Cuando Einstein tenía 26 años, calculó exactamente cómo debía cambiar la energía si el principio de la relatividad era correcto, y descubrió la relación E=mc2. Puesto que la velocidad de la luz al cuadrado (c2) es un número astronómicamente grande, una pequeña cantidad de materia puede liberar una enorme cantidad de energía. Dentro de las partículas más pequeñas de materia hay un almacén de energía, más de un millón de veces la energía liberada en una explosión química. La materia, en cierto sentido, puede verse como un depósito casi inagotable de energía; es decir, la materia es en realidad, energía condensada.
“¿Qué es el factor de Lorentz? (No es una fórmula mágica) Es una fórmula basada en trigonometría, que en relatividad especial, es trigonometría en la cuarta dimensión. Donde toma a “c”, como constante (en la cuarta dimensión).”
Einstein supo ver que las dimensiones más altas tienen un propósito: unificar los principios de la Naturaleza. Al añadir dimensiones más altas podía unir conceptos físicos que, en un mundo tridimensional, no tienen relación, tales como la materia y la energía o el espacio y el tiempo que, gracias a la cuarta dimensión de la relatividad especial, quedaron unificados.
Nuevos conceptos que desataron nuestra imaginación
Desde entonces, estos conceptos, los tenemos que clasificar, no por separado, sino siempre juntos como dos aspectos de un mismo ente materia-energía por una parte y espacio-tiempo por la otra. El impacto directo del trabajo de Einstein sobre la cuarta dimensión fue, por supuesto, la bomba de hidrógeno, que se ha mostrado la más poderosa creación de la ciencia del siglo XX. Claro que, en contra del criterio de Einstein que era un pacifista y nunca quiso participar en proyectos de ésta índole.
Si analizamos cada una de estas imágenes y ecuaciones, podemos sentir mareo de lo que significan, y, desde luego, en su momento, supuso una gran revolución en el mundo de la Física, vino a trastocarlo todo.
Einstein completó su teoría de la relatividad con una segunda parte que, en parte, estaba inspirada por lo que se conoce como principio de Mach, la guía que utilizó Einstein para crear esta parte final y completar su teoría de relatividad general. También Lorentz y Maxwell estaban presentes en la teoría.
Einstein enunció que, la presencia de materia-energía determina la curvatura del espacio-tiempo a su alrededor. Esta es la esencia del principio físico que Riemann no logró descubrir: la curvatura del espacio está directamente relacionada con la cantidad de energía y materia contenida en dicho espacio.
Esto, a su vez, puede resumirse en la famosa ecuación de Einstein, que esencialmente afirma:
Materia-energía determina la curvatura del espacio-tiempo
Esta ecuación engañosamente corta es uno de los mayores triunfos de la mente humana (me he referido a ella en otras muchas ocasiones). De ella emergen los principios que hay tras los movimientos de las estrellas y las galaxias, los agujeros negros, el Big Bang, y seguramente el propio destino del Universo.
Es curiosa la similitud que se da entre la teoría del electromagnetismo y la relatividad general, mientras que Faraday experimentó y sabía los resultados, no sabía expresarlos mediante las matemáticas y, apareció Maxwell que, finalmente formuló la teoría.
Einstein, al igual que Faraday, había descubierto los principios físicos correctos, pero carecía de un formulismo matemático riguroso suficientemente potente para expresarlo (claro que Faraday no era matemático y Einstein si lo era). Carecía de una versión de los campos de Faraday para la Gravedad. Irónicamente, Riemann tenía el aparato matemático, pero no el principio físico guía, al contrario que Einstein. Así que, finalmente, fue Einstein el que pudo formular la teoría con las matemáticas de Riemann.
Tensor métrico de Riemann y la Contracción de Lorentz
Einstein, como todos sabéis, se apoyo en otros muchos para formular sus teorías relativistas desde Mach, Maxwell y Lorentz hasta el propio Riemann. Sin embargo, fue él quien tuvo la chispa de ingenio de ver con claridad el significado de todos aquellos postulados que andaban sueltos por el mundo de la física y supo reunirlos en una teoría coherente y unificadora que, a lo largo del tiempo, ha sido demostrada de manera más que suficiente y aclaratoria.
En definitiva, podemos decir que Einstein nos trajo una nueva física y puso los cimientos de la Cosmología, algunos de sus logros están arrina en las imágenes y, además:
1. El movimiento Browniano:
Este descubrimiento, llevado a cabo en 1905, explica cómo el movimiento térmico de los átomos individuales puede llegar a formar un fluido.
2. El efecto fotoeléctrico:
También descubierto en 1905, explica la aparición de las corrientes eléctricas en ciertos materiales, cuando estos se ven iluminados por la radiación electromagnética.
3. La relatividad especial:
Se trata de otro aporte expuesto en 1905. Demuestra que la velocidad de la luz es constante, mientras que la posición y el tiempo dependen de la velocidad del cuerpo.
4. Equivalencia masa-energía:
Podría decirse que 1905 fue uno de sus mejores años. Sí, el descubrimiento de esta ecuación (‘E = m x c2’) también se dio en dicho año. La misma muestra cómo una partícula de masa posee una energía en reposo, distinta a la energía cinética y potencial. Se utiliza para explicar cómo se produce la energía nuclear.
5. La relatividad general:
Publicada entre 1915 y 1916, describe la aceleración y la gravedad como aspectos distintos de una misma realidad. Esta teoría, una de las más conocidas y aplaudidas, postuló las bases para el estudio de la cosmología y la compresión de las características esenciales del universo.
La obra de Einstein está revestida de grandes éxitos en el campo de la Física y de la Cosmología, y, hasta tal punto es así que, el Cosmos sería otro sin la teoría de la Relatividad General de cuyas ecuaciones -arriba reseñadas- aún se están obteniendo consecuencias mucho más allá de los agujeros negros.
También esa simple ecuación que, se está convirtiendo en uno de los mayores logros de la Humanidad, por su sencilles y simpleza en contraposición con su profundidad y complejidad en cuanto a los mensajes que encierra, como por ejemplo, el hecho de que dichas ecuaciones de campo de la teoría de Einstein emerjan como por encanto desde las profundidades de la Teoría de cuerdas. Sin que nadie las llame, allí aparecen.
¿Qué tienen estas ecuaciones? ¿Qué mensajes nos envía? ¿Qué secretos encierra?
emilio silvera
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