[Hist_Divert] Einstein no comprendió su propia revolución

 
 

vía Ciencia Kanija de Kanijo el 11/03/08

Pensó que los agujeros negros y la mecánica cuántica eran demasiado extraños para ser verdad.

Albert Einstein — creador de la relatividad, padrino de la física cuántica, maestro del espacio-tiempo — tenía un pequeño problema que le persiguió durante toda su carrera: falta de visión.

Puede parecer extraño cargar las tintas contra el mayor visionario científico de los tiempos modernos, pero incluso Einstein tenía sus límites. A pesar de los extraordinario saltos intuitivos que realizó, a menudo era incapaz él mismo de ver más allá de su entendimiento básico. Como resultado, muchas de las ideas más sorprendentes asociadas con la Teoría de la Relatividad no fueron desarrolladas por Einstein sino por otros científicos que interpretaron su trabajo. En la física cuántica, también, Einstein estableció los conceptos fundamentales pero inicialmente falló al darse cuenta de dónde llevarían. Y en el final, la grandiosa búsqueda de una teoría que unificase toda la física, simplemente nunca se movió más allá de las matemáticas y ciencia que había aprendido durante sus años de estudiante.

Lo que es más sorprendente, Einstein se resistió a las implicaciones totales de su trabajo incluso después de ser él mismo el que apuntase tales implicaciones. Buscó repetidamente rebajar las interpretaciones de muchos de sus colegas o explicarlas con excusas porque parecían demasiado absurdas para ser ciertas. Estos rechazos recuerdan las palabras de Arthur Eddington, un brillante físico británico y uno de los defensores más infatigables de Einstein: “No sólo el universo es más extraño de lo que imaginamos, es más extraño de lo que podemos imaginar”. Una de las mentes más expansivas de la historia no encajó la extrañeza sin límites de la naturaleza.

Casi al terminar Einstein su artículo de 1905 introduciendo la Teoría de la Relatividad Especial, encontró que sus ideas tomaban vidas por sí mismas. El artículo arrojaba cómo el movimiento de un observador a través del espacio afecta a su movimiento a través del tiempo (para alguien viajando a casi la velocidad de la luz, el tiempo se frena hasta arrastrase), pero no dijo nada sobre tratar el tiempo como una cuarta dimensión en un continuo de espacio-tiempo. Tal concepto, que hoy los estudiantes aprenden como la quintaesencia de Einstein, en realidad fue trabajo del matemático alemán Hermann Minkowski. Einstein quedó al principio desconcertado por la elaboración de Minkowski de su teoría, quitándosela de encima como una “erudición superflua”. Sólo años más tarde reconoció el espacio-tiempo como integral a la relatividad especial y a la maravillosa Teoría de la Relatividad General que siguió.

Después de que Einstein publicase la versión definitiva de la relatividad general en 1916, de nuevo encontró que su teoría estaba llena de rarezas que no esperaba ni aceptaba. Sólo meses más tarde, Karl Schwarzschild, un físico de 42 años que sirvió en el ejército alemán durante la Primera Guerra Mundial, aplicó con éxito las abstractas ecuaciones de Einstein del espacio-tiempo a un problema físico real, modelando la geometría del espacio alrededor de una estrella. Su solución impresionó a Einstein. Aunque Einstein expresó una honda preocupación: Los cálculos de Schwarzschild demostraban que si la masa de la estrella estaba comprendida en un volumen lo bastante pequeño, las ecuaciones de Einstein se volvían locas. El tiempo de detenía; el espacio se hacía infinito. Los físicos lo llaman singularidad, un lugar donde las leyes normales de la naturaleza colapsan. Schwarzschild había tropezado con la primera pista de que los agujeros negros podían existir.

Durante años nadie puso mucha atención en el descubrimiento de Schwarzschild, pero en 1939 Einstein intentó refutar la molesta singularidad. Argumentó que una estrella no podría existir bajo las condicionas descritas por Schwarzschild porque el material de su interior habría alcanzado velocidades orbitales que igualarían la velocidad de la luz. Pero Einstein asumió que la estrella tenía que permanecer estable, mientras que el universo está lleno de objetos que explotan o colapsan de forma violenta. En ese mismo año, J. Robert Oppenheimer — el físico que pronto dirigiría el Proyecto Manhattan — y uno de sus estudiantes demostraron que las estrellas altamente masivas podrían implosionar bajo su propia gravedad, haciéndose más densas y más extremas hasta que la gravedad atrapase incluso a la luz. Así es exactamente como los astrónomos creen que se forman la mayoría de agujeros negros.

