Por
Iraida María Urrutia
Médica y cirujana
I.
Los comienzos de Einstein y su año maravilloso
La Naturaleza está escrita en lenguaje
matemático. (Galileo Galilei (1564-1642), Il Saggiatore [el ensayador], 1623)
Antes
se creía que si desapareciera del universo toda la materia, el espacio y el
tiempo permanecerían. De acuerdo con la teoría de la relatividad, el espacio y
el tiempo desaparecerían juntamente con la materia. (Einstein a un periodista
en Estados Unidos, 1921)
Las bibliotecas que tienen esa suerte guardan, como la
joya más preciada, los volúmenes 17 y 18 de la revista científica alemana
Annalen der Physik, publicados en 1905. Se hallan en ellos cuatro artículos
–nada extensos, por cierto- escritos en seis meses por Albert Einstein, el
genial científico nacido el 14 de Marzo de 1879. Parece imposible que en tan
corto espacio de tiempo se pudieran concebir tantas y tan extraordinarias
ideas. Las líneas que siguen pretenden acercar al lector no especialista la
obra y la figura de uno de los más grandes científicos que han existido. Es
imposible sobrestimar la trascendencia de esos cuatro trabajos, que Einstein
publicó hace un siglo, con sólo 26 años de edad; debido a su importancia, el
año 2005 ha sido declarado año internacional de la física. El año 1905 suele
mencionarse como el Annus mirabilis de Einstein, recordando los logros de Isaac
Newton (1642-1727) en el campo de la física y de las matemáticas durante otro
año milagroso, 1666, en el que estableció nada menos que las bases del cálculo
diferencial, la mecánica, la teoría de la gravedad y la del color (sus famosos
Principia se publicaron mucho más tarde, en 1687, y su Optiks en 1704). En
efecto, en el primero de sus trabajos Einstein sugiere que el intercambio de
energía entre la radiación y la materia se hace en múltiplos de una unidad
elemental, introduciendo la noción de cuantos de luz para explicar el efecto
fotoeléctrico; Einstein llamó Energiequanten y Lichtquanten a esas unidades
elementales de energía. La idea del fotón como corpúsculo luminoso es
posterior; la introdujo en 1916, y quedó definitivamente establecida tras las
experiencias de Compton en 1923, que pusieron de manifiesto la consistencia de
la relatividad especial con la idea de un corpúsculo luminoso (el nombre,
fotón, fue introducido por Gilbert Newton Lewis en 1926). En el segundo
artículo, en el que se basaría su tesis doctoral, realiza un estudio sobre el
movimiento browniano -descubierto en 1828 por el botánico escocés Robert Brown-
con objeto de “encontrar hechos que garanticen lo más posible la existencia de
átomos de tamaño definido”, cuya realidad no era entonces universalmente
admitida: el grupo de los escépticos incluía a Wilhelm Ostwald (1853-1932, Nobel
de química en 1909) y al físico, historiador y filósofo austríaco Ernst Mach
(1838-1916), quien también realizó importantes estudios experimentales en el
campo de la aerodinámica, donde perdura 'el número de Mach'. En el tercer
trabajo, titulado Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento,
Einstein sienta las bases de la teoría de la relatividad especial, y en el
cuarto (éste ya en el volumen 18 de los Annalen) aparece por primera vez la
famosa relación que determina la energía asociada a la masa. Más exactamente:
“si un cuerpo proporciona energía en forma de radiación, su masa disminuye en
L/c2 ... por lo que llegamos a la conclusión general de que la masa de un
cuerpo es la medida de su contenido energético” (L es aquí la energía; como tal,
la famosa fórmula E = mc 2 aparece en trabajos posteriores). Aunque el nombre
de Einstein está indisolublemente unido al de la relatividad, es bien sabido
que el premio Nobel no lo recibió por ella. Fue su teoría del efecto
fotoeléctrico el motivo oficial de ese galardón, una vez que el norteamericano
Robert Millikan (1868-1953, Nobel de física en 1923) la confirmó
experimentalmente en 1914. Tal trabajo es, en cierto modo, más soprendente que
el de la relatividad; al fin y al cabo, la relatividad es una teoría clásica, y
la del efecto fotoeléctrico es una teoría cuántica. Prueba de lo revolucionaria
que resultaba entonces la teoría de Einstein del efecto fotoeléctrico son los
reparos que la Academia Prusiana de Ciencias le oponía –por supuesto antes de
1914- en el mismo escrito en el que, tras elogiar sus otras muchas
contribuciones, le aceptaba como miembro: “... puede afirmarse que difícilmente
hay alguno, entre los grandes problemas en los que la física moderna es tan
rica, al que Einstein no haya hecho una contribución importante. El hecho de
que en alguna ocasión sus especulaciones no hayan dado en el blanco como, por
ejemplo, en su hipótesis de los cuantos de luz, no puede tenérsele muy en
cuenta ya que no es posible introducir ideas fundamentalmente nuevas... sin
arriesgarse de vez en cuando”. Einstein recibió el premio Nobel de 1921, que se
le concedió por “sus servicios a la física teórica y especialmente por su
descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico”. ¿Cómo llegó Einstein a sus
descubrimientos de 1905? Einstein nació, de padres judíos, en Ulm
(Württenberg). Un año después de su nacimiento, su familia se trasladó a
Munich, donde su padre y su tío Jacob establecieron un pequeño negocio de
suministros eléctricos. Nada especial puede decirse de su infancia, que
transcurrió en el seno de una familia acomodada, aunque de economía inestable.
Tardo en aprender a hablar –parece ser que no lo hizo antes de los tres años de
edad- fue un estudiante corriente en el colegio. A los cinco años fue a una escuela
primaria (Volksschule) católica, y los diez ingresó en el Gymnasium (Instituto)
Luitpold de Munich, de ambiente liberal y culto, en el que la mayoría de los
alumnos eran católicos y un cinco por ciento judíos (ese instituto, aunque
situado en otro lugar, se llama hoy Albert Einstein Gymnasium). De esa época
escribió más tarde: “como alumno no era ni bueno ni malo. Mi principal
debilidad era mi escasa memoria para las palabras y los textos”. Einstein
mostró ya entonces su predilección por las ciencias; de hecho, su maestro de
griego –asignatura por la que no sentía gran interés- llegó a decirle que
“nunca llegaría a ninguna parte”. Pero quien piense ingenuamente que el poco
aprovechamiento en los primeros años es garantía de éxito futuro, debería notar
sus siguientes palabras: “en matemáticas y física estaba, gracias al estudio
que hice por mi cuenta, muy por encima del nivel del colegio”. Y tampoco todo
eran matemáticas y física: a los trece años leyó la Crítica de la razón pura de
Kant, mostrando una afición a la filosofía que perduraría toda su vida.
