ALBERT EINSTEIN

Estas columnas acogieron, hace ya tiempo, un intento de popularización de la teoría relativista, que se escribieron en los momentos  de entusiasmo producidos por la comprobación de una de las consecuencias que de ella se derivan. A continuación, mi buen amigo D. Ferrán Ramón, con conocimiento de causa y una autoridad que yo estoy lejos de tener, escribió, para los amables lectores de esta REVISTA, unas bellas consideraciones sobre el contenido filosófico y físico de la teoría de la relatividad. La estancia del señor Albert Einstein en España, tras su viaje por Japón y Palestina, ha puesto nuevamente en la palestra, donde el gran público se entera de los acontecimientos mundiales, la teoría relativista con todas sus maravillosas consecuencias y, habiendo ya escrito sobre esta teoría, creemos que hoy el lector nos permitirá que digamos alguna cosa sobre la persona y la trascendencia de la obra de este gran sabio. La Naturaleza produce, muy de vez en cuando, cerebros tan maravillosamente organizados como el del profesor Einstein; el último fue el de Newton, y sería una lástima que esta REVISTA no mencionara con insistencia el hecho histórico de la gestación de una teoría que nuestros nietos, seguramente, considerarán como la mejor conquista científica de tiempos pasados. Permítanme, entonces, estimados lectores, que al presentarles el retrato del Dr. Einstein, que tuve el honor de hacerle en el Laboratorio de Investigaciones Bioquímicas de la Facultad de Ciencias de Zaragoza, les cuente alguna cosa de la vida y obra de este gran hombre.

Albert Einstein nació en Ulm (Alemania) el 14 de marzo de 1879. Cumplía, pues, justamente 44 años el día que posó ante mi aparato fotográfico. Los estudios de bachillerato los cursó en Múnich, y el año 1896 ingresó en el Politechnikum de esa misma ciudad, donde recibió el título de doctor a los 21 años, edad en la que la mayor parte de estudiantes suizos y alemanes acaban de ingresar en las universidades y escuelas técnicas superiores. Apartado de la enseñanza, pero no de la Ciencia, durante muchos años, en los que adquirió la nacionalidad suiza, trabajó al servicio del Gobierno suizo y, el año 1905, publicó el primer trabajo que contiene la teoría de la relatividad restringida. Un año más tarde ideó el principio de la relatividad general y la teoría de la gravitación y, poco después, fue requerido por Alemania para desempeñar el cargo de jefe de trabajos de física en la Universidad de Berlín.

Einstein es un hombre de estatura elevada, cabellera gris y abundante y mirada soñadora. Amable y humilde hasta hacer olvidar a su interlocutor la excepcionalidad de su persona. Después de hablar con él, empleando el mayor de los respetos que se puede tener por un hombre, al alejarse queda en la conciencia la sensación de que no se han tenido todas las atenciones que se merece y que su hermosa bonhomía nos ha hecho tomarnos excesivas libertades.

Dentro del campo de la Ciencia, sus aficiones y aptitudes le llevan lejos de la experimentación con sus propias manos. Esto no quiere decir, de ninguna manera, que desprecie el hecho experimental; muy al contrario, ha fundamentado su teoría precisamente en los resultados más delicados de las más exactas experiencias. Grosso modo, puede decirse que las teorías relativistas explican con más o menos exactitud los hechos conocidos, pero la relatividad permite aclarar las diferencias, muchas veces insignificantes pero importantísimas para la Ciencia, entre la experimentación y la teoría.