No mucho después del descubrimiento de Schwarzschild llegó otra predicción incluso más problemática para la relatividad general. Como la mayoría de científicos de su época, Einstein estaba convencido de que el universo (estrellas incluidas) era estático y eterno. Por lo que supuso un impacto cuando, en 1922, un desconocido físico y meteorólogo ruso llamado Alexander Friedmann demostró que la teoría que era una obra maestra de Einstein describía un universo que colapsaría sobre sí mismo o se expandiría. Einstein inicialmente rechazó los análisis de Friedmann como sospechosos, reconsiderándolo luego y juzgando que los resultados podrían ser matemáticamente correctos pero físicamente irrelevantes. Para arreglar lo que parecía ser un fallo en la relatividad general, Einstein ajustó sus ecuaciones añadiendo un factor conocido como constante cosmológica — un tipo de fuerza antigravitatoria — de tal forma que las ecuaciones arrojaban un cosmos inamovible.

Hasta casi una década más tarde Einstein no reconoció su error. En 1929 el astrónomos estadounidense Edwin Hubble descubrió que todas las galaxias parecían estar alejándose unas de otras a tremendas velocidades. El universo no era estático; se expandía, justo como había sugerido la relatividad general. Dos años más tarde Einstein denunció públicamente su constante cosmológica. Si hubiese confiado en Friedmann —si hubiese confiado en su teoría — allá en 1922, podría haber predicho que el universo se expandía, y no habría tenido que rectificar para ajustar su teoría tras el descubrimiento de Hubble.

“Einstein estaba furioso consigo mismo”, dice Carlo Rovelli, físico de la Universidad del Mediterráneo en Marsella, Francia. “Podría haber dicho, ‘Mi teoría dice esto, por lo que predigo que el universo se está expandiendo’. Pero no tuvo el coraje para decirlo”.

En un giro inesperado, Einstein también falló al apreciar el significado de la constante cosmológica que descartó. Posteriores investigaciones vieron que podría existir incluso aunque el universo no fuese estático. En 1998 los astrónomos descubrieron que la razón de expansión estaba incrementándose, dirigida por una fuerza repulsiva desconocida. Los físicos llamaron a esta fuerza energía oscura, y parece comportarse exactamente como la constante cosmológica. El ajuste matemático desechado por Einstein puede por tanto ser crucial para comprender el destino del universo.

Los problemas de Einstein con la relatividad no fueron nada en comparación con la postura apasionada con la que rechazó el legado de sus ideas en la física cuántica. En los primeros años del siglo XX, cuando la mayoría de físicos aún pensaban en la luz como una onda, Einstein fue uno de los pocos que creyó en partículas de luz, o fotones, e intentó ver cómo la luz podría tener ambos aspectos de onda y partícula. Durante una charla en 1909 en Salzburgo, Austria, dijo, “Más o menos imagino cada punto singular [de luz] como rodeado por un campo de fuerza el cual tiene esencialmente el carácter de una onda plana”. En 1921 ganó en Premio Nobel — el único — por explicar el efecto fotoeléctrico, en el cual las partículas de luz expulsan electrones desde la superficie de una sustancia. Este es el principio que explotan las células solares hoy.

A pesar de su apoyo inicial a la naturaleza cuántica de la realidad, en los años 20 había comenzado a proclamar serias dudas sobre la teoría. Objetó que la aparente aleatoriedad de la mecánica cuántica con la famosa afirmación de que Dios no juega a los dados con el universo. La naturaleza estadística de la realidad a nivel subatómico está, sin embargo, bien establecida ahora. Einstein estaba equivocado.

Una razón fundamental para la desconfianza de Einstein en la física cuántica concernía a la asombrosa propiedad que reconoció antes que ninguna otra: Permitía interacciones instantáneas entre dos objetos, sin importar los lejanos que pudiesen estar. En este caso su visión era correcta, pero su comprensión falló el tiro.