Einstein también recibió clases de violín, que estudió hasta los 14 años; esta
afición a la música, heredada de su madre, la mantuvo después, no
desaprovechando ninguna ocasión de participar en conciertos de música de
cámara. En esta afición coincidiría con otros grandes físicos de comienzos del
s. XX: Max Planck y Werner Heisenberg, por ejemplo, fueron excelentes
pianistas. En ese período juvenil, Einstein revelaba ya algunos aspectos de la
que sería su personalidad: popular, pero independiente y distante al mismo
tiempo; con muchos amigos, pero pocos íntimos. Einstein mostró desde su
infancia un ávido interés por todo lo que le rodeaba. “Soy apasionadamente
curioso” diría más tarde. A los cinco años su padre le regaló una brújula cuyo
funcionamiento le produjo, ya en tan temprana edad, una enorme impresión. A los
once comenzó a estudiar a Euclides en el “librito sagrado de la geometría” como
él mismo lo llamaba. “Este acontecimiento fue uno de los más grandes de mi
vida... no podía imaginar algo más delicioso en el mundo” dijo después,
afirmación que confirma la precoz genialidad de Einstein. Pero tras esas
satisfacciones llegaron pronto los sinsabores. A los 15 años, y en parte bajo
presión de sus profesores (“su sola presencia –decían- echa a perder a toda la
clase”) Einstein abandonó el Luitpold Gymnasium, cuyos métodos mecánicos y
memorísticos y su estricta disciplina le disgustaban profundamente. Su padre
había tenido que trasladar en esa época su negocio y su familia a Italia, y a
Milán se dirigió el joven Albert para reunirse con ellos. Tras un breve período
de felicidad, durante el que se impuso un severo programa de estudio de
matemáticas, el negocio paterno volvió a flaquear, y Einstein tuvo que enfrentarse
de nuevo con la realidad. En 1895, con poco más de 16 años, hizo el examen de
ingreso en el departamento de ingeniería de la Eidgenössische Technische
Hochshule o Escuela Superior Técnica Cantonal, el famoso ETH o Politécnico de
Zurich. Contra lo que pudiera imaginarse, Einstein fue suspendido en este
examen de ingreso. Bien es verdad que la edad normal para superarlo eran los 18
años. Pero sus resultados en matemáticas y física fueron tan buenos, que se le
recomendó que se examinara de nuevo después de obtener el diploma en la escuela
cantonal. Así lo hizo Einstein en Aarau, donde pasó un año feliz, y en 1896
ingresó en el ETH como estudiante de matemáticas y de física. La independencia
de su conducta y pensamiento, que ya había mostrado en el Gymnasium, se
manifestó de nuevo en el Politécnico: el matemático Hermann Minkowski
(1864-1909), profesor suyo, diría de él que como alumno era un genio, pero como
estudiante un vago de siete suelas. Pese a tener excelentes maestros (Minkowski
y Hurwitz entre los matemáticos), Einstein asistía a las clases irregularmente,
trabajaba la mayor parte del tiempo en el laboratorio de física -fascinado por
el contacto directo con la experimentación- y dedicaba el resto de tiempo, en
casa, al estudio de los grandes pioneros de la física y la filosofía. También
se aficionó entonces a la literatura; le gustaban especialmente Dickens, Balzac
y Dostoyevski, y de éste Los hermanos Karamazov, probablemente la mejor novela
que se ha escrito desde El Quijote, que ahora (2005) cumple 400 años. A menudo
le acompañaba en su trabajo y sus lecturas Mileva Marić (1875-1948), la
inteligente y decidida estudiante serbia que acabaría siendo su primera esposa
y a la que más tarde, con el paso del tiempo, haría profundamente desgraciada4
. El ambiente de Zurich de aquella época era especialmente propicio a la
discusión y al debate: se encontraban allí, jóvenes entonces y en heterogénea
mezcla, personajes como Rosa Luxemburg, León Trotsky, Chaim Weizmann, Carl
Gustav Jung y Friederich Adler, hijo este último del fundador del partido
socialdemócrata austríaco y amigo personal de Einstein. A pesar de ello, y
gracias en buena parte a los excelentes y trabajados apuntes que le prestaba su
compañero Marcel Grossmann, que acabaría siendo un excelente matemático,
Einstein se graduó el 28 de Julio de 1900 (con una nota media de 5 sobre 6).
Curiosamente, el 14 de Diciembre de ese año Max Planck (1858-1947, Nobel de
física de 1918) introducía ante la Sociedad Alemana de Física su famosa
constante h, “en un acto de desesperación” destinado a dar cuenta adecuadamente
de todo el espectro de la radiación del cuerpo negro. Esa fecha puede
considerarse –sin que Planck fuera consciente de ello- la del nacimiento de la
física cuántica, a la que Einstein contribuyó de forma esencial poco después.
Por entonces Einstein era apátrida pues, disgustado “por la mentalidad militar
del Estado alemán”, había renunciado a la ciudadanía alemana en Enero de 1896.
Sólo en febrero de 1901 adquirió en Zurich la nacionalidad suiza que conservó
el resto de su vida, aunque transitoriamente recuperó después la nacionalidad
alemana. A partir de 1940 adquirió también, como veremos, la estadounidense.
Incapaz de encontrar un trabajo académico estable, Einstein se colocó en 1902 –
recomendado por el padre de Grossmann- en la oficina de patentes de Berna. Ya
con un sueldo fijo, pero modesto, se casó al año siguiente con Mileva Marić,
aunque ésta no contaba con la aprobación de la madre de Einstein (“ella es un
libro como tú, y deberías tener una esposa…hipotecas tu futuro y cierras tu
vida”, le decía). Es probable que su trabajo en la oficina de patentes, cuyo
objeto era informar sobre la viabilidad de las invenciones, influyera en sus
primeros trabajos sobre la termodinámica, también publicados en los Annalen. Es
fácil imaginar que pasaran por sus manos proyectos de móviles perpetuos y otros
absurdos semejantes cuyo imposible funcionamiento tuviera Einstein que
detectar. Casi sin medios ni posibilidad de consulta en bibliotecas adecuadas,
Einstein redescubrió algunas de las ideas del vienés Ludwig Boltzmann
(1844-1906), el máximo exponente –junto con el estadounidense Josiah Gibbs
(1839-1903)- de la física estadística (entonces teoría cinética de los gases,
iniciada por Rudolf Clausius (1822-88)). Sin embargo, lo mejor llegaría poco
después. En 1905 escribía a su amigo Konrad Habitch: “Pronto te enviaré cuatro
trabajos ... el primero es ... muy revolucionario”. Este primer trabajo –la
teoría del efecto fotoeléctrico- le valió el Nobel de física de 1921. Para
entonces, sin embargo, ya era mundialmente famoso por la teoría de la
relatividad.
