelvin se cita a menudo —yo mismo lo he hecho— para ilustrar el error garrafal de creer que el conocimiento ha llegado a su culminación. Ya lo sabemos todo, parece decirnos el falso Kelvin, abandonad toda esperanza de seguir investigando, la ciencia morirá conmigo. Pero el falso Kelvin ni había cerrado la boca cuando, entre 1900 y 1905, Max Planck y Albert Einstein descubrieron la mecánica cuántica y la relatividad, que son los dos cimientos de la física actual. Y lo cierto es que este cuento moral funciona con Michelson mucho mejor que con Kelvin, porque fueron justo los experimentos de Michelson y su colega Edward Morley los que indicaron que la velocidad de la luz es una constante fundamental de la naturaleza y pusieron en marcha la revolución de Einstein. La moraleja de la parábola sigue siendo la misma en cualquier caso: que nunca lo sabremos todo.

Muchos lectores habrán visto las imágenes espectaculares que ha obtenido el telescopio espacial James Webb (JWST en sus siglas en inglés) en sus primeros meses de trabajo. Este artefacto, un heredero muy aventajado del Hubble, ha sido diseñado a la Kelvin, con una sincera vocación de alcanzar el mismísimo confín del universo observable, que es tanto como decir el origen de todo lo que existe. Las estrellas y galaxias que ve el JWST están tan lejos que su luz ha tenido que viajar más de 10.000 millones de años para llegar a nosotros, y eso es una cifra cercana a la edad del universo (13.770 millones de años). Las primeras galaxias de aquel cosmos recién nacido están al alcance de este prodigio de la ingeniería, y los astrofísicos esperaban que tuvieran características juveniles, inmaduras, distintas de las actuales.

Pero no parece ser así. Allí lejos —o en aquellos tiempos remotos, que es lo mismo— hay muchas más galaxias de las que predicen los modelos evolutivos del cosmos, y son mucho más grandes y brillantes de lo que habíamos imaginado. Como no podemos tirar las galaxias, habrá que tirar los modelos. Si algún moderno Kelvin esperaba que el JWST fuera el último y definitivo telescopio espacial, ha vuelto a meter la pata.

Cuando oigo a un economista proclamar que nuestra actual estructura de mercado es la definitiva, me entra un ataque de risa.

https://elpais.com/opinion/2023-04-13/nunca-lo-sabremos-todo.html

Los matemáticos que ayudaron a Einstein y sin los cuales la teoría de la relatividad no funcionaría

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Le dieron a Einstein la idea que necesitaba para desarrollar su teoría de la relatividad.

Albert Einstein es un genio célebre. Su imagen nos es familiar. Su teoría de la relatividad es famosa. Pero sin las ideas de tres matemáticos pioneros del siglo XIX, la relatividad de Einstein sencillamente no funciona.

Las matemáticas son la clave para entender el universo físico. Como dijo Galileo una vez, sin el faro de luz que proporcionan las matemáticas, estaríamos dando vueltas en un oscuro laberinto.

Estos pioneros matemáticos le dieron a Einstein un mapa para navegar por el laberinto más oscuro de todos: el tejido del Universo.

János Bolyai, Nikolái Lobachevski y Bernhard Riemann crearon nuevas geometrías que nos llevaron a mundos extraños y flexibles.

Su geometría no es muy fácil de entender, ni siquiera para un genio como Einstein.

Einstein era un buen matemático intuitivo y tuvo un poco de problema con estas ideas... pero sabía lo que quería. Cuando vio lo que Riemann había hecho, supo que era eso", le dijo a la BBC el físico teórico Roger Penrose.

Atreviéndose a dudar

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Por dos milenios, lo que Euclides había dicho era verdad, sin lugar a dudas.

Durante 2.000 años, los axiomas consagrados en el gran trabajo de geometría de Euclides "Los elementos" fueron aceptados como verdades matemáticas absolutas e incuestionables.

La geometría de Euclides nos ayudó a navegar por el mundo, construir ciudades y naciones, y les dio a los humanos el control sobre su entorno.

Pero en Europa a mediados del siglo XIX, se despertó una creciente inquietud acerca de algunas de las ideas de Euclides.

Los matemáticos comenzaron a cuestionarse si podría haber otros tipos de geometría que Euclides no había descrito.

Geometrías en las que -y eso era un pensamiento radical- los axiomas de Euclides pudieran ser falsos.

Página de inicio con texto en latín y diagramas de la primera edición impresa (Venecia, 1482) de los "Elementos de Geometría" de Euclides. FUENTE DE LA IMAGEN,SCIENCE PHOTO LIBRARY

Página de inicio con texto en latín y diagramas de la primera edición impresa (Venecia, 1482) de los "Elementos de Geometría" de Euclides.

Es difícil exagerar cuán radical era esta sugerencia.

Tanto que uno de los primeros matemáticos en contemplar esa idea, el alemán Carl Frederick Gauss, era renuente a hablar sobre el tema, a pesar de que, en ese momento, era como un dios en el mundo matemático.

Tenía una reputación impecable. Podía haber dicho casi cualquier cosa y la mayoría de los matemáticos le habrían creído, pero se mantuvo en silencio: no compartió con nadie su sospecha de que el espacio podía ser deforme.

A unos kilómetros de distancia
Mientras tanto, en Hungría, otro matemático, Farkas Bolyai, estaba pensando de una forma similar, contemplando escenarios matemáticos en los que la geometría de Euclides podía ser falsa.

Farkas Bolyai había estudiado junto a Gauss en la Universidad de Göttingen, y había regresado a su casa en Transilvania, donde había pasado años batallando sin éxito con la posibilidad de nuevas geometrías. El esfuerzo lo tenía casi destrozado.

"He viajado más allá de todos los arrecifes de este infernal Mar Muerto y siempre he regresado con el mástil y la vela rotos. Arriesgué sin pensar toda mi vida y felicidad".

János Bolyai
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Su hijo, János Bolyai, le devolvería la felicidad.

En 1823, recibió una carta de su hijo, también matemático, que estaba con su unidad del ejército en Temesvar.

"¡Mi querido padre!

Tengo tantas cosas que escribirle sobre mis nuevos descubrimientos, que no puedo hacer otra cosa que escribirle esta carta, sin esperar su respuesta a mi carta anterior, y tal vez no debería hacerlo, pero he encontrado cosas hermosas, que incluso a mí me sorprendieron, y sería una pena perderlas; mi querido Padre verá y sabrá, no puedo decir más, solo que de la nada he creado un mundo nuevo y extraño".

Mundos imaginarios
El hijo de Farkas, János, había descubierto lo que llamó "mundos imaginarios"; mundos matemáticos que no satisfacían los axiomas de Euclides parecían ser completamente consistentes y sin contradicciones.