Como los fenómenos que explica la física tienen lugar en el tiempo y en el espacio, para estudiarlos y conocerlos es preciso poder fijar en qué punto del espacio y en qué tiempo se verifican. Para conocer el tiempo, disponemos de los relojes, y para determinar un punto en el espacio, los físicos recurren a un sistema de coordenadas del que nos podemos, fácilmente, formar una idea suponiéndonos situados en una ventana practicada en una pared sin límites; de esa manera, cualquier punto en el espacio queda perfectamente fijado al saber a cuántos metros se encuentra de la pared y a qué distancia, a derecha o izquierda, por arriba o por abajo, está situado. Por tanto, para saber la situación de un punto en el espacio, es preciso conocer tres medidas, lo que suele expresarse diciendo que el espacio tiene tres dimensiones. En el campo de la mecánica se ha afirmado, hace ya tiempo, que para el estudio de las leyes mecánicas es indiferente el sistema de coordenadas, es decir, los resultados del estudio son siempre los mismos, imaginemos tantas paredes y ventanas como queramos, aún teniendo un movimiento de translación, siempre y cuando se muevan en línea recta y a velocidad constante. Este es el principio mecánico de relatividad, conocido con exactitud mucho antes de Einstein. Advertimos ahora que todas las leyes de la mecánica, cuya expresión, como acabamos de exponer, es independiente de todo movimiento rectilíneo y uniforme del sistema de coordenadas, han sido formuladas admitiendo que ni el funcionamiento de los relojes ni las dimensiones de los cuerpos rígidos experimentan modificaciones cuando se mueven en el espacio; algo que nos suena tan natural que es difícil dudar de su evidencia.

No obstante, si lo admitimos absolutamente, los fenómenos electromagnéticos, que se han estudiado profundamente en estos últimos años, contradicen la hipótesis mecánica de la relatividad y, al mismo tiempo, adquieren una complicación extraordinaria porque resulta que las leyes de estos fenómenos varían arbitrariamente según el sistema de coordenadas con el que hayan sido estudiadas. Cuesta trabajo y obliga a forzar el cerebro de una manera que solo puede hacer una inteligencia privilegiada: pensar que un segundo y un metro varíen de magnitud según la velocidad a la que se mueva el observador que los mide es difícil, y más difícil todavía es aceptar que las leyes naturales sean tan arbitrarias que dependan del sistema de coordenadas que, en número infinito, se pueden tomar para estudiarlas. La Naturaleza es única, y es preciso encontrar esta unidad en las leyes naturales; aceptar que no existen equivale a negar toda ley de la Naturaleza y, por tanto, a destruir la Ciencia. Por evidentes que parezcan la rigidez de los cuerpos y la constancia del tiempo, nadie ha podido probarlas; en cambio, al prescindir de estos conceptos, y es aquí donde se encuentra la formidable labor de Einstein, el principio de relatividad mecánica se extiende a todos los fenómenos conocidos, ya sean mecánicos, ópticos o electromagnéticos.

Puesta la atención en este punto, la tarea de revisar los fenómenos físicos, teniendo en cuenta la no rigidez de los cuerpos y la variabilidad del tiempo, para deducir las leyes naturales, es de una dificultad tan extraordinaria que solo podría realizarla un hombre todavía más extraordinario; ese hombre ha resultado ser Einstein, el fruto más hermoso de la cultura actual.

Para hacerse una idea de los obstáculos que ha tenido que superar, piensen tan solo en que si la longitud de una recta varía al cambiar de posición, los lados de un triángulo denominado como equilátero no serían iguales, la suma de sus ángulos no equivaldría a dos líneas rectas y, por lo tanto, la geometría clásica, la euclidiana, la que hemos estudiado en la escuela y en la Universidad, no sirve ya para la nueva ciencia. Nos encontramos, pues, sin herramientas y ante una difícil tarea, porque nos obliga a apartar de nuestro cerebro conceptos muy arraigados y con los que llevamos trabajando más de veinte siglos.  Dicho esto, comprenderá el lector que el interés demostrado en todo el mundo por la figura y obra de Einstein, lejos de ser exagerado, no es más que una pálida muestra de lo que debería ser si el estudio de la Relatividad no fuera tan difícil y pudiera ser realizado por un número considerable de personas. Las matemáticas, que hoy en día se enseñan en todas partes, siendo indispensables, no son suficientes para comprender la física relativista y, por lo tanto, la relatividad no podrá ser esencialmente conocida por los hombres de cultura universitaria hasta que la enseñanza de las matemáticas se haya adaptado a las nuevas necesidades de esta novísima ciencia.