II. Einstein y
sus dos relatividades
Nature and Nature’s laws lay hid in night; God
said, let Newton be! And all was light. (Alexander Pope (1688-1744))
Come celebrate
with me in song the same of Newton, to the Muses dear; for he unlocked the
hidden treasuries of truth… Nearer the gods
no mortal may approach. (Edmond Halley (1656-1742) [descubridor del cometa que
lleva su nombre], de la Oda a Newton en los Principia, que también ayudó a
publicar)
La cosa más incomprensible del mundo es que sea
comprensible (Einstein) La historia de la ciencia proporciona ocasionalmente
curiosas coincidencias. El año de la muerte de Galileo, 1642, fue el del
nacimiento de Isaac Newton (1643 si se adapta al calendario gregoriano, que no
entró en vigor en Inglaterra hasta 1752). Entre otras muchas contribuciones a
la física y a las matemáticas, Newton formuló las famosas leyes de la mecánica
justamente denominada newtoniana, en cuyo cuerpo doctrinal quedaron
comprendidos los hallazgos de Galileo. Un contemporáneo de Newton, el poeta
Alexander Pope, afirmó en los versos que encabezan este capítulo: “La
Naturaleza y sus leyes yacían ocultas en la noche; Dios dijo: que Newton sea, y
todo se hizo luz”. Einstein nació en 1879, el año de la muerte del gran físico
escocés James Clerk Maxwell (1831-79), quien unificó la electricidad y el
magnetismo (y la óptica) en la década de 1860. Y fue precisamente a partir del
análisis de la teoría del electromagnetismo de Maxwell (cuyo Treatise on
Electricity and Magnetism apareció en 1873) como Einstein llegó a la
formulación de su teoría de la relatividad especial. Einstein aprendió la
teoría de Maxwell por su cuenta (“el tema más fascinante de mi época
estudiantil”, según sus propias palabras); las ecuaciones de Maxwell, hoy parte
del bagaje esencial de cualquier físico o ingeniero, no se enseñaban en el
Politécnico de Zurich cuando él estudiaba allí. Einstein envió a publicar su
trabajo sobre la relatividad especial ya mencionado (Zur Elektrodynamik
bewegter Körper) tan sólo cuatro meses después del artículo sobre el efecto
fotoeléctrico. Otros científicos están asociados a los orígenes de la
relatividad especial, como el gran matemático francés Henri Poincaré
(1854-1912) (cuyo análisis del problema de tres graves de 1889 se juzga hoy
como precursor de la teoría del caos) y el físico holandés Hendrik A. Lorentz
(1853-1928, Nobel en 1902). Poincaré introdujo en 1904 el ‘principio de
relatividad’, según el cual “las leyes de la física deben ser las mismas para
un observador 'fijo' que para uno que se mueve uniformemente respecto a él”,
concluyendo tras analizar la situación experimental, que “debe existir una
dinámica enteramente nueva, caracterizada de modo fundamental por la regla de
que no puede haber ninguna velocidad que exceda a la de la luz” en la que “la
inercia crecería con la velocidad”. Pero es a Einstein a quien debe atribuirse
el establecimiento de la teoría de la relatividad especial. El libro de
Whittaker de 1953 (A History of the Theories of Aether and Electricity, vol
II), que atribuye el mérito a Lorentz y Poincaré, es el ejemplo más
significativo de la tendencia opuesta. Whittaker, que dedica el capítulo
segundo de su libro a la ‘teoría de la relatividad de Poincaré y Lorentz’,
recibió muchas críticas por su postura. Se ha discutido mucho si la experiencia
de los físicos americanos Albert Michelson (1852-1931, Nobel en 1907) y Edward
W. Morley (1838-1923) influyó en Einstein. Éstos habían realizado en 1887 un
famosísimo experimento cuyo resultado –la constancia de la velocidad de la luz-
podía interpretarse como una prueba de la teoría de Einstein de 1905. He aquí
su respuesta, escrita en una carta a un historiador un año antes de su muerte:
“En mis razonamientos la experiencia de Michelson no tuvo considerable
influencia. Ni siquiera recuerdo si la conocía cuando escribí mi primer
artículo”. Recientemente se ha especulado sobre si Mileva Marić participó o no
en el trabajo de la relatividad especial de 1905. Este artículo, como los otros
ya citados, lo firmó Einstein exclusivamente; en él, por cierto, no hay una
sola referencia a trabajos anteriores. Einstein sólo menciona, al final, a su
gran amigo Michele Besso “por varias valiosas sugerencias”. Desde luego consta
que a Albert y a Mileva les unió también su común pasión por la física, pero
las críticas sobre la equidad de Einstein no reconociendo la ayuda de Mileva
son muy discutibles, aunque en esa época él se refiriera a ella como su “mano
derecha” y a sus primeros estudios sobre la relatividad como “nuestro trabajo”.