Su padre le escribió inmediatamente a su héroe Gauss acerca de los emocionantes descubrimientos que su hijo había hecho.

Gauss le escribió a un colega elogiando la brillantez de este joven matemático.

"Recientemente recibí de Hungría un pequeño artículo sobre geometría no euclidiana. El escritor es un joven oficial austríaco, hijo de uno de mis primeros amigos. Considero que el joven geómetra J. Bolyai es un genio de primer rango".

Pero en la carta que le envió a su amigo Farkas Boyai, el tono era diferente:

"Si comenzara diciendo que no puedo alabar este trabajo, ciertamente se sorprendería por un momento. Pero no puedo decir lo contrario. Alabarlo sería alabarme a mí mismo. De hecho, todo el contenido de la obra, el camino tomado por su hijo, los resultados a los que se dirige, coinciden casi por completo con mis meditaciones, que han ocupado mi mente en parte durante los últimos 30 o 35 años".

Carl Frederick Gauss FUENTE DE LA IMAGEN,SCIENCE PHOTO LIBRARY

La carta de Gauss desalentó al joven geómetra al que había descrito como "un genio de primer rango".

El joven Janos quedó completamente descorazonado. Su padre intentó consolarlo:

"Ciertas cosas tienen su época, cuando se encuentran en diferentes lugares, como en primavera cuando las violetas salen a la luz en todas partes".

A pesar de que su padre lo alentaba a publicar, János Bolyai no escribió sus ideas hasta algunos años después.

Fue muy tarde.

János descubrió poco después, que el matemático ruso, Nikolái Lobachevski, había publicado unas ideas muy similares, 2 años antes que él.

De lo extraño a lo exótico
Las radicales geometrías de Bolyai y Lobachevski estaban confinadas en nuestro universo tridimensional.

Pero fue uno de los estudiantes de Gauss en la Universidad de Göttingen quien tomó esas extrañas geometrías nuevas en una dirección aún más exótica.

Bernard Riemann era un matemático tímido y brillante, que sufría problemas de salud bastante serios. Uno de sus contemporáneos, Richard Dedekind, escribió sobre él:

"Riemann es muy infeliz. Su vida solitaria y su sufrimiento físico lo han vuelto extremadamente hipocondríaco y desconfía de otras personas y de sí mismo. Ha hecho las cosas más extrañas aquí solo porque cree que nadie puede soportarlo".

En su soledad, Riemann estaba explorando los contornos de los nuevos mundos que había construido.

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La Universidad lo puso entre la espada y la pared, así que -por muy introvertido que fuera- Riemann tuvo que presentar sus ideas.

En el verano de 1854, el introvertido Riemann enfrentó un gran obstáculo para poder convertirse en profesor de la Universidad de Göttingen: tuvo que dictar una conferencia pública a la Facultad de Filosofía.

La facultad había elegido el tema: "Sobre las hipótesis que se encuentran en la base de la geometría".

Así se vio forzado a presentar las ideas increíblemente radicales que había estado formulando acerca de la naturaleza de la geometría frente a, entre otros, el campeón reinante de las matemáticas en ese momento, su tutor, Carl Frederick Gauss.

El 10 de junio de 1854 Riemann pronunció su conferencia.

Les mostró a los matemáticos presentes cómo ver en 4, 5, 6 dimensiones y más, incluso en N dimensiones.

Describió formas que sólo podían verse con el ojo de las mentes de los matemáticos, y las hizo tan tangibles para quienes lo escuchaban como los objetos 3D comunes lo son para la mayoría de las personas.

Viendo en 4 dimensiones
Si no eres un matemático, hay un lugar en el que se puede experimentar algo cercano a la cuarta dimensión: el Gran Arco de la Defensa en París, diseñado por el arquitecto Johan Otto von Spreckleson.

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La mejor manera de entenderlo es pensando en cómo, cuando tienes un lienzo bidimensional, dibujas un cubo tridimensional. Una manera es dibujando un cuadrado grande con uno pequeño adentro, y uniendo los bordes, para dar la sensación de profundidad.

Es una sombra de un cubo de 4 dimensiones en el corazón de un París tridimensional.

La estructura es absolutamente asombrosa. Las torres de Notre Dame podrían pasar a través del arco.

Pero es el poder de la idea que representa lo que es aún más asombroso.

Un hipercubo en medio de París, con sus 16 esquinas, 32 bordes y 24 caras... ¡extraordinario!

El arquitecto nos abrió una puerta a otro mundo, pero para comprender realmente la vida en algo más que 3 dimensiones, se necesita la revolucionaria matemática de Riemann.

¿Qué pasó con la idea?
Cinco años después de la famosa conferencia de 1854 de Riemann, sus ideas matemáticas se hicieron realidad.

El físico Albert Einstein estaba tratando de contemplar la estructura del espacio cuando se topó con las teorías curvas del espacio N-Dimensional que Riemann había desarrollado.

"Al principio, no le gustó; pensó: '¡uff, los matemáticos nos complican tanto la vida!'", señala el físico teórico Roger Penrose.

Espacio curvo
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Le abrieron el espacio a las curvas.

"Pero pronto supo que era el prisma indicado. Y fue absolutamente crucial porque esa geometría tetradimensional encajaba con las tres otras dimensiones, y Einstein se dio cuenta de que podía generalizarlo de la misma manera en la que Reimann había generalizado la geometría euclidiana haciéndola curva", agrega.

Usando las matemáticas de Riemann, Einstein pudo hacer su extraordinario avance sobre la naturaleza del Universo: el tiempo, descubrió, era la cuarta dimensión.

La nueva geometría de Riemann le permitió unificar el espacio y el tiempo. Y las extrañas geometrías curvas en las que Gauss pensó por primera vez, Bolyai y Lobachevsky describieron y Riemann generalizó le ayudaron a resolver la relatividad.

Ilustración del concepto de la curvatura del espacio-tiempo FUENTE DE LA IMAGEN,SCIENCE PHOTO LIBRARY

Según Einstein, la gravedad no es una fuerza; los cuerpos no tienen un efecto de arrastre, sino que tienen un efecto de curvatura en la estructura del espacio-tiempo a su alrededor. Cuanto más cerca de un cuerpo, mayor es la curvatura. Un objeto más pequeño no se acerca a uno más grande, sino que se mueve en la "depresión" causada por el más grande.

Si tratas de medir la distancia entre dos puntos en el espacio tiempo usando la geometría de Euclides, surgen todo tipo de paradojas preocupantes. Pero tan pronto como utilizas las geometrías no euclidianas de Bolyai y Lobachevsky, las paradojas se disuelven.

Las geometrías de estos matemáticos del siglo XIX fueron la clave para la creación de la física de la relatividad.

