Al final del milenio,Mundo de la físicaLa revista realizó una encuesta en la que preguntaron a 100 de los principales físicos del mundo a quién consideraban los 10 mejores científicos de todos los tiempos. El científico número uno que identificaron fue Albert Einstein, con Sir Isaac Newton en segundo lugar. Más allá de ser el científico más famoso que jamás haya existido, Albert Einstein también es un nombre familiar, sinónimo de genio y creatividad sin fin.
Como descubridor de Especial y Relatividad general , Einstein revolucionó nuestra comprensión del tiempo, el espacio y el universo. Este descubrimiento, junto con el desarrollo de la mecánica cuántica, puso fin a la era de la física newtoniana y dio lugar a la era moderna. Mientras que los dos siglos anteriores se habían caracterizado por la gravitación universal y los marcos de referencia fijos, Einstein ayudó a marcar el comienzo de una era de incertidumbre, agujeros negros y 'acción aterradora a distancia'.
Vida temprana:
Albert Einstein nació el 14 de marzo de 1879 en la ciudad de Ulm, entonces parte del Reino de Wurttenmberg (ahora el estado federal alemán de Baden-Württemberg). Sus padres eran Hermann Einstein (vendedor e ingeniero) y Pauline Koch, que eran judíos asquenazíes no observantes, una comunidad extendida de judíos de habla yiddish que vivían en Alemania y Europa Central.
En 1880, cuando solo tenía seis semanas, la familia de Einstein se mudó a Munich, donde su padre y su tío fundaronFábrica electrotécnica J. Einstein & Cie(una empresa que fabricaba equipos eléctricos basados en corriente continua). En 1894, la empresa de su padre fracasó y la familia se mudó a Italia mientras Einstein permanecía en Munich para completar sus estudios.
Albert Einstein, a la edad de tres años (1882). Crédito: th.physik.uni-frankfurt.de
Educación:
En 1884, Albert Einstein asistió a una escuela primaria católica, donde permaneció hasta 1887. En ese momento, se trasladó al Luitpold Gymnasium, donde recibió su educación primaria y secundaria avanzada. Su padre había esperado que Einstein siguiera sus pasos y se dedicara a la ingeniería eléctrica, pero Einstein tenía dificultades con los métodos de enseñanza de la escuela y prefería el aprendizaje autodirigido al aprendizaje de memoria.
Fue durante una visita a su familia en Italia en 1894 que Einstein escribió un breve ensayo titulado 'Sobre la investigación del estado del éter en un campo magnético', que sería su primera publicación científica. En 1895, Einstein tomó el examen de ingreso al Politécnico Federal Suizo en Zürich, actualmente conocido como Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich (ETH Zúrich).
Aunque no cumplió con todos los requisitos, obtuvo calificaciones excepcionales en física y matemáticas. Siguiendo el consejo del director del Politécnico de Zúrich, asistió a la escuela cantonal de Argovia en Aarau, Suiza, para terminar su educación secundaria. Esto lo hizo entre 1895 y 1896, mientras vivía con la familia de un profesor.
En septiembre de 1896, aprobó el examen de salida de Suiza con calificaciones en su mayoría buenas, incluidas las mejores calificaciones en materias de física y matemáticas. Aunque solo tenía 17 años, se inscribió en el programa de diploma de enseñanza de matemáticas y física de cuatro años en el Politécnico de Zúrich. Fue allí donde conoció a su primera y futura esposa, Mileva Maric, de nacionalidad serbia y la única mujer entre los seis estudiantes de la sección de matemáticas y física.
Einstein, con su promoción de la escuela cantonal de Argovia de Aarau, Suiza, en 1895. Crédito: faculty.etsu.edu
Los dos se casarían en 1904 y tendrían dos hijos, pero se divorciarían en 1919 después de vivir separados durante cinco años. Posteriormente, Einstein se volvió a casar, esta vez con su prima Elsa Löwenthal, con quien permaneció casado hasta su muerte en 1939. También fue durante este tiempo cuando Einstein logró sus mayores logros científicos.
Logros científicos:
En 1900, Einstein recibió el diploma de enseñanza del Politécnico de Zúrich. Después de graduarse, pasó cerca de dos años buscando un puesto de profesor y adquirió la ciudadanía suiza. Finalmente, y con la ayuda del padre de su amigo y colega Marcel Grossmann, Einsten consiguió un trabajo en la Oficina Federal de Propiedad Intelectual en Berna. En 1903, su cargo se convirtió en permanente.
Gran parte del trabajo de Einstein en la oficina de patentes estaba relacionado con cuestiones sobre la transmisión de señales eléctricas y la sincronización eléctrico-mecánica del tiempo. Estos problemas técnicos aparecerían repetidamente en los experimentos mentales de Einstein, lo que eventualmente lo llevaría a sus conclusiones radicales sobre la naturaleza de la luz y la conexión fundamental entre el espacio y el tiempo.
