Recordando a Einstein

Decía Paul Valéry:  “Universo está construido según un plan cuya profunda simetría está presente de algún modo en la estructura interna de nuestro intelecto.” Heisenberg hablaba de “la simplicidad y la belleza de los esquemas matemáticos que la Naturaleza nos presenta.” Poincaré nos decía: “Para hacer ciencia, es necesario algo más que la pura lógica”, y quería con estas palabras identificar este elemento adicional como la intuición, , que supone “el sentido de la belleza matemática”. Paul Dirac, el físico teórico inglés (que ocupara el sillón de Newton y que ahora tiene Stephen Hawking) cuya descripcón relativista y mecanocuántica del electrón está a la altura de las obras maestras de Einstein y Bohr, llegó hasta sostener que “más importante que nuestras ecuaciones se ajusten a los experimentos es que sean bellas”.

Está claro, amigos míos que, la Belleza está presente en nuestras mentes y, eso es así por el simple hecho de que el Universo está hecho de Belleza de muchas clases. El sentido de la belleza es muy variado y, los físicos, por ejemplo, se refieren a la belleza de una ecuación cuando ésta nos dice muchas cosas con una gran economía de guarismos, por ejemplo: E = mc², nunca con tan escueta ecuación se pudo decir tanto y tan profudo por sus muchos significados que van más allá de la igualdad de la materia y la energía.

Representación artística de la explosión de la supernova SN 2006gy, situada a 238 millones de años luz. De ser válido el principio de acción a distancia,  las perturbaciones de origen gravitatorio.

En estos simples y escuetos guarismos matemáticos, Einstein nos dejó una de las  muestras más profundas del pensamiento humano, y, a partir de aquí, se pueden deducir tantas cosas que, después de un siglo de haberlo publicado, aún continúa dando sorpresas y diciéndonos cosas del Universo que no sabíamos. En ella se nos habló de los Agujeros Negros, los Agujeros de Gusano, de la contracción final de las estrellas bajo el peso de sus propias masas y, de tantas cosas más…

“Una vez que se ha reconocido la validez de este modo de pensamiento, los resultados finales parecen casi sencillos; todo estudiante inteligente puede comprenderlos sin mucha dificultad. Pero los años de búsqueda en la oscuridad de una verdad que uno instuye pero no puede expresar, el intenso deseo y las alternancias de confianza en sí mismo y de duda, hasta que uno llega a la comprensión, sólo los conoce quien los ha experimentado por sí mismo.”

Así se expresaba Einstein cuando al fín, pudo plasmar esa ecuación de arriba que plasmaba sus pensamientos y nos dibujaba un universo en el que, la Graverdad, era la dueña del macrocosmos, la encargada de mantener unidos a las galaxias en los cúmulos, las estrellas en las galaxias, y, a los planetas orbitando alrededor de sus estrellas. También nosotros, seres mortales, estamos supeditados a esa ecuación.

La Relatividad de Einstein hizo posible abordar velocidades muy superiores (la de c que marcaba el límite al que cuqlquier cosa se puede mover dentro de nuestro Universo. Nunca esa velocidad podría ser superior a la velocidad de la luz en el vacío), distancias mucho mayores y las más furiosas energías que en el universo más vasto de las galaxias y las estrellas masivas aspirantes a futuros agujeros negros.

                                                                     ¿Qué será esa Corriente de chorro emanando del centro de una galaxia?

Einstein logró alcanzar una expansión  muy grande en el campo de la Ciencia y, tanto el la Física como en la Cosmología, dejó el listón tan alto que, de momento, es el límite a nuestros conocimientos…en muchos aspectos. Él ignoró elconcepto de Espacio y Tiempo absoluto de Newton que no tenía relación con nada externo, era algo local y provinciano que siempre permanecía igual e inmutable, y, Einstein, no veía así el Universo, su Universo era dinámico y cambiante, mientras que el tiempo era relativo.

Einstein, en realidad, contó con muchas ayudas, y pasando por la teoría de Mach, el experimento de Michelson-Morley, la constracción de Lorentz-FitzGerald, Algún de talle de Poincaré, Maxwell, Riemann, y algunos otros que, por separado, habían dejado sus ideas sueltas y sólo él, Einstein, supo ver lo que quería transmitir el conjunto de ideas de aquellos grandes hombres de la Ciencia. Por fín apareció la primera de sus versiones de la Relatividad, la Especial y, años más tarde la completó con la General. Ambas partes, conforman una de las muestras más notables del pensamiento.

Se ha hablado tanto de este personaje que, contar aquí su vida y detalles particulares no parecen venir al caso, es su parte de científico la que más nos puede interesar y, aparte de su Teoría de la Relatividad, tampoco es despreciable su contribución a la Mecánica cuántica a la que después combatió con ardor, decía que aquello era un mundo extraño y que no se ajustaba al mundo real.