Esas ideas trazaron el mapa para navegar por la estructura del espacio y el tiempo.

https://www.bbc.com/mundo/noticias-45138739

_- G, el diminuto número sin el que la vida no existiría

_- G Es un número que Newton descubrió, Cavendish valoró y Einstein entendió.

6,67 x 10-¹¹ o 0,000000000067 es un número diminuto pero sin él, la vida, el Universo y todo simplemente no existiría.

Eso es porque ese número dicta la fuerza de gravedad, esa atracción constante que toda materia ejerce sobre el resto de materia, que es sorprendentemente ubicua pero también increíblemente débil.

Su potencia se cuantifica con la llamada constante gravitacional, un número conocido sencillamente como G.

Y si quieres experimentar su debilidad sólo tienes que levantar los brazos horizontalmente.

Su debilidad se evidencia con acciones tan comunes como ésta.

Toda la fuerza de la masa de la Tierra hala tus brazos hacia abajo. No obstante, no te cuesta mucho esfuerzo vencerla.

Piensa que un pequeño imán puede pegarse a la puerta de tu nevera y hasta sostener otras cosas mientras que resiste la fuerza de la gravedad con sólo la del magnetismo.

Fue debido a su extremada pequeñez que, tras descubrir la Ley de Gravitación Universal, Isaac Newton incluyó G en su ecuación pero no lo pudo calcular.

Pero un siglo más tarde, un inglés llamado Henry Cavendish se planteó el reto de determinar el valor de G y, por ende, la fuerza de la gravedad.

Cavendish era un hombre adinerado del Londres del siglo XVIII, un poco excéntrico y quizás triste, pues no tenía muchos amigos.

No hablaba casi con nadie, ni siquiera con las doncellas que trabajaban en su casa, pues su timidez le impedía hablar con mujeres. Les tenía que dejar mensajes en la mesa del hall para comunicarles cosas como qué le apetecía almorzar.

Así que dedicó toda su vida a la ciencia, sin que ningún otro interés lo distrajera.

Henry Cavendish además mostró que los gases se podrían pesar, que el aire es una mezcla y que el agua no es un elemento. En física, mostró que la densidad de la Tierra era 5,5 veces mayor que la del agua. Gran parte de su física fue inédita hasta que James Clerk Maxwell lo publicó en la década de 1870, y por lo tanto no fue tan influyente como podría haber sido.

Para encontrar el valor exacto de G, construyó un aparato.

"El aparato es muy simple. Consiste de un brazo de madera de 6 pies de longitud hecho de manera que sea fuerte pero liviano. El brazo está suspendido en posición horizontal con un delgado cable de seda de 40 pulgadas, y de cada extremo cuelga una esfera de plomo de unas dos pulgadas de diámetro.

"Todo está encerrado en una caja de madera, para defenderlo del viento".

Cerca de las dos bolas que Cavendish menciona, puso otras dos esferas estacionarias, para que hubiera una atracción que retorciera el aparato y la fibra de seda. Añadió un espejo de manera que el movimiento se reflejara en la pared, para verlo mejor.

Esa desviación era proporcional a la fuerza de la atracción gravitacional entre las bolas grandes estacionarias y las pequeñas.

El problema es que estas últimas se podían mover con cualquier vibración, algo que Cavendish tuvo en cuenta.
                                                     

Modelo del aparato de Cavendish. "Resuelto a prevenir errores, decidí poner el aparato en una habitación que permaneciera constantemente cerrada y observarlo desde afuera con un telescopio".

Con todo ese cuidado, encontró la respuesta... ese diminuto número con el que empezamos:

G = 6,67 x 10-¹¹ Nm²/kg²
Al verlo escrito así, a quienes no somos expertos, ya no nos parece tan sencillo, así que le preguntamos al astrofísico y escritor de ciencia Marcus Chown cómo se define G.

"Su definición exacta es la fuerza gravitacional entre dos masas de 2 kilogramos que están a un metro de distancia".

"Como es una fuerza tan fantásticamente pequeña sólo tiene un efecto apreciable a escala planetaria: cuando la masa es grande".

Con sólo la fuerza de G, a un corredor de 100 metros le tomaría un año llegar a la meta.

La fuerza más débil y más importante
Medir una fuerza tan diminuta fue una hazaña tan impresionante que muchos historiadores, admirados por el ingenio y meticulosidad de Cavendish, le adjudicaron la etiqueta de "primer experimento físico moderno".

El tímido científico había revelado el valor de la menos potente pero más importante fuerza en el Universo.

Con el correr de los años, otros científicos fueron aportando aún más precisión, algo que beneficia particularmente a los viajeros del espacio.

Si quieres enviar una nave a otro planeta del Sistema Solar, por ejemplo, más te vale calcular bien G pues el efecto honda gravitacional o asistencia gravitatoria puede desviarla tanto que nunca llegará a su destino.

Un misterioso bamboleo
Por años, los científicos pensaron que el enigma de la gravedad estaba resuelto: Newton encontró la ecuación y Cavendish el valor de la G que aparecía en ella.

La fórmula parecía predecir todos los fenómenos terrestres y celestiales.

Pero en la década de 1850s los astrónomos notaron un misterioso bamboleo en la órbita del planeta Mercurio.

Algo extraño pasaba con Mercurio.

Hubo varios intentos de explicarlo, sin cuestionar la ecuación de Newton.

Una de las teorías fue que había otro planeta, llamado Vulcano, en la misma órbita.

Pero en 1915, en la Academia Prusiana de las Ciencias finalmente se publicó la solución a ese particular rompecabezas... y varios otros: no sólo la teoría de Newton estaba errada sino que había que cambiar fundamentalmente la idea que se tenía de la realidad.

El responsable de este desbarajuste de la visión que se tenía del Universo fue Albert Einstein quien, basado en su Teoría de la Relatividad General, había comprendido que si el espacio-tiempo es curvo, cuando las cosas caen en un campo gravitacional, siguen las curvas naturales del espacio.

No obstante, no todo era nuevo en la flamante fórmula de la gravedad pues seguía dependiendo del diminuto G.

Einstein estaba en lo cierto: el "monstruo gravitatorio" que permitió comprobar la teoría de la relatividad en condiciones extremas

Einstein se quedó con la G.

La teoría de Einstein con la medición de Cavendish parecen poder describir con precisión cómo cada trozo del Universo atrae a todos los otros trozos del Universo, desde las fuerzas que hacen que una estrella colapse, hasta las que mantienen galaxias enteras juntas.

Y todo esto, ¿afecta tu vida?
Muchísimo más que 0,000000000067.

Si su valor fuera diferente, nada sería igual. De hecho, muy probablemente no existiríamos.