Einstein en la oficina de patentes de Berna. Mientras trabajaba aquí, Einstein desarrollaría y escribiría sobre muchas de sus teorías más profundas. Crédito: th.physik.uni-frankfurt.de
En 1900, publicó un artículo titulado “Conclusiones de los fenómenos de capilaridad.”(“ Conclusiones de los fenómenos de capilaridad ”). Basándose en la teoría de la gravitación universal de Newton, propuso en este artículo que la teoría de que las interacciones entre todas las moléculas son una función universal de la distancia, en analogía con la fuerza de gravedad del cuadrado inverso. Más tarde se demostraría que esto era incorrecto, pero la publicación del artículo en el prestigiosoAnales de Física(Journal of Physics) atrajo la atención del mundo académico.
El 30 de abril de 1905, Einstein completó su tesis bajo la atenta mirada del profesor Alfred Kleiner, profesor de Física Experimental de la universidad. Su tesis, titulada 'Una nueva determinación de las dimensiones moleculares', le valió un doctorado en la Universidad de Zúrich.
Ese mismo año, en una explosión de energía intelectual creativa, lo que se conoce como su'Annus mirabilis'(año milagroso) - Einstein también publicó cuatro artículos innovadores sobre el efecto fotoeléctrico, el movimiento browniano, la relatividad especial y la equivalencia de masa y energía, que lo llamarían la atención de la comunidad científica internacional.
En 1908, fue nombrado profesor de la Universidad de Berna. Al año siguiente, después de dar una conferencia sobre electrodinámica y el principio de relatividad en la Universidad de Zúrich, Alfred Kleiner lo recomendó en la facultad para una cátedra recién creada en física teórica. Einstein fue nombrado profesor asociado en 1909.
Universidad de Zurich, donde Einstein fue profesor asociado desde 1909 hasta 1911. Crédito: zuerich.com
En abril de 1911, Einstein se convirtió en profesor titular en la Universidad Charles-Ferdinand en Praque, que era parte del Imperio Austro-Húngaro en ese momento. Durante su estadía en Praga, escribió 11 trabajos científicos, 5 de los cuales fueron sobre matemáticas de radiación y sobre la teoría cuántica de sólidos.
En julio de 1912, regresó a Suiza y a la ETH de Zúrich, donde enseñó sobre mecánica analítica y termodinámica hasta 1914. Durante su tiempo en la ETH de Zúrich, también estudió la mecánica del continuo, la teoría molecular del calor y el problema de la gravitación. En 1914, regresó a Alemania y fue nombrado director de la Instituto Kaiser Wilhelm de Física (1914-1932) y profesor de la Universidad Humboldt de Berlín .
Pronto se convirtió en miembro de la Academia de Ciencias de Prusia, y de 1916 a 1918 se desempeñó como presidente de la Sociedad Alemana de Física . En 1920, se convirtió en Miembro Extranjero de la Real Academia de las Artes y las Ciencias de los Países Bajos , y fue elegido Miembro Extranjero de la Sociedad de la realeza (ForMemRS) en 1921.
Situación de refugiado:
En 1933, Einstein visitó los Estados Unidos por tercera vez. Pero a diferencia de visitas anteriores, donde realizó ciclos de conferencias y giras, en esta ocasión sabía que no podría regresar a Alemania debido al auge del nazismo bajo Adolf Hitler. Después de realizar su tercera cátedra visitante de dos meses en universidades estadounidenses, él y su esposa Elsa viajaron a Amberes, Bélgica, en marzo de 1933.
Después de huir de la Alemania nazi en 1933, Einstein pasó un tiempo en Norfolk, Inglaterra, donde su amigo, el comandante Oliver Locker-Lamspon (mostrado arriba) organizó protección. Crédito: Bettmann / CORBIS
A su llegada, cuando se enteraron de que los nazis habían allanado su cabaña y confiscado su velero personal, Einstein renunció a su ciudadanía alemana. Un mes después, las obras de Einstein se contaban entre las víctimas de la quema de libros nazis, y fue incluido en una lista de 'enemigos del régimen alemán', con una recompensa de 5000 dólares por su cabeza.
Durante este período, Einstein se convirtió en parte de una gran comunidad de ex-patriotas alemanes y judíos en Bélgica, muchos de los cuales eran científicos. Durante los primeros meses, alquiló una casa en De Haan, Bélgica, donde vivió y trabajó. También se dedicó a ayudar a los científicos judíos a escapar de la persecución y el asesinato a manos de los nazis.
En julio de 1933, fue a Inglaterra por invitación personal de su amigo y oficial naval, el comandante Oliver Locker-Lampson. Mientras estaba allí, se reunió con el entonces miembro del Parlamento Winston Churchill y el ex primer ministro Lloyd George, y les pidió que ayudaran a sacar a los científicos judíos de Alemania. Según un historiador, Churchill envió al físico Frederick Lindemann a Alemania para buscar científicos judíos y colocarlos en universidades británicas.
Más tarde, Einstein se puso en contacto con líderes de otras naciones, incluido el primer ministro turco, Ismet Inönü, para pedir ayuda para el reasentamiento de ciudadanos judíos que huían de los nazis. En septiembre de 1933, escribió a Inönü solicitando la colocación de científicos judíos alemanes desempleados. Como resultado de la carta de Einstein, los invitados judíos a Turquía finalmente totalizaron más de 1,000 personas.