En un artículo de 1935 titulado “Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? (¿Puede la descripción de la realidad mecánico cuántica ser considerada completa?)” Einstein y sus dos colegas, Nathan Rosen y Boris Podolsky, presentaron lo que consideraron un golpe fatal a la interpretación predominante de la teoría cuántica. Argumentaron que en principio sería posible preparar cuidadosamente dos partículas cuánticas — digamos, dos electrones — de tal forma que las propiedades de los dos electrones estuviesen vinculadas, o “entrelazadas”. De acuerdo con la teoría cuántica, una partícula puede ocupar simultáneamente distintos estados a la vez, fijando un único estado sólo cuando se observa. Con dos partículas entrelazadas, Einstein y sus colegas argumentaron, que la mecánica cuántica predecía que observar las propiedades de un electrón instantáneamente determinaría las propiedades del otro, incluso si los dos electrones estuviesen en puntos opuestos del universo. En otras palabras, la mecánica cuántica permitía interacciones instantáneas, una violación de las leyes de la relatividad especial, por no mencionar el sentido común.

Einstein estaba convencido de la lo que llamó “acción fantasmal a distancia” era el resultado de alguna ley de la naturaleza aún por descubrir, y que una teoría mejor explicaría el misterio sin recurrir a una física más rápida que la luz. Pero desde la muerte de Einstein en 1955, las interacciones instantáneas fantasmales que desprestigió se han demostrado repetidas veces como reales. Incluso pueden abrir la puerta a una forma de teletransporte (ver “¿Teletransporte? Muy posible. Lo siguiente: El viaje en el tiempo” de Michio Kaku). Si una teoría más fundamental reemplazará alguna vez a la mecánica cuántica aún es una cuestión abierta, pero el consenso de hoy es que tal teoría mantendría la extraña interconexión que Einstein encontró tan objetable.

En la mecánica cuántica así como en la cosmología, Einstein estaba tan confundido por las ideas que otros investigadores derivaron de sus teorías que buscó una salida. “La idea de que pudiese haber algo que afectase a otra cosa instantáneamente en la otra cara de la Luna o en el otro extremo de la galaxia era para él algo como la telepatía, no física”, dice Antony Valentini, físico del Imperial College de Londres. “Vio que si creías que la teoría cuántica era la teoría final, eso es lo que tendrías. Por lo que pensó, ‘Olvida la teoría cuántica; vamos a intentar desarrollar una teoría mejor’”.

Einstein pasó gran parte de las tres últimas décadas de su vida buscando esta alternativa a la mecánica cuántica. Nunca tuvo éxito. “Por lo que la historia para la mayor parte del siglo XX fue que la gente pensó que los últimos esfuerzos de Einstein fueron estúpidos — ¿qué estaba haciendo dedicando trabajo a la teoría cuántica?”, dice Valentini. “Pero ellos no vieron lo que él había visto. No es que el resto de gente fuese más osada al aceptar la mecánica cuántica; simplemente no veían lo que llegaba”.

Ahora sabemos que los esfuerzos de Einstein por encontrar una Teoría de Campo Unificado estaban condenados porque no sabía nada sobre las dos fuerzas fundamentales del interior de los núcleos atómicos, fuerzas que se llegaron a comprender sólo tras su muerte. La búsqueda de una teoría que unifique toda la física aún continúa ocupando a miles de investigadores de todo el mundo. El espíritu, si no el estilo, de la búsqueda de Einstein de una Teoría de Campo Unificado sigue vivo.

Aún así, las conexiones erradas de Einstein sirven como advertencia a los físicos de hoy. ¿Están ellos, también, cegados por los límites de su visión, trabajando con una comprensión incompleta de algún aspecto fundamental de la naturaleza? “Sí, es perfectamente posible”, dice Rovelli. “Si miras la historia de la física, casi cada época ha tenido el sentimiento de ‘ahora lo sabemos todo’. Creo que lo que no sabemos es probablemente mucho mayor. Aún estamos muy lejos de conocer todos los ingredientes”.

Tal vez si Einstein hubiese vivido más podría haber llegado a aceptar la mecánica cuántica, haciendo las paces con su progenie científica menos bienvenida. “Es difícil de decir porque Einstein cambió su punto de vista muchas veces sobre muchos temas”, dice Rovelli. “Esta es la firma de un gran científico. Un gran científico no es alguien que cree en sus propias ideas; es alguien que no cree en sus propias ideas. Está listo para cambiar de opinión. Lo que hizo Einstein fue traer de vuelta a la ciencia a su verdadero espíritu, que es cambiar nuestra visión del mundo, no sólo explicar cosas. Einstein nos recuerda que lo que no sabemos es mucho más que lo que sabemos”.


Autor: Tim Folger
Fecha Original: 10 de marzo de 2008
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