Si la constante gravitacional hubiera sido 2% más alta, la fuerza de gravedad sería más potente, lo que significaría que la materia en el centro del Sol estaría comprimida, y cuando las cosas se comprimen la temperatura aumenta.

El Sol habría quemado todo su combustible en mucho menos de 2.000 millones de años. Y, dado que los organismos multicelulares tomaron 3.000 millones de años en aparecer, eso significa que no habría habido vida.

No sólo estamos hechos de polvo de estrellas; sin ellas, no existiríamos.

Un Universo sin estrellas para iluminar y calentar los planetas ni para producir con sus reacciones termonucleares mucho carbono, hidrógeno y oxígeno, sería un espacio negro con astros muertos.

Así que si G hubiera sido más fuerte, las estrellas se habrían quemado demasiado pronto, y la vida no habría tenido la oportunidad de evolucionar.

Si hubiera sido más débil, la situación habría sido igualmente lúgubre pues las estrellas ni siquiera se habrían podido formar: no habría soles.

Por suerte, G no es demasiado fuerte o demasiado débil: está perfectamente sintonizado para la vida.

* Este artículo esta basado en parte de la serie de la BBC "Simon Singh's Numbers".

https://www.bbc.com/mundo/noticias-47640877

Los "Führer de la física": los científicos nazis que intentaron desacreditar a Einstein con argumentos racistas

Albert Einstein se enfrentó a cálculos tremendamente complejos para resolver grandes enigmas del universo.

Y, al mismo tiempo, soportó el feroz ataque de científicos nazis que, llevados por la envidia, la ansiedad por sentirse rezagados ante nuevas teorías e inspirados en ideas racistas, intentaron frenar la revolución intelectual que gestaba uno de los físicos más brillantes de todos los tiempos.

Y no eran enemigos de poca monta.

Durante años, dos premios Nobel de física, Philipp Lenard y Johannes Stark, lideraron una campaña de descrédito contra Einstein, basados en una ciencia influenciada por la ideología nazi.

Su estrategia era imponer una supuesta "física aria", en contraposición a lo que ellos consideraban una física que había sido secuestrada por un, también supuesto, "espíritu judío".

Lenard y Stark se negaban a reconocer las dos teorías más audaces de la época, ambas impulsadas por científicos de origen judío: la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica de Niels Bohr.

Era tal la inquina de Lenard y Star, que los historiadores afirman que sus esfuerzos eran comparables con querer convertirse en los "Führer de la física".

¿Cómo surgió el odio de Lenard y Stark hacia Einstein, cómo fue su campaña de persecución, y hasta dónde llegaron en su empeño de imponer una "física aria"?

Un genio incómodo
Einstein, de origen judío y cada vez más reconocido a nivel mundial, resultaba muy incómodo para los nazis.

Además, su éxito le despertaba celos a Lenard, también un físico brillante, pero sin varios de los atributos que hacían especial a Einstein.

Lenard recibió el premio Nobel de física en 1905 por su estudio de los rayos catódicos.

Sin embargo, tenía "una profundidad intelectual limitada y estaba emocional e imaginativamente atrofiado", según lo describe el escritor científico y exeditor de la revista Nature Philip Ball en su libro Serving the Reich: The Struggle for the Soul of Physics under Hitler ("Al servicio del Reich: la lucha por el alma de la física bajo Hitler").

Lenard era un científico mayormente experimental y, según Ball, sus conocimientos de matemáticas no le alcanzaban para entender ideas tan osadas como la relatividad.

Su incapacidad de comprender la relatividad lo llevaron a descalificarla como teoría, y el hecho de que fuera apoyada por la comunidad académica internacional, lo hizo pensar que se trataba de una conspiración.

Lenard se aferraba a la idea de que lo que hoy conocemos como espacio-tiempo era el llamado éter, y calificó a la relatividad de ser un "fraude judío".

El caso de Stark era similar.

En 1919 había recibido el Premio Nobel de Física por descubrir que un campo eléctrico causa alteraciones en el espectro de luz, un fenómeno que hoy se conoce como Efecto Stark.

Stark también era un experimentalista que se veía abrumado por la complejidad matemática que estaba adquiriendo la física.

La nueva física estaba tomando una complejidad que escapaba los límites de Lenard y Stark.

Y como Lenard, también era un nacionalista extremo cuyas ideas se habían radicalizado tras la Primera Guerra Mundial.

Era tal su nacionalismo, que llegó a enfrentarse con oficiales nazi porque, desde su punto de vista, no eran lo "suficientemente nazis".

Ambos, Lenard y Stark, se habían unido a los nazis desde antes de que el partido tomara el poder.

Ciencia racista
Lenard ya criticaba la relatividad desde 1910, pero fue a partir de 1920 cuando comenzó a añadirle elementos racistas a sus ataques, según indica Ball.

Su discurso se basaba en que, mientras los arios se aferraban a los datos y el trabajo experimental, los judíos se enfrascaban en elucubraciones abstractas.

Lenard y Stark aplicaban la ideología nazi a la ciencia.

"El argumento de Lenard era que cualquier esfuerzo humano, incluyendo la ciencia, estaba definido por la raza", le dice a BBC Mundo Alex Wellerstein, historiador de la ciencia especialista en la historia de la eugenesia.

"Lenard sostenía que distintas razas tenían una física distinta".

Como la relatividad y la mecánica cuántica incluyen factores como la incertidumbre y el relativismo, Lenard vio en esas teorías una amenaza a una sociedad bien organizada y un camino al caos.

En cambio, la "física aria", que incluía experimentos que habían estado en auge en la Alemania del siglo XIX, hacía énfasis en verdades intangibles, en ciencia que fuera aplicada a problemas reales y en un acercamiento a la realidad estrictamente basado en lo experimental.

En general, los argumentos de Lenard y Stark no contenían "críticas sustanciales" a las ideas de Einstein, explica Wellerstein.

Desde el punto de vista científico eran débiles.

Lo más generoso que se podría decir de los argumentos anti Einstein, dice Wellerstein, es que en ese tiempo varios aspectos de sus teorías no se habían terminado de completar, lo cual abría la puerta a que personajes como Lenard o Stark ofrecieran explicaciones alternativas, ignorando los aspectos robustos de las ideas de Einstein.

Alcance limitado
En 1931, cientos de filósofos y científicos participaron en una publicación en contra de las ideas de Einstein.

La teoría cuántica resultó revolucionaria para la ciencia.

Wellerstein, sin embargo, señala que la "física aria" realmente no gozaba de mucha popularidad.

"No conozco ningún número exacto (de seguidores), pero los relatos que he leído hacen parecer que era relativamente pequeño", dice el experto.