Albert Einstein con el director Jacques Feyder y el actor Ramon Novarro en los estudios MGM en 1931. Crédito: Bettmann / CORBIS
Aunque Locker-Lamspon instó al parlamento británico a extender la ciudadanía a Einstein, sus esfuerzos fracasaron y Einstein aceptó una oferta anterior del gobierno. Instituto de Princeton para estudios avanzados en Nueva Jersey para convertirse en un académico residente. En octubre de 1933, Einstein llegó a Estados Unidos y asumió el cargo.
En ese momento, la mayoría de las universidades estadounidenses tenían profesores o estudiantes judíos mínimos o nulos debido a las cuotas que limitaban el número de judíos que podían matricularse o enseñar. Estos expirarían en 1940, pero seguían siendo una barrera para que los científicos judíos estadounidenses participaran plenamente en la vida académica y recibieran una educación universitaria.
En 1935, Einstein solicitó la ciudadanía permanente en los Estados Unidos, que le fue otorgada en 1940. Permanecería en los Estados Unidos y mantendría su afiliación con el Instituto de Estudios Avanzados hasta su muerte en 1955. Durante este período, Einstein intentó desarrollar una teoría de campo unificado y refutar la interpretación aceptada de la física cuántica, sin éxito.
El Proyecto Manhattan:
Durante la Segunda Guerra Mundial, Einstein jugó un papel importante en la creación del Proyecto Manhattan, el desarrollo de la bomba atómica. Este proyecto comenzó después de que Einstein fuera abordado por un grupo de científicos dirigido por el físico húngaro Leó Szilárd en 1939. Después de escuchar sus advertencias sobre un programa de armas nucleares nazi, coescribió una carta al entonces presidente Roosevelt, advirtiéndole sobre el peligro extremo de tal arma en manos nazis.
Aunque era un pacifista que nunca había considerado la idea de utilizar la física nuclear para desarrollar un arma, a Einstein le preocupaba que los nazis poseyeran tal arma. Como tal, él y Szilárd, junto con otros refugiados como Edward Teller y Eugene Wigner, “consideraban su responsabilidad alertar a los estadounidenses sobre la posibilidad de que los científicos alemanes pudieran ganar la carrera para construir una bomba atómica, y advertir que Hitler estar más que dispuesto a recurrir a un arma así '.
La prueba nuclear Trinity, 16 de julio de 1945, fotografiada por Jack Aeby del Destacamento de Ingeniería Especial, Proyecto Manhattan, Los Alamos. Crédito: mbe.doe.gov
Según los historiadores Sarah J. Diehl y James Clay Moltz, la carta fue 'posiblemente el estímulo clave para la adopción por parte de Estados Unidos de investigaciones serias sobre armas nucleares en vísperas de la entrada de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial'. Además de la carta, Einstein utilizó sus conexiones con la familia real belga y la reina madre belga para tener acceso con un enviado personal a la Oficina Oval de la Casa Blanca, donde se reunió con Roosevelt para discutir personalmente el peligro.
Como resultado de la carta de Einstein y sus reuniones con Roosevelt, Estados Unidos inició el Proyecto Manhattan y movilizó todos los recursos necesarios para investigar, construir y probar la bomba atómica. En 1945, las potencias aliadas ganaron este aspecto de la carrera armamentista, ya que Alemania nunca había logrado crear un arma atómica propia.
Un pacifista total, Einstein más tarde llegaría a lamentar profundamente su participación en el desarrollo de armas nucleares. Como le dijo a su amigo Linus Pauling en 1954 (un año antes de su muerte): “Cometí un gran error en mi vida, cuando firmé la carta al presidente Roosevelt recomendando que se fabricaran bombas atómicas; pero había alguna justificación: el peligro de que los alemanes los hicieran '.
Teoría de la relatividad:
Aunque Einstein logró muchos logros importantes a lo largo de los años y es ampliamente conocido por su contribución al establecimiento del Proyecto Manhattan, su teoría más famosa es la que está representada por la ecuación simpleE = mc²(dóndeYes energía,metroes masa, yces la velocidad de la luz). Esta teoría revocaría siglos de pensamiento científico y ortodoxias.
Conferencia de Einstein en Berlín en 1921. Crédito: Ferdinand Schmutzer / Public Domain
Pero, por supuesto, Einstein no desarrolló esta teoría en el vacío, y el camino que lo llevó a concluir que el tiempo y el espacio eran relativos al observador fue largo y tortuoso. La eventual hipótesis de la relatividad de Einstein fue en gran parte un intento de reconciliar las leyes de la mecánica de Newton con las leyes del electromagnetismo (caracterizado por Ecuaciones de Maxwell y el Ley de fuerza de Lorentz ).
Durante algún tiempo, los científicos habían estado lidiando con las inconsistencias entre estos dos campos, que también se reflejaban en la física newtoniana. Mientras que Isaac Newton se había suscrito a la idea de un espacio y un tiempo absolutos, también se adhirió a Principio de relatividad de Galileo - el cual establece que:'Dos observadores que se muevan a velocidad y dirección constantes entre sí obtendrán los mismos resultados para todos los experimentos mecánicos'.