Esta falta de reconocimiento se ha llegado a comparar, con evidente desmesura,
con la de ilustres postergadas como Lise Meitner (fisión nuclear), Rosalind
Franklin (estructura del ADN) o Jocelyn Bell (pulsars), probablemente
merecedoras de un Nobel que, por razones diversas, nunca llegaron a recibir. Lo
más razonable es pensar que Mileva ayudó a Einstein comprobando sus cálculos,
no especialmente difíciles para ese trabajo. En cualquier caso Mileva, ya
ocupada en el cuidado de su primer hijo Hans Albert y después del segundo,
Eduard, no pudo seguir el ritmo y la capacidad creativa de su genial esposo, lo
que constituyó una razón adicional para su infelicidad. El principio de relatividad
establece que las leyes de la física son iguales en todos los sistemas
inerciales: las magnitudes físicas pueden cambiar de valor numérico al pasar de
uno a otro, pero en todos ellos rigen idénticas leyes. Así pues, su nombre no
es especialmente afortunado (el propio Einstein lo lamentaría más tarde), pues
si bien la elección de sistema inercial no es importante –es relativa- el
principio nos habla sobre todo de lo que no lo es: de la constancia o
invariancia de las leyes físicas respecto al sistema inercial considerado. En
un manuscrito sin fecha que se conserva en la Universidad Hebrea de Jerusalén,
el propio Einstein resume así el principio de relatividad y la relatividad
especial: Teoría de la relatividad. Toda teoría física emplea un sistema de
coordenadas (descripción del lugar) y el concepto del tiempo. En la mecánica
clásica, cuyos fundadores fueron Galileo y Newton, las coordenadas de un punto
están referidas a un ‘sistema inercial’, esto es, a un sistema en el cual la
ley de inercia de Galileo es válida. De acuerdo con esta teoría hay una
infinidad de sistemas inerciales que se mueven uniformemente entre sí; se
afirma que las leyes son válidas en cada uno de esos sistemas. El tiempo es
tratado como una magnitud independiente que es la misma para todos los sistemas
inerciales. Esta equivalencia de los sistemas inerciales se denomina ‘Principio
de relatividad especial’. [Einstein se está refiriendo aquí, realmente, al
principio de relatividad newtoniano o galileano, ya que habla de la ley de
inercia de Galileo]. Teoría especial de la relatividad. El origen de esta
teoría radica en el convencimiento, reforzado por muchos hechos empíricos, de
que la velocidad de la luz posee el mismo valor constante en todos los sistemas
inerciales. A partir de este principio se llega al resultado de que las
coordenadas espaciales y el tiempo están sujetas a distintas leyes de
transformación (al pasar de un sistema inercial a otro) de las que se había
supuesto anteriormente. Aquí se separa la mecánica einsteiniana de la
newtoniana, en la que se suma la velocidad de un objeto respecto de un sistema
de referencia que se mueve uniformemente (la de pasajero que anda en un vagón
de tren, por ejemplo) a la velocidad del sistema (la del tren) para conocer la
total (la del pasajero respecto a la estación). Sin embargo, en la acepción
auténtica del término, la mecánica newtoniana –como Einstein muestra arriba en
el primero de los dos párrafos precedentes- es también relativista. Lo que
cambia es el tipo de transformaciones que relacionan los distintos sistemas
inerciales, que en el caso de la mecánica newtoniana determinan el llamado
grupo de Galileo y el principio de relatividad galileano, y que en el caso de
la mecánica relativista einsteiniana (o ‘relativista’ a secas, en el uso
corriente e impreciso del término) definen un grupo diferente, el de Lorentz (o
más exactamente, de Poincaré). Einstein observó en su trabajo de 1905 que las
ecuaciones de Maxwell (las leyes del electromagnetismo) eran invariantes bajo
las transformaciones de Lorentz. Einstein continúa: El contenido de la teoría
lo constituye la respuesta a la pregunta: ¿cómo deben modificarse las leyes
conocidas de la naturaleza para dar cuenta del postulado de la constancia de la
velocidad de la luz? Como resultado se deduce en particular que el tiempo no es
‘absoluto’, es decir, independiente del sistema inercial. Más aún, aparece una
ley de movimiento que difiere de la de Newton para altas velocidades y el
teorema E=mc2 de equivalencia entre la masa inercial y la energía E de un
sistema, teorema que ha resultado particularmente importante en la teoría de
los elementos químicos y de los procesos radiactivos. Las reacciones iniciales
a la teoría de la relatividad no fueron todas alentadoras. El ya mencionado
Planck fue el primero en prestarle apoyo y, de hecho, fue uno de los
iniciadores del estudio de la dinámica relativista en 1906. La contribución del
antiguo profesor de Einstein, Hermann Minkowski, que en esa época estaba en
Göttingen, fue decisiva. Dándose cuenta de la estructura de la teoría
einsteiniana afirmaría en 1908: “de ahora en adelante el espacio y el tiempo
por sí mismos están destinados a hundirse entre las sombras y sólo una especie
de unión entre ambos retendrá una existencia independiente”. Había nacido el
espacio de Minkowski, el espacio-tiempo, en el que el tiempo pasaría a ser la
‘cuarta dimensión’, tras las tres dimensiones espaciales. El intervalo, s 2 =c
2 t 2 –(x2 +y2 +z2 ), que determina la métrica de Minkowski y que incluye, a la
vez, al espacio y al tiempo, es la “especie de unión que retiene una existencia
independiente”. La formulación tetradimensional del espacio-tiempo de Minkowski
apareció –también en los Annalen- en 1915, seis años después de su muerte.
Aunque la métrica de Minkowski fue en cierta medida anticipada por Poincaré en
1906, Minkowski dio un paso trascendental al iniciar la formulación moderna de
la relatividad sobre una variedad espaciotemporal y el estudio de sus tensores
relevantes. De esta forma llevó a su generalización natural la idea de vector,
cuya importancia había sido especialmente puesta de manifiesto por el
matemático Felix Klein (1849-1925) en su famoso Erlanger Programm (1872). Como
consecuencia de la influencia de Minkowski, Einstein fue invitado junto con la
crema de la ciencia europea –que entonces era casi tanto como decir mundial- al
primer congreso de Solvay (1911), en Bélgica. Dos años antes había sido
nombrado profesor asociado en Zurich tras la renuncia de su competidor, su
amigo Adler, de modo semejante a como en 1669 renunciara el matemático Isaac
Barrow a la cátedra Lucasiana de Cambridge (de la que fue su primer titular) en
favor de Isaac Newton. Tras una corta estancia en la Universidad de Praga,
Einstein pasó en 1912 a ser profesor del Politécnico de Zurich y en 1913, a
instancias de Planck y Nernst (1864-1941, Nobel de química en 1920), fue
nombrado director del Instituto Káiser Guillermo y miembro de la Real Academia
Prusiana de Ciencias, con el rango de profesor –pero sin obligaciones docentes-
y con un sueldo especial. El no tener la obligación de dar clases debió
agradarle. Einstein era un mediano profesor: escribía con letra pequeña,
hablaba mirando a la pizarra y generalmente no aclaraba las convenciones de
símbolos salvo – para desesperación de sus pocos alumnos- cuando resultaba
innecesario, como con la velocidad de la luz c o con la constante de
gravitación universal G. Einstein, por otra parte, no escribió textos en el
sentido convencional de la palabra; las conferencias de Princeton de 1921 –The
meaning of relativity- no constituyen propiamente un libro de texto. Los
primeros estudiantes de relatividad utilizaban el libro de 1911 de Max von Laue
(1879-1960), y, a partir de 1921, la excelente Relativitätstheorie del
brillantísimo vienés Wolfgang Ernst Pauli (1900-58, Nobel de física de 1945),
quien en 1924 introduciría el principio de exclusión para caracterizar el
comportamiento de los electrones y en 1930 la existencia del neutrino. Einstein
dijo de esa Relativitätstheorie: “quienquiera que estudie ese trabajo maduro y
grandiosamente concebido no podrá creer que su autor es un joven de veintiún
años” (Pauli lo escribió en su segundo año universitario). Einstein se trasladó
a Berlín en 1914. Los días de aislamiento de la comunidad científica habían
concluido definitivamente; la fama popular le llegaría pocos años después. La
guerra comenzó en agosto de ese mismo año. Durante ella, Einstein adoptó una
actitud decididamente pacifista y, a pesar del conflicto bélico, consiguió
crearse un ambiente recluido en el que seguir trabajando: Einstein publicó una
treintena de trabajos en el período 1915-18. Utilizando el cálculo tensorial de
Ricci y la geometría de Bernhard Riemann (1826-66), oportunamente puesta a
punto en la segunda mitad del siglo XIX y para cuyo estudió contó de nuevo con
la ayuda de Marcel Grossmann, desarrolló su teoría general de la relatividad,
que había iniciado en Berna en 1907. En 1912 (año del que se conserva el
manuscrito más antiguo de Einstein sobre relatividad) llegó a la conclusión de
que una teoría de la gravitación debería basarse en un espacio-tiempo cuya
geometría dependiera de la materia. Einstein completó su teoría en 1916. Bajo
el nombre de relatividad general se oculta simplemente una teoría de la
gravedad en la que los efectos gravitatorios se deben a la especial geometría
del espacio-tiempo tetradimensional. Einstein, al reconocer la deuda contraída
con la geometría riemanniana, diría de su creador: “sólo el genio de Riemann,
solitario e incomprendido, había llegado a mediados del pasado siglo a una
nueva concepción del espacio, en la cual había sido desprovisto de su rigidez y
en la que era posible reconocer su capacidad de tomar parte en los
acontecimientos físicos”. Por eso la teoría de la relatividad general es, en
realidad, una dinámica del espaciotiempo físico.