Se debe observar que las deformaciones de un cuerpo animado son muy pequeñas para las velocidades ordinarias. Por ejemplo: la disminución de la longitud de un metro que se mueve a una velocidad de 500 kilómetros por hora, superior a la del más rápido de los aeroplanos actuales, es de una billonésima de centímetro, cantidad absolutamente inapreciable. Por eso las leyes de la mecánica clásica son lo suficientemente aproximadas como para poder considerarlas exactas en la mayoría de los casos. No ocurre lo mismo cuando las velocidades que intervienen en el problema son comparables a la de la luz, que es de 300.000 kilómetros por segundo. Por ejemplo, el movimiento de los astros, en general, puede estudiarse suponiendo como cierta la ley de Newton, según la cual los cuerpos se atraen proporcionalmente a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, porque la velocidad a la que se mueven es relativamente pequeña. Las dificultades aparecen únicamente con el planeta Mercurio, el que se encuentra más cerca del sol y cuya velocidad es mucho más grande que la de la Tierra. Los astrónomos, con la ley de Newton, no podían explicar el desplazamiento del perihelio de Mercurio, mientras que para el resto de planetas se encontraba una concordancia exacta entre los cálculos y las observaciones. Einstein, con ayuda de su teoría, calcula de nuevo el desplazamiento del perihelio de Mercurio y lo encuentra exactamente igual al que se estaba observando. Fue este un éxito notabilísimo que atrajo, por primera vez, la atención de los sabios hacia la teoría de la relatividad.

Quizá pensará el lector que para la humanidad tiene un interés muy secundario el estudio del movimiento de un planeta tan alejado de la Tierra como Mercurio, que se mueve a una velocidad incomparablemente superior a todas las que puede realizar el ser humano. Suponiendo que nuestros aeroplanos consiguieran llegar a la velocidad de 500 kilómetros por hora, las correcciones que en las leyes de su movimiento pudiera introducir la teoría relativista serían tan pequeñas que no tendríamos medios para comprobarlas. No obstante, debemos recordar al lector que en la Tierra existen movimientos todavía más rápidos que el de Mercurio alrededor del sol: efectivamente, como ya hemos explicado en las páginas de esta REVISTA, la materia está constituida por átomos formados por un núcleo de electricidad positiva rodeado de electrones que giran a velocidades formidables, del mismo modo que los planetas giran en torno al sol. Los electrones tienen también su perihelio, y las leyes de su movimiento interesan a físicos y químicos de una manera extraordinaria, ya que conociéndolas se puede llegar a deducir la estructura íntima de los átomos, y conociendo esta, se podría esperar realizar, algún día, la transmutación de los elementos soñada por los alquimistas, cuya importancia práctica no es necesario remarcar, y otras cosas todavía más interesantes para el progreso humano. Ahora bien, si en los átomos intervienen velocidades tan altas, es evidente que su estudio solo puede emprenderse con la ayuda de la teoría de la relatividad, cosa que ha realizado ya, y con resultado fructíferos, el físico de Múnich A. Sommerfeld al estudiar lo que él denomina estructura fina de los espectros.

Otra de las consecuencias de las teorías relativistas es que masa, materia y energía son una misma cosa. Por tanto, la luz, que es energía, debe tener las propiedades de la materia, entre ellas la de pesar, hecho que también ha sido plenamente comprobado. ¿Pensará el lector que tampoco esto tiene importancia práctica? ¿Dirá, también, que para nuestra vida representa muy poco que un rayo de luz, al pasar cerca del sol, sea atraído por este astro, como lo sería una piedra, y se desvíe de su camino recto? A quien así piense, le rogamos que preste atención a lo que sigue: la energía es materia, y la materia energía, de tal manera que en la teoría einsteniana de la relatividad cada gramo de materia equivale a 900 trillones de ergios, o sea 21,5 billones de calorías, que es el calor que se puede obtener quemando 2680 toneladas de carbón. Por tanto, si llegase a ser posible la conversión de la materia en energía, tal y como hoy quemamos carbón y lo convertimos en anhídrido carbónico para obtener calor, el hombre podría disponer de una fuente inagotable y fantástica de energía, cosa que nadie dudará de su incalculable importancia para la humanidad. Todavía estamos muy lejos del día en que pueda soñarse con la resolución a este magno problema, pero es casi seguro que la energía aparentemente inagotable del sol que irradia anualmente 4·10³³ (un 4 seguido de 33 ceros) calorías pequeñas proviene de una transformación de la misma materia que lo constituye.