A partir de 1905, cuando Einstein publicó su artículo fundamental 'Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento“, El consenso de trabajo entre los científicos sostuvo que la luz que viaja a través de un medio en movimiento sería arrastrada por el medio. Esto, a su vez, significaba que la velocidad medida de la luz sería una simple suma de su velocidad.medianteel medio más la velocidaddeese medio.
Esta teoría también sostenía que el espacio estaba lleno de un 'éter luminífero', un medio hipotético que se creía necesario para la propagación de la luz por todo el universo. De acuerdo, este éter sería arrastrado o transportado dentro de la materia en movimiento. Sin embargo, este consenso dio lugar a numerosos problemas teóricos que, en la época de Einstein, habían quedado sin resolver.
El Prof. Albert Einstein pronuncia una conferencia en la reunión de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en Pittsburgh, Pensilvania, el 28 de diciembre de 1934. Crédito: Associated Press
Por un lado, los científicos no habían logrado encontrar un estado absoluto de movimiento, lo que indicaba que el principio de relatividad del movimiento (es decir, que solorelativoel movimiento es observable y no hay un estándar absoluto de reposo) era válido. En segundo lugar, también estaba el problema en curso planteado por la 'aberración estelar', un fenómeno en el que el movimiento aparente de los cuerpos celestes alrededor de sus ubicaciones dependía de la velocidad del observador.
Además, las pruebas realizadas sobre la velocidad de la luz en el agua (la Experimento de Fizeau t) indicó que la luz que viaja a través de un medio en movimiento sería arrastrada por el medio, pero no tanto como se esperaba. Esto apoyó otros experimentos, como Hipótesis parcial de arrastre de éter de Fresnel y los experimentos de Sir George Stokes, que propusieron que el éter es transportado total o parcialmente por la materia.
La teoría de la relatividad especial de Einstein fue pionera en el sentido de que argumentó que la velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia inerciales e introdujo la idea de que los cambios importantes ocurren cuando las cosas se acercan a la velocidad de la luz. Estos incluyen el marco espacio-temporal de un cuerpo en movimiento que parece ralentizarse y contraerse en la dirección del movimiento cuando se mide en el marco del observador.
Conocida como la teoría de la relatividad especial de Einstein, sus observaciones reconciliaron las ecuaciones de Maxwell para la electricidad y el magnetismo con las leyes de la mecánica, simplificaron los cálculos matemáticos eliminando explicaciones extrañas utilizadas por otros científicos e hicieron que la existencia de un éter fuera completamente superflua. También estuvo de acuerdo con la velocidad de la luz directamente observada y tuvo en cuenta las aberraciones observadas.
Naturalmente, la teoría de Einstein se encontró con reacciones mixtas de la comunidad científica y seguiría siendo controvertida durante muchos años. Con su única ecuación,E = mc²,Einstein había simplificado enormemente los cálculos necesarios para comprender cómo se propaga la luz. También sugirió, en efecto, que el espacio y el tiempo (así como la materia y la energía) eran simplemente diferentes expresiones de la misma cosa.
Entre 1907 y 1911, mientras aún trabajaba en la oficina de patentes, Einstein comenzó a considerar cómo se podría aplicar la relatividad especial a los campos de gravedad, lo que se conocería como la Teoría de la Relatividad General. Esto comenzó con un artículo titulado 'Sobre el principio de la relatividad y las conclusiones que se derivan de él“, Publicado en 1907, en el que abordó cómo la regla de la relatividad especial también podría aplicarse a la aceleración.
En resumen, argumentó que la caída libre es realmente un movimiento inercial; y para el observador, deben aplicarse las reglas de la relatividad especial. Este argumento también se conoce como Principio de equivalencia , que establece que la masa gravitacional es idéntica a la masa inercial. En el mismo artículo, Einstein también predijo el fenómeno de la dilatación del tiempo gravitacional, donde dos observadores situados a diferentes distancias de una masa gravitante perciben una diferencia en la cantidad de tiempo entre dos eventos.
En 1911, Einstein publicó “Sobre la influencia de la gravitación en la propagación de la luz“, Que amplía el artículo de 1907. En este artículo, predijo que una caja que contenía un reloj que se aceleraba hacia arriba experimentaría el tiempo más rápido que una que estuviera quieta dentro de un campo gravitacional inmutable. Concluye que las velocidades de los relojes dependen de su posición en un campo gravitacional y que la diferencia de velocidad es proporcional al potencial gravitacional en la primera aproximación.
En el mismo artículo, predijo que la desviación de la luz dependería de la masa del cuerpo involucrada. Esto resultó ser especialmente influyente, porque por primera vez, había ofrecido una propuesta comprobable. En 1919, el astrónomo alemán Erwin Finlay-Freundlich instó a los científicos de todo el mundo a probar esta teoría midiendo la desviación de la luz durante el eclipse solar de mayo de 1929.