"Hay que tener en cuenta que las ideas que impulsaban Lenard y Stark no eran muy interesantes desde la perspectiva de la física funcional. Era física del pasado, no del futuro".

¿Qué pensaba Hitler de todo esto?
El máximo líder nazi obviamente estaba al tanto de Einstein, mundialmente famoso por su Nobel de 1921, y por ser un disidente que se negó a volver a Alemania tras el ascenso de los nazis.

Hitler no estaba particularmente interesado en las ideas de Lenard y Stark.

Wellerstein, sin embargo, dice que no ha visto mucha evidencia de que Hitler considerara que la campaña de Lenard y Stark mereciera su atención personal.

"Hitler no necesitaba razones sofisticadas para odiar a los judíos y su creaciones", dice el historiador.

¿Cómo reaccionaba Einstein?
En general, Einstein no se involucró mucho en los ataques de sus detractores.

En 1920, sin embargo, publicó una carta en respuesta a uno de los ataques contra la relatividad orquestados por Lenard.

"Admiro a Lenard como maestro de la física experimental", escribió Einstein.

"Sin embargo, aún le falta lograr algo en física teórica, y sus objeciones a la teoría de la relatividad general son tan superficiales, que no había considerado necesario, hasta ahora, responderlas en detalle".

Muchas veces Einstein dejó que fueran otros quienes discutieran sus ideas.

Según Wellerstein, Einstein se alejó de los debates públicos sobre sus teorías y dejó que fueran otros físicos los que las discutieran.

"Que yo sepa, no trató de influir en los debates dentro de la Alemania nazi, tal vez consciente de que lo único que lograría sería agitarlos", dice Wellerstein.

El fracaso de la "física aria"
Con el tiempo, las ideas de Lenard y Stark fueron perdiendo fuerza ante el pragmatismo de los oficiales nazis.

En plena guerra, estos líderes estaban más interesados en lograr resultados, desarrollar armas y tecnología, que en discusiones sobre la interpretación de la física.

"Los nazis nunca adoptaron la 'física aria' como parte de su ideología oficial", dice Wellerstein.

Para los alemanes, la prioridad era desarrollar armas y tecnología.

"La 'física aria' fracasó espectacularmente, porque incluso a los nazis les costaba trabajo tomársela en serio, especialmente durante la guerra".

Ball, por su parte, explica que para los nazis era evidente que los judíos que habían propuesto la teoría cuántica y la relatividad eran quienes realmente conocían los secretos de los átomos, y que solo ellos estaban en capacidad de convertir sus hallazgos en aplicaciones prácticas.

Tras el fin de la guerra, llegaron los juicios de Núremberg en 1945.

Para entonces, Lenard tenía 82 años y aunque fue arrestado brevemente y despojado de su título como profesor emérito en la Universidad de Heidelberg, nunca fue condenado y murió en 1947, como lo explica Ball en su libro.

Los líderes del nazismo fueron juzgados en los juicios de Núremberg.

Stark también se salvó de una condena severa.

En 1947 fue sentenciado a cuatros años de trabajo en el campo, pero la sentencia fue suspendida dos veces y murió sin cumplir su codena en 1957, a los 83 años.

En 2020, la Unión Astronómica Internacional decidió que dos cráteres de la Luna que habían sido bautizados Lenard y Stark en honor a estos científicos, dejaran de llamarse así.

Hay voces que van más allá y piden que le sean retirados sus respectivos Premios Nobel.

En cambio, la relatividad general de Einstein se mantiene como una de las teorías más importantes de la física moderna, esperando que alguien la supere con argumentos realmente sólidos.

https://www.bbc.com/mundo/noticias-59599790

_- Einstein: manuscrito de la Teoría de la relatividad alcanza un precio récord en una subasta

                                                                       

Del puño y letra de Albert Einstein, un manuscrito con cálculos realizados por el científico mientras intentaba formular su Teoría de la Relatividad fue vendido en una subasta por poco más de US$12 millones.

La venta, celebrada este mates en la casa de subastas Christie's en París, batió el récord de subasta de un documento científico autografiado.

Es uno de los dos artículos que muestran el trabajo del físico en su gran avance científico.

La Teoría de la relatividad, publicada en 1915, transformó la comprensión de la humanidad sobre el espacio, el tiempo y la gravedad.

Arrojó luz sobre aspectos de la astrofísica, como el nacimiento del universo, las órbitas planetarias y los agujeros negros.

El manuscrito con sus cálculos fue elaborado entre 1913 y 1914 por Einstein y su colega suizo Michele Besso, quien se quedó con el documento.

La casa de subastas de Christie elogió a Besso por su visión de futuro al salvar el manuscrito.

"Einstein es alguien que tomó muy pocas notas, por lo que el mero hecho de que el manuscrito sobreviviera y llegara a nosotros ya lo hace extraordinario", dijo Vincent Belloy, un experto de la casa de subastas.
                                                   

El manuscrito de Einstein FUENTE DE LA IMAGEN,REUTERS

Los trabajos contienen cálculos con bolígrafo negro y, según Belloy, muestran una serie de errores en el camino que siguió Einstein al formular su teoría.

Christie's dijo que la venta "atrajo a coleccionistas de todo el mundo que reconocieron la importancia del documento".

Sin embargo, no se ha revelado el nombre comprador del documento de 54 páginas.

En mayo pasado, una carta escrita por Einstein que contenía la ecuación más famosa de la teoría, E = mc², se vendió por más de US$1,2 millones.

https://www.bbc.com/mundo/noticias-59396380

Qué es la teoría de la relatividad de Einstein.

La batalla de la gravedad: Newton vs. Einstein

Fuentes: TopoExpress 

Nota de edición: Tal día como hoy [31 de marzo] de 1727 fallecía en Londres el gran astrónomo, físico y matemático Isaac Newton. ¿Por qué su teoría de la gravedad, considerada como suficiente por los físicos de los dos siglos anteriores, sería sustituida por la de Einstein?

Las ideas de Einstein eran tan iconoclastas que los representantes de la comunidad científica convencional necesitaron algo de tiempo para aceptar a este sedentario funcionario entre sus filas. Aunque publicó su teoría especial de la relatividad en 1905, no fue hasta 1908 que obtuvo su primer cargo académico en la Universidad de Berna. Entre 1905 y 1908, Einstein continuó trabajando en la oficina de patentes de Berna, donde fue promovido a “técnico experto de segunda clase” y donde dispuso del tiempo suficiente para proseguir sus esfuerzos encaminados a ampliar el poder y el alcance de su teoría de la relatividad.