El gran matemático David Hilbert (1862-1943) se
interesó por la teoría de la gravitación tras una visita de Einstein a
Göttingen en el verano de 1915. Durante algún tiempo se consideró que Hilbert,
que propuso unas ecuaciones esencialmente equivalentes a las ecuaciones de
campo de Einstein, pudo habérsele anticipado por cuestión de días. Einstein
envió su artículo a publicar el 25-XI-1915 (apareció el 2-XII-1915); Hilbert
sometió el suyo a la revista el 20-XI-1915 (se publicó el 31-III-1916), tras
enviar una copia a Einstein poco antes. Su lectura provocó una pequeña polémica
epistolar en Nov-Dic-1915 en la que Einstein sostuvo que Hilbert trataba de
apropiarse de su teoría: dada su talla matemática, Hilbert la habría entendido
en el acto, mientras que la formulación de Hilbert no sería tan transparente
para Einstein. Recientemente, sin embargo, se han encontrado las galeradas
originales (de fecha 6-XII-1915) del artículo de Hilbert, lo que ha permitido comprobar
que el original era diferente de la versión que finalmente se publicó; en
particular, no incluía las ecuaciones de campo. Así pues, Hilbert debió
aprovechar las pruebas de imprenta para introducir modificaciones sustanciales,
lo que deja la prioridad de Einstein claramente establecida que, por otra
parte, Hilbert aceptó en la versión publicada de su trabajo: “las ecuaciones
diferenciales de la gravitación que se obtienen están, me parece, de acuerdo
con la magnífica teoría de la relatividad general establecida por Einstein en
sus últimos artículos”. Si -como es hoy práctica usual- los editores de la
revista hubieran añadido, tras la fecha de recepción del artículo de Hilbert,
la mención ‘revisado’ en cualquier fecha posterior al 2-XII-1915, la cuestión
de prioridad no se habría llegado a plantear. En cualquier caso, la acritud de
Einstein con Hilbert duró poco, y el 20-XII-1915, ya antes de que apareciera el
artículo de éste, Einstein le escribió: “ha habido un cierto resentimiento
entre nosotros, cuya causa no quiero volver a analizar. He luchado contra esa
amargura con completo éxito. De nuevo pienso en ti con amistad no ensombrecida
y te pido que intentes lo mismo conmigo. Sería realmente una lástima que dos
personas que en cierta medida se han liberado de este rastrero mundo no se
complacieran el uno en el otro.”
¿Cómo llegó Einstein a la relatividad general? En la
teoría de la relatividad especial “había que conceder una especie de realidad
absoluta al movimiento uniforme”. En consecuencia Einstein, siempre a la
búsqueda de una visión unificada, se había preguntado: “¿cómo deben ser las
leyes de la naturaleza, de modo que se apliquen a cualquier sistema de
coordenadas?”. La teoría general de la relatividad “es una generalización de la
especial que suprime la categoría especial de sistemas inerciales respecto de
... otros estados de movimiento ...; tiene su origen en el hecho, conocido
desde hace siglos, de que la inercia y el peso del cuerpo están caracterizados
por el mismo número, su masa”. De hecho, en el Diálogo de las dos nuevas
Ciencias, Galileo ya había escrito que “la variación en el aire para bolas de
oro, plomo, porfirio y otros materiales pesados es tan ligera... (que) tras
haberla observado he llegado a la conclusión de que en un medio completamente
desprovisto de resistencia todos los cuerpos caerían con la misma velocidad”.
Newton también había comprobado la igualdad de la masa inercial y la
gravitatoria con una precisión del 1%, utilizando péndulos de igual longitud y
distinta composición, pero fue el barón húngaro Roland von Eötvös quien realizó
experimentos ya muy precisos entre 1899 y 1908. Einstein, sin embargo, no los
conoció hasta bastante después. La admisión de la validez del principio de
relatividad para sistemas que están acelerados los unos respecto de los otros
conduce a la equivalencia entre el campo gravitatorio y la aceleración del
sistema de referencia: ningún experimento, sea o mecánico no, puede distinguir
entre un (pequeño) laboratorio acelerado en el espacio y su homólogo sobre la
Tierra, éste sometido al campo gravitatorio. En su artículo del Jahrbuch der
Radioaktivität und Elektronik de 1907, en el que inicia la teoría general de la
relatividad, Einstein concluye tras considerar dos sistemas de referencia –uno
en reposo en un campo gravitatorio y otro uniformemente acelerado respecto del
primero- que “no hay razón para suponer que ambos puedan distinguirse entre sí
de forma alguna. Por ello supondremos una equivalencia física completa entre el
campo gravitatorio y la correspondiente aceleración del sistema de referencia.