La predicción de Einstein fue confirmada por Sir Arthur Eddington, cuyas observaciones se anunciaron poco después. El 7 de noviembre de 1919, elLos tiempospublicó los resultados bajo el título: “Revolución en la ciencia - Nueva teoría del universo - Ideas newtonianas derrocadas”. Desde entonces, la relatividad general se ha convertido en una herramienta esencial en la astrofísica moderna. Proporciona la base para la comprensión actual de los agujeros negros, regiones del espacio donde la atracción gravitacional es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar.
Teoría cuántica moderna:
Einstein también ayudó a avanzar en la teoría de la mecánica cuántica. A lo largo de la década de 1910, esta ciencia se expandió en alcance para cubrir muchos sistemas diferentes. Einstein contribuyó a estos desarrollos al hacer avanzar la teoría de los cuantos a la luz y la utilizó para explicar varios efectos termodinámicos que contradecían la mecánica clásica.
En su artículo de 1905, “Desde un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz“, Postuló que la luz misma consiste en partículas localizadas (es decir, cuantos). Esta teoría sería rechazada por sus contemporáneos, incluidos Neils Bohr y Max Planck, pero sería probada en 1919 con experimentos que midieran el efecto fotoeléctrico .
Fotografía de los participantes de la primera Conferencia Solvay, en 1911, Bruselas, Bélgica. Einstein está segundo por la derecha. Crédito: Dominio público / Benjamin Couprie
Él amplió esto aún más en su artículo de 1908, “El desarrollo de nuestras opiniones sobre la composición y esencia de la radiación', Donde mostró que los cuantos de energía de Max Planck deben tener momentos bien definidos y actuar en algunos aspectos como partículas independientes en forma de puntos.fotónconcepto e inspiró la noción de dualidad onda-partícula (es decir, la luz se comporta como partícula y onda) en la mecánica cuántica.
En su artículo de 1907, “Teoría de la radiación de Planck y teoría del calor específico“, Einstein propuso un modelo de materia en el que cada átomo en una estructura reticular es un oscilador armónico independiente, que existe en estados cuantificados igualmente espaciados. Propuso esta teoría porque era una demostración particularmente clara de que la mecánica cuántica podía resolver el problema específico del calor en la mecánica clásica.
En 1917, Einstein publicó un artículo titulado 'Sobre la teoría cuántica de la radiación”Que proponía la posibilidad de emisión estimulada, el proceso físico que posibilita la amplificación de microondas y el láser. Este artículo fue enormemente influyente en el desarrollo posterior de la mecánica cuántica, porque fue el primer artículo en mostrar que las estadísticas de las transiciones atómicas tenían leyes simples.
Este trabajo continuaría inspirando el artículo de 1926 de Erwin Schrödinger, 'La cuantificación como un problema de valores propios“. En este artículo, publicó su ahora famoso Ecuación de Schrödinger , donde describe cómo el estado cuántico de un sistema cuántico cambia con el tiempo. Este artículo ha sido celebrado universalmente como uno de los logros más importantes del siglo XX y creó una revolución en la mayoría de las áreas de la mecánica cuántica, así como en toda la física y la química.
Einstein y Niels Bohr en 1925. Crédito: dominio público / Graf
Curiosamente, con el tiempo, Einstein se disgustó con la teoría de la mecánica cuántica que ayudó a crear, sintiendo que estaba inspirando una sensación de caos y aleatoriedad en las ciencias. En respuesta, hizo su famosa cita: 'Dios no está jugando a los dados', y volvió al estudio de los fenómenos cuánticos.
Esto lo llevó a proponer la paradoja Einstein-Podolsky-Rosen (paradoja EPR) llamada así por Einstien y sus asociados, Boris Podolisky y Nathan Rosen. En su artículo de 1935 titulado, '¿Puede la descripción mecánica cuántica de la realidad física ser considerada completa?', Afirmaron demostrar que el entrelazamiento cuántico violaba la visión realista local de la causalidad, y Einstein se refería a ella como 'acción espeluznante a distancia'.
Al hacerlo, afirmaron que la función de onda de la mecánica cuántica no proporciona una descripción completa de la realidad física, una paradoja importante que tendría importantes implicaciones para la interpretación de la mecánica cuántica. Si bien se demostraría que la paradoja EPR era incorrecta después de la muerte de Einstein, ayudó a contribuir a un campo que él ayudó a crear, pero que luego intentaría refutar hasta el final de sus días.
Constante cosmológica y agujeros negros:
En 1917, Einstein aplicó la Teoría General de la Relatividad para modelar la estructura del universo como un todo. Aunque prefería la idea de un universo que fuera eterno e inmutable, esto no era consistente con sus teorías sobre la relatividad, que predijeron que el universo estaba en un estado de expansión o contracción.
Para abordar esto, Einstein introdujo un nuevo concepto a la teoría, conocido como el Constante cosmológica (representado por una Lambda). El propósito de esto era rectificar los efectos de la gravedad y permitir que todo el sistema permaneciera como una esfera eterna y estática. Sin embargo, en 1929, Edwin Hubble confirmó que el universo se está expandiendo. Después de visitar el Observatorio Mount Wilson con Hubble, Einstein descartó formalmente la constante cosmológica.