La teoría especial de la relatividad lleva la etiqueta de especial porque se aplica solamente a situaciones especiales, concretamente a aquellas en las que los objetos se mueven a una velocidad constante. En otras palabras, podía ocuparse de situaciones como Bob observando el tren de Alice viajando a una velocidad constante y en línea recta, pero no con un tren que estuviese acelerando o reduciendo la velocidad. Consiguientemente, Einstein intentó reformular su teoría de modo que sirviera para tratar aquellas situaciones en las que se produjera una aceleración o una deceleración. Esta ampliación de la relatividad especial sería pronto conocida como relatividad general, porque podía aplicarse a situación más generales.

Cuando Einstein hizo su primer progreso en la construcción de la relatividad general en 1907, se refirió al mismo como “el pensamiento más feliz de mi vida”. Pero lo que vino a continuación fueron ocho años de suplicio. A un amigo le contó que la relatividad general le obsesionaba tanto que le estaba haciendo descuidar todos los demás aspectos de su vida: “No tengo tiempo de escribir porque estoy ocupado en cosas realmente grandes. Día y noche me devano los sesos tratando de penetrar más profundamente en lo que he descubierto estos dos últimos años y que constituye un avance sin precedentes en los problemas fundamentales de la Física”.

Al hablar de “cosas realmente grandes” y de “problemas fundamentales”, Einstein se estaba refiriendo al hecho de que la teoría general de la relatividad parecía estarle llevando hacia una teoría de la gravedad completamente nueva. Si Einstein estaba en lo cierto, los físicos se verían obligados a poner en entredicho la obra de Isaac Newton, uno de los iconos de la Física.

Newton nació en unas circunstancias trágicas el día de Navidad de 1642: su padre había muerto sólo tres meses antes. Cuando Isaac era todavía un niño, su madre se casó en segundas nupcias con un párroco de sesenta y tres años, Barnabas Smith, que se negó a aceptar a Isaac en su hogar. Fue educado por sus abuelos y a medida que iban pasando los años fue concibiendo un odio cada vez mayor por su madre y su padrastro, que le habían abandonado. De hecho, cuando era un estudiante universitario, compiló un catálogo de los pecados de su niñez que incluía la admisión de “haber amenazado a mi padre y a mi madre con quemarlos a ellos y a la casa en que vivían”.

No tiene nada de extraño, pues, que, al crecer, Newton se convirtiera en un hombre amargado, solitario y en ocasiones cruel. Por ejemplo, cuando fue nombrado director de la Casa de la Moneda Real en 1696, puso en práctica un severo régimen para capturar a los falsificadores, asegurándose de que los convictos de este delito fueran colgados y descuartizados. La falsificación de moneda había llevado a la Gran Bretaña al borde del colapso económico, y Newton consideraba necesarios tales castigos. Además de hacer gala de su brutalidad, Newton utilizó su inteligencia para salvar la moneda nacional. Una de las innovaciones más importantes que introdujo en la Casa de la Moneda fue la de la acuñación con cordoncillo para luchar contra la práctica del recorte, por la que los falsificadores laminaban los bordes de las monedas y utilizaban los pedazos para hacer nuevas monedas.

En reconocimiento a la contribución de Newton, la moneda británica de 2 libras emitida en 1997 tenía la frase SUBIDO A HOMBROS DE GIGANTES grabada en el cordoncillo. Estas palabras están sacadas de una carta que Newton mandó a su colega Robert Hooke en la que escribió: “Si he visto más lejos que otros es porque me he subido a los hombros de unos gigantes”. Esta frase parece una muestra de modestia, una admisión de que las ideas del propio Newton se basaron en las de predecesores ilustres como Galileo y Pitágoras. En realidad, la frase era una referencia velada y maliciosa a lo encorvada que tenía la espalda Hooke. En otras palabras, Newton estaba dando a entender que Hooke no era ningún gigante físico, y por implicación, tampoco un gigante intelectual.

Fueran cuales fuesen sus defectos personales, Newton hizo una contribución sin igual a la ciencia del siglo XVII. Sentó los fundamentos de una nueva era científica con una intensa actividad investigadora que duró apenas dieciocho meses y que culminó en 1666 en lo que hoy se conoce como el annus mirabilis de Newton. La expresión proviene del título de un poema de John Dryden sobre otros acontecimientos sensacionales que tuvieron lugar en 1666, como el hecho de que Londres sobreviviera al Gran Incendio y como la victoria de la flota británica sobre los holandeses. Los científicos, sin embargo, consideran que los verdaderos milagros que tuvieron lugar en 1666 fueron los descubrimientos de Newton. Su annus mirabilis comprende importantes avances en ámbitos como el cálculo, la óptica y sobre todo la gravedad.

En esencia, la ley de la gravedad de Newton dice que todos los objetos del universo se atraen mutuamente. Más exactamente, Newton definió la fuerza de atracción entre dos objetos cualesquiera como

F = G x m1 x m2 / r2

La fuerza (F) entre los dos objetos depende de sus masas (m1y m2) –cuanto mayores son las masas, mayor es la fuerza. Además, la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los dos objetos (r2), lo que significa que la fuerza se va haciendo menor a medida que los objetos se van separando. La constante gravitacional (G) es siempre igual a 6,67 x 10-11 Nm2kg-2, y refleja la fuerza de la gravedad comparada con otras fuerzas como el magnetismo.

El poder de esta fórmula es que condensa todo lo que Copérnico, Kepler y Galileo habían tratado de explicar acerca del sistema solar. Por ejemplo, el hecho de que una manzana caiga al suelo desde el árbol no es porque quiera llegar al centro del universo, sino simplemente porque tanto la Tierra como la manzana tienen masa, y por ello se atraen mutuamente con la fuerza de la gravedad. La manzana acelera hacia la Tierra, y al mismo tiempo la Tierra acelera hacia la manzana, aunque el efecto en la Tierra es imperceptible porque ella es mucho más masiva que la manzana. Asimismo, la ecuación de la gravedad de Newton puede utilizarse para explicar cómo gira la Tierra en torno al Sol porque ambos cuerpos tienen masa y, en consecuencia, se produce una atracción mutua entre ellos. Una vez más, es la Tierra la que gira en torno al Sol y no viceversa porque la Tierra es mucho más masiva que el Sol. De hecho, la fórmula de la gravedad de Newton puede incluso utilizarse para predecir que las lunas y los planetas seguirán unas órbitas elípticas, que es exactamente lo que Kepler demostró después de analizar las observaciones de Tycho Brahe.

Durante varios siglos después de su muerte, la ley de la gravedad de Newton rigió el cosmos. Los científicos asumieron que el problema de la gravedad había sido resuelto y utilizaron la fórmula de Newton para explicarlo todo, desde el vuelo de una flecha a la trayectoria de un cometa. El propio Newton, sin embargo, sospechaba que su comprensión del universo era incompleta: “No sé cuál es la impresión que yo debo producir a los demás, pero a mis ojos no soy más que un niño jugando en la playa y que se divierte al descubrir de vez en cuando un guijarro más liso o una concha más bonita de lo habitual, mientras el gran océano de la verdad se extiende imperturbable ante mí”.