Esta hipótesis extiende el principio de la relatividad [especial] al caso del
movimiento traslacional uniformemente acelerado del sistema de referencia. El
valor heurístico de esta hipótesis radica en el hecho de que un campo
gravitatorio homogéneo puede ser reemplazado por un sistema de referencia
uniformemente acelerado”. Así pues, Einstein establece en 1907 el principio de
equivalencia entre la gravitación y la inercia. Einstein completó la teoría general
de la relatividad con su artículo de 1916. Ese año, satisfecho tras su
monumental trabajo, escribió a Pauli: a partir de ahora, “durante el resto de
mi vida, quiero reflexionar sobre qué es la luz” (en una carta escrita pocos
años antes de su muerte afirmó: “si alguien te dice que entiende lo que
significa E = hv, dile que es un mentiroso”). Es posible que, de no haber
existido Einstein, no hubiera sido necesario esperar mucho para que alguien
desarrollara la teoría especial de la relatividad; como hemos visto, los
ingredientes esenciales estaban ya disponibles en 1905. Sin embargo, sólo el
genio de Einstein pudo establecer en aquella época la teoría general, cuya
validez esencial se mantiene en nuestros días. En efecto, aunque se han
propuesto algunas modificaciones a la teoría de la gravitación, la teoría de la
gravedad de Einstein no requiere especial revisión por motivos experimentales.
Los problemas actuales más interesantes (sobre alguno de los cuales volveré al
final) son cosmológicos –la cosmología es ya una ciencia experimental
cuantitativa- y conciernen a la formación, estructura, geometría y futuro del
universo: el delicado ajuste de las condiciones iniciales de la
expansión/inflación, el cociente entre la densidad de materia del universo y la
densidad crítica, el valor de la constante cosmológica, etc. Pero el problema
teórico crucial –y conceptual- que está por resolver, y que desde hace tres
cuartos de siglo constituye el objetivo fundamental de la física teórica, es la
unión de la teoría de la gravitación con la física cuántica, sobre el que
volveremos. Su resolución tendría implicaciones revolucionarias, hasta para la
propia estructura y naturaleza del espacio-tiempo. La teoría de Einstein daba
lugar a una nueva ley de la gravedad que corregía la de Newton. ¿Cómo
comprobarla? Se sabía ya -desde las observaciones de Urbain Leverrier
(1811-77)- que el movimiento del planeta Mercurio, concretamente el avance de
la precesión de su perihelio (el punto más próximo al sol), no se ajustaba del
todo a la mecánica newtoniana. La discrepancia (un exceso de 43 segundos de
arco por siglo respecto al cálculo newtoniano) resultó estar, para delicia de
Einstein, en perfecto acuerdo con su teoría, que recibió así su primera y más
importante verificación. Pero aquélla contenía, además, una predicción
espectacular: la luz también poseía ‘peso’, es decir, debía ser atraída y
desviada por los cuerpos celestes. En efecto, si la equivalencia entre
aceleración y gravedad se extiende también a los fenómenos electromagnéticos,
los rayos de luz deben curvarse en presencia de un campo gravitatorio de la
misma forma que aparecería curvado el haz luminoso de una linterna en un
sistema acelerado. En 1916 el astrónomo inglés Sir Arthur S. Eddington
(1882-1944) recibió, enviada por su colega holandés Willem de Sitter (1872-
1934), una copia del trabajo de Einstein. Entusiasmado, comenzó a realizar los
preparativos para una expedición a la isla de Príncipe, en el golfo de Guinea,
destinada a comprobar la predicción einsteiniana. Se trataba de aprovechar el
eclipse solar del 29 de Mayo de 1919 para comparar la posición de una estrella
con la observada al situarse al borde del sol. El eclipse era necesario para
poder fotografiar la estrella cerca del sol –y por tanto observar la variación
relativa de su posición al desviarse su rayo luminoso- sin que la potente luz
solar lo impidiera. Eddington diría más tarde que la expedición -que tuvo lugar
gracias a que la guerra mundial acabó oportunamente en el otoño de 1918- “no
carecía de importancia internacional, pues puso fin a los intentos de boicotear
la ciencia alemana... Verificando la teoría del ‘enemigo’, nuestro observatorio
mantuvo vivas las mejores tradiciones de la ciencia, dando una lección que
quizá es necesaria en el mundo actual”. Tras la confirmación de la predicción
de Einstein y su anuncio en la Royal Astronomical Society el 6 de Noviembre de
1919, el Times de Londres anunció al día siguiente: “Revolución en la ciencia –
nueva teoría del universo - las ideas de Newton, derrocadas”. Einstein pasó
instantáneamente a ser una figura pública, y ya no dejó de serlo hasta su
muerte. Es famoso el comentario de Einstein al telegrama del 27-IX-1919 con el
que Lorentz -que estaba al tanto de la expedición- le anunciaba la segunda confirmación
experimental de su teoría: “Ya sabía yo que la teoría era correcta”, afirmó.
Alguien preguntó entonces: ¿Y si los resultados hubieran sido negativos?
“Entonces lo sentiría por el buen Dios; la teoría es correcta”. Esta frase,
altanera sólo en apariencia, pone de manifiesto la actitud einsteiniana ante la
teoría física: en lugar de partir de una ley general resultante de la
observación de hechos experimentales, Einstein procedía a formular una teoría
para descubrir después si los hechos se ajustaban o no a ella: “cuando examino
mis métodos de pensamiento llego a la conclusión de que mi don para la fantasía
ha significado más para mí que mi capacidad de absorber el conocimiento
positivo”. De este modo, y por nacer casi de la pura reflexión, la teoría se
iniciaba con un contenido científico e incluso filosófico superior al que la
sola observación de la experiencia hubiera requerido, y la belleza de la misma,
reflejo de las hipótesis iniciales, se constituía en garantía de su veracidad.
Ernest Rutherford (1871-1937, Nobel –de química- en 1908), por ejemplo, dijo de
la belleza de la teoría de la relatividad: “La teoría de la relatividad de
Einstein, aparte de su validez, no puede menos que ser contemplada como una
magnífica obra de arte”. La confianza que Einstein depositó en su teoría se
puede medir por lo que escribió a Arnold Sommerfeld (1868-1951): “Te
convencerás de la teoría general de la relatividad en cuanto la hayas
estudiado. Por tanto no mencionaré una sola palabra en su defensa”. Paul A. M.