Sin embargo, el concepto fue revisado a finales de 2013, cuando un manuscrito previamente no descubierto por Einstein (titulado “Sobre el problema cosmológico') fue descubierto. En este manuscrito, Einstein propuso una revisión del modelo, en el que la constante era responsable de la creación de nueva materia a medida que el universo se expandía, asegurando así que la densidad promedio del universo nunca cambiara.
Esto es consistente con el ahora obsoleto Modelo de estado estacionario de la cosmología (propuesta más tarde en 1949) y con la comprensión moderna de hoy de energía oscura . En esencia, lo que Einstein describió en muchas de sus biografías como su 'mayor error' eventualmente llegaría a ser reevaluado y considerado como parte de un misterio mayor del universo: la existencia de masa y energía invisibles que mantienen el equilibrio cosmológico.
En 1915, unos meses después de que Einstein publicara su Teoría de la relatividad general, el físico y astrónomo alemán Karl Schwarzschild encontró una solución a las ecuaciones de campo de Einstein que describían el campo gravitacional de un punto y una masa esférica. Esta solución, ahora llamada Radio de Schwarzschild , describe un punto donde la masa de una esfera está tan comprimida que la velocidad de escape de la superficie sería igual a la velocidad de la luz.
Con el tiempo, otros físicos llegaron a las mismas conclusiones de forma independiente. En 1924, el astrofísico inglés Arthur Eddington comentó cómo la teoría de Einstein nos permite descartar densidades demasiado grandes para las estrellas visibles, afirmando que “producirían tanta curvatura de la métrica del espacio-tiempo que el espacio se cerraría alrededor de la estrella, dejándonos afuera (es decir, en ninguna parte) '.
En 1931, el astrofísico indio-americano Subrahmanyan Chandrasekhar calculó, utilizando la Relatividad Especial, que un cuerpo no giratorio de materia degenerada por electrones por encima de una cierta masa límite colapsaría sobre sí mismo. En 1939, Robert Oppenheimer y otros coincidieron con el análisis de Chandrasekhar, afirmando que las estrellas de neutrones por encima de un límite prescrito colapsarían en agujeros negros, y concluyeron que era probable que ninguna ley de la física interviniera y evitara que al menos algunas estrellas colapsaran en agujeros negros.
Oppenheimer y sus coautores interpretaron la singularidad en el límite del radio de Schwarzschild como una indicación de que este era el límite de una burbuja en la que el tiempo se detuvo. Para el observador externo, verían la superficie de la estrella congelada en el tiempo en el instante del colapso, pero un observador en caída tendría una experiencia completamente diferente.
Otros logros:
Además de revolucionar nuestra comprensión del tiempo, el espacio, el movimiento y la gravedad con sus teorías de la relatividad especial y general, Einstein también hizo muchas otras contribuciones al campo de la física. De hecho, Einstein publicó cientos de libros y artículos en su vida, así como más de 300 artículos científicos y 150 no científicos.
Primera página del manuscrito de Einstein que explica la relatividad general. Crédito: alberteinstein.info
El 5 de diciembre de 2014, universidades y archivos de todo el mundo comenzaron a publicar oficialmente los artículos recopilados por Einstein, que comprendían más de 30.000 documentos únicos. Por ejemplo, dos artículos que se publicaron en 1902 y 1903 - 'Teoría cinética del equilibrio térmico y de la segunda ley de la termodinámica' y 'Una teoría de los fundamentos de la termodinámica”- abordó el tema de la termodinámica y movimiento browniano .
Por definición, el movimiento browniano establece que cuando una pequeña cantidad de partículas oscilan sin una dirección preferida, eventualmente se esparcen para llenar todo el medio. Al abordar esto desde un punto de vista estadístico, Einstein creía que la energía cinética de las partículas oscilantes en un medio podría impartirse a partículas más grandes, que a su vez podrían observarse bajo el microscopio, lo que demuestra la existencia de átomos de diferentes tamaños.
Estos artículos fueron la base del artículo de 1905 sobre el movimiento browniano, que mostró que puede interpretarse como una prueba firme de la existencia de moléculas. Este análisis sería verificado más tarde por el físico francés Jean-Baptiste Perrin, y Einstein recibió el Premio Nobel de Física en 1926. Su trabajo estableció la teoría física del movimiento browniano y puso fin al escepticismo sobre la existencia de átomos y moléculas como entidades físicas reales. .
Después de su investigación sobre la relatividad general, Einstein inició una serie de intentos de generalizar su teoría geométrica de la gravitación para incluir el electromagnetismo como otro aspecto de una sola entidad. En 1950, describió su 'teoría del campo unificado' en un artículo titulado 'Sobre la teoría generalizada de la gravitación“, Que describe su intento de resolver todas las fuerzas fundamentales del universo en un marco.
Aunque continuó siendo elogiado por su trabajo, Einstein se aisló cada vez más en su investigación y sus esfuerzos finalmente fracasaron. Sin embargo, el sueño de Einstein de unificar otras leyes de la física con la gravedad continúa hasta el día de hoy, informando los esfuerzos para desarrollar un Teoría del todo (ToE) - en particular Teoria de las cuerdas , donde los campos geométricos emergen en un entorno mecánico-cuántico unificado.