Para hacernos una idea de cómo concebimos actualmente la posibilidad de obtener energía mediante la transformación de la materia, recordemos que el átomo de helio está constituido por la unión de los materiales contenidos en cuatro átomos de hidrógeno; es decir, para cuatro cargas eléctricas elementales positivas y otras tantas negativas. Si el átomo de helio pesa cuatro unidades, el hidrógeno pesa 1,008, resultando que al unirse los átomos de este elemento para formar el helio, se pierden 0,008 gramos de materia por cada gramo de hidrógeno, y como en la Naturaleza no se pierde nada, forzosamente esta materia desaparecida debe de haberse transformado en energía. Es fácil calcular que cada gramo de hidrógeno, al transformarse en helio, produce por este motivo 174 mil millones de calorías, cantidad fantástica si se compara con la que produce la combustión de un gramo de carbón, aproximadamente unas 8000 calorías. Por tanto, si bajo las calderas de nuestras máquinas de vapor pudiéramos realizar la transformación anterior, con un gramo de hidrógeno podríamos tener la energía para la que hoy necesitamos quemar 21,8 toneladas de carbón. El problema es, pues, de una importancia capital. Hasta ahora ha sido imposible verificar una transformación de este tipo, es decir, condensar átomos para obtener otros más complejos; no obstante, no se puede hablar, de ninguna manera, de una imposibilidad absoluta, ya que, según todas las probabilidades, algo parecido es lo que sucede en el sol y, además, ya se comienza a saber desintegrar átomos, es decir, a verificar la transformación contraria.

La actividad científica de Einstein no se limita a la teoría de la relatividad, sino que se extiende a otros dominios de la física donde su obra, si bien es menos brillante, no deja de presentar una grandísima importancia. El estudio de los cuerpos considerados como un sistema de moléculas con existencia independientes de una complejidad extraordinaria, y Einstein ha dejado para siempre una prueba más de su inteligencia privilegiada, demostrando la ley a la que obedece el movimiento de una partícula sometida a los choques de las moléculas del líquido en que está sumergida, a la que ha denominado movimiento browniano. Gracias a esta ley ha sido posible determinar, por ejemplo, el número de moléculas, extraordinariamente elevado, que hay en la unidad de masa de un cuerpo. Así se ha calculado que un gramo de agua está constituido por cerca de 40 mil trillones de moléculas.

Para no cansar al lector, no insistiremos sobre otros descubrimientos realizados por el Dr. Einstein, ni tampoco hablaremos de los problemas a los que actualmente dedica su atención. En su tarea le ayudan una legión de hombres de ciencia repartidos por todo el mundo, y los frutos recogidos son tan abundantes y ricos como suelen ser los que dan las tierras vírgenes. De España solo puede decirse que ninguna de las personas obligadas a hacer ciencia en este país ha publicado nunca ni el más pequeño trabajo de investigación fundamentado en la teoría relativista, y únicamente el Dr. A. de G. Rocasolano ha podido decir a Einstein que, ya en el año 15, en su laboratorio de la Universidad de Zaragoza, estaba trabajando en la comprobación de la fórmula einsteniana del movimiento browniano. Para el fin de fiesta que la visita a España de Einstein ha ocasionado, los periodistas y, aunque sea vergonzoso el decirlo, muchos profesores, han inventado la historia (camelo que se dice en buen castellano) de que la teoría de la relatividad es imposible de entender: excusa hipócrita y excelente para olvidar la existencia de este formidable avance científico, y ello el mismo día en que Einstein atravesó los Pirineos.

Fotografía:

PROF. ANTONIO RIUS

Traducido del catalán por Pedro J. Ruiz Zamora