Dirac (1902-84, Nobel de física en 1933) llega todavía más lejos y su opinión
es especialmente interesante en este contexto. Planteándose la cuestión de si
habría que rechazar la teoría einsteiniana si apareciera algún resultado
experimental contrario a ella, comentó: “Yo diría que la respuesta a esta
cuestión es un no rotundo. Quienquiera que sepa valorar la armonía fundamental
existente entre el devenir del universo y los grandes principios matemáticos
tiene que comprender que una teoría dotada de la belleza y elegancia de la de
Einstein ha de ser esencialmente correcta. La eventual aparición de una
discrepancia en alguna de sus aplicaciones tiene que obedecer a alguna
circunstancia que no se ha tomado adecuadamente en consideración, pero no puede
atribuirse a los principios generales de la teoría”. La frase de Dirac sigue
vigente: las modernas teorías supersimétricas son hoy objeto de intenso estudio
por su belleza matemática, pese a la falta, por el momento, de todo apoyo
experimental. Einstein afirmó en Oxford en 1933: “los conceptos y los
principios fundamentales de la física teórica son libres invenciones del
intelecto humano”. Tras la expedición de Eddington de 1919, Einstein adquirió
instantáneamente renombre universal. “Para castigar mi desprecio por la autoridad,
el Destino hizo una autoridad de mí mismo” afirmaría más tarde. En 1921 visitó
los Estados Unidos por primera vez, donde se le hizo un recibimiento
apoteósico; las universidades de todo el mundo compitieron por invitarle. En
España -invitado por Esteve Terradas, Julio Rey Pastor y Santiago Ramón y
Cajal- estuvo diecisiete frenéticos días en Febrero-Marzo de 1923, primero en
Barcelona, en el Institut d'Estudis Catalans, y después en Madrid, pasando por
Zaragoza a su regreso. En cierta ocasión el físico P. Ehrenfest le preguntó por
la razón de su visita a España en donde “no había física de interés para él”.
“Sí -respondió Einstein- pero el rey da unas fiestas excelentes...” La realidad
es que la visita fue agotadora, con numerosas conferencias, entrevistas,
reuniones privadas, honores y homenajes, entusiasmo público general
generosamente reflejado en la prensa5 y –también- alguna polémica. Científicos
(Esteban Terradas, Blas Cabrera, Julio Palacios, Fernando Lorente de Nó,
Santiago Ramón y Cajal, etc), políticos y hasta sindicalistas mantuvieron
contactos con el ilustre huésped. Einstein aprovechó su estancia en Madrid para
visitar Toledo, lo que hizo acompañado de José Ortega y Gasset, Bartolomé
Cossío y Gregorio Marañón. Cuenta Ortega que pasó casi todo el tiempo en la
sinagoga de Santa María la Blanca “soñando Dios sabe qué”. Ortega debió ser uno
de los españoles de aquel tiempo capaces de comprender la trascendencia la
teoría einsteiniana. En particular, no le pasó inadvertido (vid. El tema de nuestro
tiempo) el aspecto absoluto (el carácter general o invariante de las leyes
físicas) que, a pesar de su poco afortunado nombre, posee la teoría de la
relatividad. Durante su visita a Madrid, en sesión presidida por Alfonso XIII,
Einstein fue nombrado académico correspondiente de la Real Academia de
Ciencias; habló en el Ateneo en un acto presidido por Marañón, dió charlas en
el Seminario Matemático de la Junta de Ampliación de Estudios y una de
divulgación en la famosa Residencia de Estudiantes, en la que Ortega actuó de
traductor. Einstein no se distinguía por la claridad de sus exposiciones, ante
lo cual, según contó Julio Palacios, “Ortega se encontró en un dilema: o
traducía fielmente a Einstein, o sacrificaba la fidelidad a la claridad... y
por ello debió actuar como un filtro del que siempre sale agua cristalina. Esto
originó una amistosa y amena discusión entre el conferenciante y el traductor,
que puso de manifiesto que Ortega se negaba a entender lo que no puede
entenderse” (he de aclarar aquí que Palacios –excelente profesor- fue
desgraciadamente un heterodoxo en cuestiones relativistas, lo que no impidió
sus éxitos en otras áreas de la física). La situación personal de Einstein, sin
embargo, comenzaba a ser difícil en Alemania. En 1919 había escrito en el Times
esta ‘aplicación’ de la relatividad: “Hoy soy descrito en Alemania como un
sabio alemán y en Inglaterra como un judío suizo. Si mi destino fuera
convertirme en bête noire, resultaría ser un judío suizo para los alemanes y un
sabio alemán para los ingleses”. Sus predicciones fueron ciertas: en 1922,
temiendo por su vida, tuvo que abandonar temporalmente Berlín. Pronto la
campaña antisemita se extendió a las ideas de Einstein. Incluso un premio Nobel
de física (1905), Philipp Lenard (quien se afiliaría al partido nazi), se alzó
en contra suya, y en Leipzig se publicó un libro titulado 100 autores contra
Einstein criticando -ridículamente- la relatividad. “Si estuviera equivocado,
un solo profesor hubiera sido suficiente”, comentaría Einstein irónicamente. Ya
tres siglos antes, Galileo había afirmado: “en cuestiones científicas la
autoridad de mil hombres no vale lo que el razonamiento de un solo individuo”.
Es interesante notar que no sólo en Alemania encontró la teoría de la
relatividad dificultades por motivos políticos: todavía en 1952 fue considerada
por un académico soviético como contraria al materialismo dialéctico, de forma
semejante como había sido condenada la genética de Mendel y Morgan y
perseguidos implacablemente por Stalin sus seguidores (en época más reciente,
también los geólogos partidarios de la tectónica de placas tuvieron
dificultades en la antigua Unión Soviética). Einstein escribió en 1923: “en el
reino de los buscadores de la verdad no existe autoridad humana. Quien quiera desempeñar
el papel de magistrado se hundirá ante las carcajadas de los dioses”. Tras
rechazar varias ofertas de trabajo en universidades europeas (la entonces
Universidad Central en Madrid le ofrecería en 1933 una cátedra extraordinaria),
Einstein partió de Berlín en 1932 para otra visita a los Estados Unidos con su
segunda esposa, su prima Elsa, con la que se había casado en 1919 tras
divorciarse de Mileva. Nunca más volvería a Alemania. Poco después de la subida
de Hitler al poder en 1933 escribió: “Mientras tenga libertad de elección, sólo
permaneceré en un Estado cuyas libertades políticas, tolerancia e igualdad de
los ciudadanos ante la ley sean la norma... tales condiciones no existen
actualmente en Alemania”. Un año antes había expresado su repulsa a la Rusia
soviética por razones semejantes. Tras renunciar a la ciudadanía alemana –que
sin abandonar la suiza había recuperado tras la primera guerra mundial-
presentó en 1933 su dimisión en la Academia de Ciencias Prusiana. En un ‘auto
de fe’ nazi, celebrado en Mayo de ese año, los libros de Einstein (junto con
los de Sigmund Freud, Emil Ludwig y otros autores) fueron quemados públicamente
en la plaza de la Ópera berlinesa y, en una anticipación de medio siglo al 1984
de George Orwell, la voz ‘Einstein’ en la enciclopedia alemana fue modificada
para decir: “destituido en 1933 de su puesto de Director del Instituto Káiser
Guillermo y privado de la ciudadanía alemana. Desde entonces vive en el
extranjero”. Einstein nunca perdonó a los alemanes. Cuando en 1949 fue invitado
a reanudar su relación con el Instituto Káiser Guillermo, rebautizado Instituto
Max Planck, Einstein rehusó. Ese mismo año se negó, también, a ser nombrado
hijo predilecto de Ulm, su ciudad natal.