Su trabajo con Podolsky y Rosen, con la esperanza de refutar el concepto de entrelazamientos cuánticos, también llevó a Einstein y sus colegas a proponer un modelo de agujero de gusano. Utilizando la teoría de Schwarzschild sobre los agujeros negros, y en un intento de modelar partículas elementales con carga como solución a las ecuaciones del campo gravitacional, describió un puente entre dos parches del espacio.
Si un extremo del agujero de gusano estuviera cargado positivamente, el otro extremo estaría cargado negativamente. Estas propiedades llevaron a Einstein a creer que los pares de partículas y antipartículas podrían enredarse sin violar las leyes de la relatividad. Este concepto se ha trabajado bastante en los últimos años, y los científicos han logrado creó un agujero de gusano magnético en un laboratorio.
Y en 1926, Einstein y su antiguo alumno Leó Szilárd co-inventaron el Refrigerador Einstein , un dispositivo que no tenía partes móviles y se basaba únicamente en la absorción de calor para enfriar su contenido. En noviembre de 1930, se les concedió una patente por su diseño. Sin embargo, sus esfuerzos pronto se vieron socavados por la Era de la Depresión, la invención del Freon y la empresa sueca Electrolux que adquirió sus patentes.
El dibujo original del ciclo de refrigeración de Einstein de la Patente de Einstein. Crédito: epg.eng.ox.ac.uk
Los intentos de resucitar la tecnología comenzaron en los años 90 y 2000, con equipos de estudiantes de Georgia Tech y Universidad de Oxford intentando construir su propia versión del frigorífico Einstein. Debido a la conexión probada de Freon con el agotamiento del ozono y los deseos de reducir nuestro impacto en el medio ambiente utilizando menos electricidad, el diseño se considera una alternativa ecológica y un dispositivo útil para el mundo en desarrollo.
Muerte y legado:
El 17 de abril de 1955, Albert Einstein experimentó una hemorragia interna provocada por la rotura de un aneurisma de la aorta abdominal, que había solicitado cirugía durante siete años antes. Se llevó el borrador de un discurso que estaba preparando para una aparición en televisión, en conmemoración del séptimo aniversario del Estado de Israel, con él al hospital, pero no vivió lo suficiente para completarlo.
Einstein rechazó la cirugía, diciendo: “Quiero ir cuando quiera. Es de mal gusto prolongar la vida artificialmente. He hecho mi parte, es hora de irnos. Lo haré con elegancia '. Murió en el Hospital de Princeton temprano a la mañana siguiente a la edad de 76 años, después de haber continuado trabajando hasta casi el final.
Durante la autopsia, el patólogo del Hospital de Princeton (Thomas Stoltz Harvey) extrajo el cerebro de Einstein para su conservación, aunque sin el permiso de su familia. Según Harvey, lo había hecho con la esperanza de que las futuras generaciones de neurocientíficos pudieran descubrir la causa del genio de Einstein. Los restos de Einstein fueron incinerados y sus cenizas fueron esparcidas en un lugar no revelado.
El Museo Mütter en Filadelfia, donde secciones del cerebro de Einstein, de 20 micrones de espesor y teñidas con violeta de cresilo, se conservan en portaobjetos de vidrio en exhibición. Crédito: muttermuseum.org
Por su vida de logros, Einstein recibió innumerables honores, tanto durante su vida como a título póstumo. En 1921, recibió el Premio Nobel de Física por su explicación del efecto fotoeléctrico, ya que su teoría de la relatividad todavía se consideraba algo controvertida. En 1925, el Sociedad de la realeza le otorgó la medalla Copley, la medalla más antigua de la Royal Society aún otorgada.
En 1929, Max Planck entregó a Einstein la medalla Max Planck de la Sociedad Alemana de Física en Berlín, por logros extraordinarios en física teórica. En 1934, Einstein dio la conferencia Josiah Willard Gibbs, un prestigioso evento anual donde la American Mathematical Society otorga un premio por logros en el campo de las matemáticas. En 1936, Einstein recibió el premio Instituto Franklin Medalla Franklin por su extenso trabajo sobre la relatividad y el efecto fotoeléctrico.
En 1949, en honor al cumpleaños número 70 de Einstein, el Fondo en Memoria de Lewis y Rosa Strauss estableció el Premio Albert Einstein. También conocida como la Medalla Albert Einstein (porque va acompañada de una medalla de oro), este premio se estableció para reconocer los altos logros en física teórica y ciencias naturales.
Desde su muerte, Einstein ha sido honrado por tener innumerables escuelas, edificios y monumentos conmemorativos con su nombre. El Gimnasio Luitpold, donde recibió su educación inicial, pasó a llamarse Gimnasio Albert Einstein en su honor. En agosto de 1955, cuatro meses después de la muerte de Einstein, el elemento químico número 99 de la tabla periódica se denominó 'einsteinio'.
Albert Einstein con su esposa Elsa en 1923. Crédito: Dominio público
También en 1955, el Facultad de Medicina Albert Einstein , se fundó una escuela de medicina no sectaria, privada y sin fines de lucro de investigación intensiva en el vecindario Morris Park del Bronx en la ciudad de Nueva York. Entre 1965 y 1978, el Servicio Postal de EE. UU. Emitió una serie de sellos conmemorativos conocidos como Prominent American Series. Einstein fue honrado con un sello de 8 ¢ en 1966, el segundo año de la serie.