La Relatividad de Einstein arrojó lejos su red, incluyendo no sólo el estudio de la luz, el espacio y el tiempo, sino también el de la materia. La teoría deriva su impacto universal del hecho de que el electromagnetismo no sólo se halla implicado en la propagación de la luz sino también en la arquitectura de la materia. El electromagnetismo es la fuerza que mantiene los electrones en sus órbitas alrededor de las partículas nucleares para formar átomos, une los átomos para formar moléculas y enlaza las moléculas para formar objetos.

Representaciones de la terpenoide, atisano, 3D  (centro izquierda) y 2D (derecha). En el modelo 3D de la izquierda, los átomos de Carbono están representados por esferas grises; las blancas representan a los átomos de Hidrógeno  y los cilindros representan los enlaces. El modelo es una representación de la superficies molecular, coloreada por áreas de carga eléctrica positiva (rojo) o negativa (azul). En el modelo 3D del centro, las esferas azul claro representan átomos de carbono, las blancas de hidrógeno y los cilindros entre los átomos son los enlaces simples.

Pero, sigamos con Einstein que, en su primer artículo demostró que la masa inercial de un cuerpo aumenta cuando absorbe energía. Se sigue de ello que su masa disminuye cuando irradia energía. Esto es verdadero, no solo para una nave espacial que se desplazara hacia las estrellas, sino también para un objeto en reposo. Por ejmplo, una máquina fotográfica pierde algo de masa (muy poco) cuando el flash se dispara y suelta energía que absorbe la gente que se está fotografiando y, como consecuencia, sus masas aumentan (muy poco también). Masa y energía son intercambiables, y la energía electromagnética realiza la conexión entre ambas.

Una moderna nave espacial camino de las estrellas, moviéndose a una velocidad cercana a la de la luz, vería aumentada su masa al mismo tiempo que ralentizaría el tiempo para sus ocupantes. El Tiempo dentro de esta nave transcurre más lento que en la Tierra que la vió partir.

Einstein al contemplar este hecho, llegó a la conclusión de que la energía y la masa inercial son la misma cosa, y expresó su identidad en la ecuación L/V², o, mejor en m = E/c², aunque la más famosa es la versión E = mc². Así que, contemplado desde este punto, la materia resultaría ser una especie de energía congelada en forma de materia que es la que la contiene. En las manos de los astrofísicos esta simple ecuación sirvió para utilizarla en los descubrimientos de los procesos termonucleares que dan energía a nuestro Sol y a todas las estrellas.

Esquema de trayectorias de luz en una lente gravitatoria. Las imágenes de objetos distantes adquieren forma de arcos rodeando el objeto masivo intermedio. Esta posibilidad fue predicha por Einstein y así fue confirmada. Hoy el sistema se urtiliza por los Astrónomos para contemplar objetos lejanos.

                                            Simulación del efecto de lente gravitatorio (agujero negro), pasando por una galaxia de fondo.

Es la formación conocida como la Cruz de Einstein cuatro imágenes del mismo cuásar lejano aparecen alrededor de una galaxia en primer plano debido a las lentes gravitacionales fuertes.

En Astrofísica una lente gravitatoria, también denominada lente gravitacional, se forma cuando la luz procedente de objetos distantes y brillantes como quasares se curva alrededor de un objeto masivo (como una galaxia masiva) situado entre el objeto emisor y el receptor.

Las lentes gravitacionales fueron predichas por la teoría de la Relatividasd General de Einstein. En el año 1919, se pudo probar la exactitud de la predicción. Durante un eclipse solar,  el astrónomo Arthur Eddintong observó cómo se curvaba la trayectoria de la luz proveniente de estrellas distantes al pasar cerca del Sol, produciéndose un desplazamiento aparente de sus posiciones. Los fenómenos de lentes gravitatorias pueden utilizarse para detectar la presencia de objetos masivos invisibles, tales como agujeros negros e incluso de planetas extrasolares.

Hay tres clases de fenómenos de lente gravitacional:

1. Fuerte: distorsiones fácilmente visibles tales como formación de anillos de Einstein, arcos y múltiples imágenes.
2. Débiles: distorsión débil de los objetos de fondo que puede ser detectada únicamente analizando un gran número de los objetos de fondo.
3. Microlente: sin distorsión aparente en la forma pero con variaciones débiles de la intensidad de luz de los objetos de fondo.

Una lente gravitacional actúa en todo tipo de radiación electromagnética y no únicamente en luz visible. De hecho, este tipo de lentes carecen de aberración cromática, es decir, su efecto no depende de la longitud de onda de la luz sobre la que actúan, sino que es igual para todos los rangos del espectro electromagnético, sea éste óptico, infrarrojo, ultravioleta o cualquier otro. Esto permite poder analizar los objetos amplificados por la lente mediante las técnicas habituales de fotometría o espectroscopía astronómicas. Efectos de lentes gravitacionales han sido propuestos sobre la radiación de microondas y sobre algunas observaciones de radio y Rayos X,

En ningún momento de la Historia humana se hallará una labor del intelecto más tenaz y heroica que el difícil viaje de Einstein hacia la relatividad general y la comprensión del mundo que nos acoge y, sobre todo, que haya dado tanta rentabilidad ni una mayor recompensa.

emilio silvera

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