Y fue Albert Einstein el primero en darse cuenta de que en la gravedad de Newton podía haber algo más de lo que él había imaginado. Después de su propio annus mirabilis de 1905, el año en que Einstein publicó varios trabajos de importancia histórica, se concentró en ampliar su teoría especial de la relatividad para formular una teoría más general. Esto comportó una interpretación radicalmente diferente de la gravedad basada en una visión fundamentalmente diferente de cómo los planetas, las lunas y las manzanas se atraen entre sí.

Según Einstein, cuando los físicos y los astrónomos observaban fenómenos en los que intervenía la fuerza de la atracción gravitacional, estaban viendo realmente objetos que reaccionaban a la curvatura del espacio-tiempo . Por ejemplo, Newton habría dicho que una manzana caía al suelo desde el árbol porque había una fuerza de atracción gravitacional mutua entre la manzana y la Tierra, pero Einstein intuía que él disponía ahora de una explicación mejor para esta atracción: la manzana caía al suelo porque quedaba atrapada en el hueco producido en el espacio-tiempo por la masa de la Tierra.

La presencia de objetos en el espacio-tiempo da lugar a una relación bidireccional. La forma del espacio-tiempo influye en el movimiento de los objetos, y al mismo tiempo son estos mismos objetos los que determinan la forma del espacio-tiempo. En otras palabras, las depresiones en el espacio-tiempo que guían al Sol y a los planetas son causadas por estos mismísimos objetos. John Wheeler, uno de los representantes más eximios de la relatividad general en el siglo XX, resumió esta teoría con la siguiente máxima: “La materia le dice al espacio cómo tiene que doblarse; y el espacio le dice a la materia cómo tiene que moverse”. Aunque Wheeler sacrificó la precisión en aras de la concisión (en vez de “espacio” debería haber dicho “espacio-tiempo ”), el suyo sigue siendo un magnífico resumen de la teoría de Einstein.

Esta noción de un espacio-tiempo flexible puede parecer estrafalaria, pero Einstein estaba convencido de que era fundamentalmente correcta. De acuerdo con sus propios criterios estéticos, la relación entre el espacio-tiempo flexible y la gravedad tenía que ser verdadera, o como el propio Einstein decía: “Cuando juzgo una teoría siempre me pregunto: si yo fuera Dios, ¿habría dispuesto las cosas de este modo?”. Pero si Einstein quería convencer al resto del mundo de que estaba en lo cierto, tenía que desarrollar una fórmula que condensase su teoría. Su gran reto fue el de transformar la noción más bien vaga de espacio-tiempo y gravedad más arriba descrita en una teoría formal de la relatividad general expresada de una forma matemáticamente rigurosa.

Einstein necesitaría ocho años de ardua investigación teórica antes de poder sustentar su intuición con una argumentación matemática detallada y razonada, y durante este tiempo sufrió varios contratiempos y tuvo que soportar periodos en los que sus cálculos parecían venirse abajo. El esfuerzo intelectual llevaría a Einstein al borde de una crisis nerviosa. Su estado mental y el nivel de su frustración se perciben en los comentarios que hizo a sus amigos durante estos años. A Marcel Grossman le dijo: “¡Tienes que ayudarme o voy a volverme loco!”. A Paul Ehrenfest le dijo que trabajar en la relatividad era como aguantar “una lluvia de fuego y azufre”. Y en otra carta manifestaba su preocupación por “haber perpetrado una vez más algo relativo a la teoría de la gravitación que de algún modo me expone al peligro de ser confinado en un manicomio”.

El coraje requerido para aventurarse por un territorio intelectual inexplorado no puede subestimarse. En 1913 Max Planck incluso advirtió a Einstein en contra de trabajar en su teoría de la relatividad general: “En mi calidad de amigo debo aconsejarte que lo dejes estar; en primer lugar porque no creo que tengas éxito, y en segundo lugar porque, aunque lo tuvieras, nadie te creería”.

Pero Einstein perseveró, aguantó el suplicio y finalmente completó su teoría de la relatividad general en 1915. Al igual que Newton, Einstein había desarrollado finalmente una fórmula matemática para explicar y calcular la fuerza de la gravedad en cualquier situación imaginable, pero la fórmula de Einstein era muy diferente y se basaba en una premisa completamente diferente –la existencia de un espacio-tiempo flexible.

La teoría de la gravedad de Newton había sido suficiente para los físicos de los dos siglos anteriores, así pues, ¿por qué iban a abandonarla de repente para adoptar la moderna teoría de Einstein? La teoría de Newton podía predecir con éxito el comportamiento de todas las cosas, desde manzanas a planetas, desde balas de cañón a gotas de lluvia, así que ¿qué sentido tenía que Einstein propusiera una nueva teoría?

La respuesta a estas preguntas se encuentra implícita en la naturaleza del progreso científico. Los científicos intentan crear teorías que expliquen y predigan los fenómenos naturales del modo más exacto posible. Una teoría puede funcionar satisfactoriamente durante años, décadas o siglos, pero finalmente los científicos pueden desarrollar y adoptar una teoría mejor, una teoría que sea más precisa o que funcione en una gama más amplia de situaciones y que explique fenómenos previamente inexplicados. Esto fue exactamente lo que sucedió con los primeros astrónomos y su comprensión de la posición de la Tierra en el cosmos. Inicialmente, los astrónomos creían que el Sol orbitaba una Tierra estacionaria y, gracias a los epiciclos y a los deferentes de Ptolomeo, esta era una teoría bastante adecuada. De hecho, los astrónomos la utilizaban para predecir los movimientos de los planetas con un grado de precisión razonable.

Sin embargo, la teoría geocéntrica fue finalmente reemplazada por la teoría heliocéntrica del universo debido a que esa nueva teoría, basada en las órbitas elípticas de Kepler, era más precisa y podía explicar las nuevas observaciones telescópicas, como las fases de Venus. La transición de una teoría a otra fue larga y difícil, pero una vez que la teoría heliocéntrica se hubo impuesto, ya no fue posible volver atrás. De modo parecido, Einstein creía que estaba proporcionando a la Física una teoría de la gravedad mejorada, una teoría más precisa y más cercana a la realidad. En concreto, Einstein sospechaba que la teoría de la gravedad de Newton podía fallar en determinadas circunstancias, mientras que su propia teoría funcionaba en cualquier circunstancia.