Sellos similares fueron emitidos por el estado de Israel en 1956 (un año después de su muerte) y la Unión Soviética en 1973. En 1973, se descubrió un asteroide del cinturón principal interno, que fue nombrado 2001 Einstein en su honor. En 1977, el Sociedad Albert Einstein fue fundada en Berna, Suiza. Desde 1979, comenzaron a emitir la Medalla Albert Einstein, un premio anual otorgado a personas que han 'prestado servicios sobresalientes' en relación con Einstein.
En 1979, el Academia Nacional de Ciencias encargó el Monumento a Albert Einstein en Constitution Avenue en el centro de Washington, D.C. La estatua de bronce representa a Einstein sentado con papeles manuscritos en la mano. En 1990, su nombre se añadió al templo de Walhalla para 'alemanes loables y distinguidos', que se encuentra en Donaustauf en Baviera.
En Potsdam, Alemania, elParque de las Ciencias Albert Einsteinfue construido en la colina Telegrafenberg. El edificio más conocido del parque es la Torre Einstein, un observatorio astrofísico que se construyó para realizar comprobaciones de la teoría de la relatividad general de Einstein, que tiene un busto de Einstein en la entrada.
Einstein fotografiado en el Princeton Club con motivo de su 72 cumpleaños. Crédito: einstein.biz
En 1999Tiempola revista lo nombró Persona del Siglo, por delante de Mahatma Gandhi y Franklin Roosevelt, entre otros. En palabras de un biógrafo, 'para los científicamente alfabetizados y el público en general, Einstein es sinónimo de genio'. También en 1999, una encuesta de opinión de 100 físicos destacados clasificó a Einstein como el 'mejor físico de todos los tiempos'.
También en 1999, una encuesta de Gallup condujo lo registró como la cuarta persona más admirada del siglo XX en los Estados Unidos: la Madre Teresa, Martin Luther King, Jr. y John F. Kennedy ocuparon el primer lugar al tercer lugar.
los Unión Internacional de Física Pura y Aplicada nombró 2005 como el “Año Mundial de la Física” en conmemoración del centenario de la publicación de los artículos “annus mirabilis”. En 2008, Einstein fue incluido en el Salón de la Fama de Nueva Jersey. Y todos los años, la Fundación del Premio de la Paz Albert Einstein con sede en Chicago emite el Premio de la Paz Albert Einstein, un premio que viene con una beca de $ 50,000.
Einstein también ha sido el tema o la inspiración de muchas novelas, películas, obras de teatro y obras musicales. Es un modelo favorito para las representaciones ficticias del científico loco y el profesor distraído, con representaciones de estos arquetipos que reflejan de cerca (y exageran) su rostro expresivo y su peinado distintivo.
Albert Einstein, fotografiado en 1953. Crédito: Ruth Orkin / Hulton Archive / Getty Images Ruth Orkin / Getty
Las contribuciones de Einstein a las ciencias son inconmensurables. Cuando comenzó su carrera, los científicos todavía estaban luchando por reconciliar cómo se aplicaba la mecánica newtoniana a un universo en constante expansión. Pero gracias a sus teorías llegaríamos a entender que no existen marcos de referencia absolutos, y todo depende de la velocidad y posición del observador.
Su trabajo con el comportamiento de la luz también ayudaría a acelerar la revolución que se está realizando en la física cuántica, donde los científicos comenzaron a comprender el comportamiento de la materia a nivel subatómico. Al hacerlo, Einstein ayudó a crear los dos pilares de la ciencia moderna: la relatividad, para tratar con objetos en la escala macro; y la mecánica cuántica, que se ocupa de las cosas en la más pequeña de las escalas.
Pero el legado de Einstein va mucho más allá de lo que avanzó en su vida. Al intentar reconciliar sus creencias personales en un universo que tenía sentido con sus hallazgos científicos, introdujo un concepto que luego se convertiría en parte de nuestros modelos cosmológicos actuales (Materia Oscura). Estas y otras ideas pasarían a ser reconsideradas después de su muerte, demostrando así que no solo era la mente más grande de su tiempo, sino quizás una de las mentes más grandes que jamás haya existido.
Hemos escrito muchos artículos sobre Albert Einstein para Universe Today. Aquí hay un artículo sobre velocidad de la luz , y uno sobre Por qué Einstein nunca se equivocará , y Teoría de la relatividad de Einstein . Y aquí hay algunos famosos Citas de Albert Einstein .
Astronomy Cast también tiene varios episodios sobre las más grandes teorías de Einstein, como Episodio 235: Einstein , Episodio 9: Teoría de la relatividad especial de Einstein , Episodio 280: Constante cosmológica , Episodio 287:E = mc² , y Episodio 31: teoría de tring, viaje en el tiempo, agujeros blancos, velocidad de deformación, dimensiones múltiples y antes del Big Bang
Para obtener más información, consulte la página biográfica de Albert Einstein en Biography.com y NobelPrize.org .