Según Einstein, la teoría de Newton produciría resultados incorrectos al predecir fenómenos en aquellas circunstancias en las que la fuerza gravitacional fuese extrema. En consecuencia, para probar que tenía razón, Einstein no tenía más que encontrar uno de estos escenarios y poner a prueba en él tanto su propia teoría como la de Newton. Aquella de las dos teorías que remedase la realidad más exactamente ganaría la competición y se revelaría como la auténtica teoría de la gravedad.

El problema para Einstein era que en la Tierra todos los escenarios comportaban un mismo nivel mediocre de gravitación, y en estas condiciones las dos teorías de la gravedad funcionaban igualmente bien y eran intercambiables. Por consiguiente, comprendió que tenía que buscar fuera de la Tierra y en el espacio para encontrar un entorno con una gravedad extrema que pudiera poner de manifiesto las carencias de la teoría de Newton. Concretamente, sabía que el Sol tiene un campo gravitacional enorme y que el planeta más cercano al Sol, Mercurio, experimentaría una atracción gravitacional muy fuerte. Se preguntó si la atracción del Sol era lo bastante fuerte como para hacer que Mercurio se comportase de una manera inconsistente con la teoría de la gravedad de Newton y perfectamente en consonancia con su propia teoría. El 18 de noviembre de 1915, Einstein dio con el caso que necesitaba –un curioso comportamiento planetario que llevaba décadas preocupando a los astrónomos.

En 1859, el astrónomo francés Urbain Le Verrier había analizado una anomalía en la órbita de Mercurio. El planeta tenía una órbita elíptica, pero en vez de permanecer fija la propia elipse se desplazaba en torno al Sol, tal como se muestra en la Figura 24. La órbita elíptica se va enroscando en torno al Sol dibujando el clásico patrón de un espirógrafo. La variación es muy ligera y equivale tan sólo a 574 segundos de arco por siglo, y se precisan un millón de órbitas y más de 200.000 años para que Mercurio complete su ciclo en torno al Sol y recupere su orientación orbital original.

Los astrónomos habían asumido que el peculiar comportamiento de Mercurio estaba causado por el tirón gravitacional que los demás planetas del sistema solar ejercían sobre su órbita, pero cuando Le Verrier utilizaba la fórmula de la gravedad de Newton encontraba que el efecto combinado de los otros planetas solamente explicaba 531 de los 574 segundos de arco de la variación que se producía cada siglo. Esto significaba que 43 segundos de arco quedaban sin explicar. Según algunos científicos, tenía que haber una influencia extra, no detectada, sobre la órbita de Mercurio que estaba causando estos 43 segundos de arco de variación, algo así como un cinturón interior de asteroides o una luna de Mercurio aún por descubrir. Hubo incluso quien sugería la existencia de un planeta hasta entonces desconocido, llamado Vulcano, en el interior de la órbita de Mercurio. En otras palabras, los astrónomos asumían que la fórmula de la gravedad de Newton era correcta y que el problema estaba en su incapacidad para introducir en la ecuación todos los factores necesarios. Creían que en cuanto encontrasen el nuevo cinturón de asteroides, luna o planeta, podrían rehacer los cálculos y obtener la respuesta correcta de 574 segundos de arco.

Pero Einstein estaba convencido de que no había ningún cinturón de asteroides, luna o planeta por descubrir, y que el problema estaba en la fórmula de la gravedad de Newton. La teoría de Newton funcionaba perfectamente a la hora de describir lo que sucedía dentro del campo de gravedad de la Tierra, pero Einstein estaba seguro de que la extrema gravedad existente cerca del Sol quedaba fuera de la zona de confort de Newton. Esta era una cancha perfecta para la competición entre las dos teorías de la gravitación rivales, y Einstein creía firmemente que su propia teoría podía explicar perfectamente las variaciones que se producían en la órbita de Mercurio.

Se puso, pues, manos a la obra, efectuó los cálculos utilizando su propia fórmula, y el resultado que obtuvo fue el de 574 segundos de arco, lo que coincidía exactamente con la observación. “Durante unos días”, escribió Einstein, “estuve como loco de alegría y excitación”.

Desgraciadamente, la comunidad de los físicos no se quedó totalmente convencida de los cálculos efectuados por Einstein. La comunidad científica es inherentemente conservadora, como ya sabemos, en parte por razones prácticas y en parte por razones emocionales. Si una teoría nueva derroca a otra de más antigua, esta última tiene que ser abandonada y lo que queda de la estructura científica tiene que hacerse cuadrar con la nueva teoría. Una convulsión así solamente se justifica si la comunidad científica está totalmente convencida de que la nueva idea realmente funciona. En otras palabras, la carga de la prueba siempre recae en los defensores de la nueva teoría. La barrera emocional a la aceptación de la misma es igualmente alta. Los científicos de mayor rango, que habían pasado toda la vida creyendo en Newton se mostraban lógicamente reacios a descartar aquello que comprendían y en que confiaban en favor de una teoría advenediza. Mark Twain expresaba esta misma idea de una forma muy perspicaz: “De entrada, ningún científico se mostrará nunca amable con una teoría que no haya propuesto él mismo”.

No tuvo, pues, nada de sorprendente que la comunidad científica se aferrase a su opinión de que la fórmula de Newton era correcta y que los astrónomos antes o después descubrirían un nuevo cuerpo que daría cuenta de la variación en la órbita de Mercurio. Cuando un escrutinio más detallado no reveló signo alguno de la presencia de un cinturón de asteroides, luna o planeta, los astrónomos propusieron otra solución para apuntalar la renqueante teoría de Newton. Cambiando una parte de la ecuación de Newton de r2 a r2,00000016 pudieron salvar más o menos el enfoque clásico y explicar la órbita de Mercurio:

F = G x m1 x m2 / r2,00000016

Pero esto no era más que un truco matemático. No tenía ninguna justificación física, era meramente un intento desesperado de salvar a la teoría de la gravedad de Newton. En realidad, esta clase de retoques ad hoc eran propios de la clase de lógica que había dado lugar anteriormente a que Ptolomeo fuera añadiendo más y más epiciclos a su epicíclica visión de un universo geocéntrico.

Si Einstein quería superar este conservadurismo, vencer a sus críticos y derrocar a Newton, tenía que reunir aún más pruebas en favor de su teoría. Tenía que encontrar otro fenómeno que pudiese ser explicado por su propia teoría y no por la de Newton, algo tan extraordinario que proporcionase una prueba irrefutable, incontrovertible a favor de la gravedad einsteiniana, de la relatividad general y del espacio-tiempo.

Epígrafe del capítulo 2º del libro de Simon Singh Big Bang. El descubrimiento científico más importante…

Fuente: 

https://www.elviejotopo.com/topoexpress/la-batalla-de-la-gravedad-newton-vs-einstein/