III.
Einstein, la mecánica cuántica y su pensamiento filosófico
Entia non sunt
multiplicanda praeter necessitatem (los entes de razón no deben aumentarse sin
necesidad) (Guillermo de Occam, 'doctor invincibilis', 1285-c.1349)
We are to admit
no more causes to natural things than such as are both true and sufficient to
explain their appearances (Newton en el libro tercero de los Principia, 1687)
Everything
should be made as simple as possible, but not simpler (Einstein)
Gott
würfelt nicht [Dios no juega a los dados] (Einstein) ¡Deja ya de decir a Dios
lo que ha de hacer! (Niels Bohr, a Einstein)
En 1933
Einstein se instaló definitivamente en Princeton (Estados Unidos) y en 1940
adquirió la nacionalidad estadounidense. En el famoso Instituto de Estudios
Avanzados de Princeton trabajó durante 22 años dedicando gran parte de su
esfuerzo a meditar sobre la naturaleza de la física cuántica y, sobre todo, a
la búsqueda de una teoría unificada de la gravitación y del electromagnetismo.
Pero el éxito no le acompañó esta vez (“lo que Dios ha separado, no lo una el
hombre”, decía Pauli con ironía); sus mayores contribuciones a la ciencia
quedaron en Europa. ¿Cuáles fueron éstas? Indudablemente la relatividad
especial (1905), la general (1907 y 1916) junto con sus aplicaciones a la
cosmología (iniciadas en 1917) y las contribuciones a la teoría cuántica por
las que recibió el premio Nobel. Su actitud respecto a la mecánica cuántica
arroja mucha luz sobre la concepción einsteiniana de la naturaleza y la
realidad física, por lo que merece algún comentario. La física clásica (y ésta
incluye a la relatividad) distingue perfectamente entre el observador y lo
observado: en toda experiencia pueden separarse el objeto de la misma y el
aparato de medida. Esta separación, sin embargo, no es factible en el mundo de
las partículas atómicas. No es muy difícil comprender esta situación. Si se
quiere contemplar un cuadro colgado en la pared, basta con iluminarlo; es obvio
que el cuadro no se va a alterar por ello. Pero si lo que se desea observar es
un electrón, la luz que lo ‘ilumine’ (un fotón) perturbará su estado. La
situación es en cierto modo semejante a la de alguien que quisiera conocer
dónde se encuentra una bola de billar sobre una mesa a oscuras y sólo
dispusiera para ello de otra bola: cuando oyera el sonido del golpe sabría
también que había perturbado la bola que deseaba observar. Toda observación
requiere una interacción y, en el mundo microscópico, donde la constante de
Planck h es ya apreciable pese a la pequeñez de su valor (h = 6’62·10−34 J.s.),
esa interacción no puede ignorarse. Por otra parte, y como Einstein mismo había
puesto de manifiesto, la luz no se comporta siempre como una onda, sino que a
veces presenta aspectos discretos que después quedarían caracterizados en
términos de fotones, los ‘corpúsculos luminosos’. Esta dualidad partícula-onda
de la radiación fue extendida a los cuerpos materiales por el aristócrata Louis
de Broglie (1892- 1987, Nobel de Física en 1929) en su revolucionaria tesis de
1924, cuya importancia fue Einstein de los primeros en apreciar. En virtud de
la hipótesis de de Broglie, la materia (un electrón, por ejemplo) posee
aspectos ondulatorios de la misma forma que la luz los posee corpusculares. La
hipótesis de de Broglie fue confirmada en 1927 por C.J. Davisson y L.H. Germer
en Estados Unidos y por G.P. Thomson en Inglaterra. Éste recibió el Nobel en
1937 por mostrar los aspectos ondulatorios del electrón (realizó una
experiencia de difracción de electrones) mientras que su padre, J.J. Thomson,
lo había recibido antes, en 1906, por descubrir esa partícula en 1897. Ante esa
dualidad partícula-onda, imposible de entender clásicamente, cabe preguntarse:
¿qué aspecto caracteriza a un electrón? ¿Se trata de una onda o de un
corpúsculo? El danés Niels Bohr (1885-1962, Nobel de física de 1922), resolvió
la situación por medio del principio de complementariedad: ambas descripciones,
corpuscular y ondulatoria, son complementarias, y es la experiencia la que
determina cuál de esos aspectos se pone de manifiesto. En 1947 se le concedió a
Bohr la orden danesa del Elefante, para cuyo escudo escogió al Yin y Yan chinos
junto con la leyenda Contraria sunt complementa, en doble y evidente alusión a
su principio de complementariedad. La conexión entre ambos aspectos viene dada
por la interpretación probabilística propuesta por Max Born (1872-1970, Nobel
de física de 1954) para la función de onda que describe el comportamiento
ondulatorio de la materia, solución de la ecuación que Erwin Schrödinger
(1887-1961, Nobel de física en 1933) introdujo en 1926. Las consideraciones
anteriores evidencian el papel especial que la medida desempeña en los
fenómenos cuánticos. El observador ‘contribuye’ a determinar el aspecto que
percibe: el dispositivo experimental condiciona el resultado que se va a
obtener dando lugar a descripciones complementarias. He aquí un
Gedankenexperiment (experimento imaginado), debido al físico estadounidense
John Archibald Wheeler (1910-), que puede ilustrar esta situación. Supongamos
que una persona está tratando de averiguar una palabra realizando un cierto
número de preguntas a las que se le responde afirmativa o negativamente. Su
interlocutor, sin embargo, no ha seleccionado previamente palabra alguna y se
limita a responder sí o no indiferentemente con tal de tener en el instante de
la respuesta una palabra que sea adecuada a esa respuesta y a todas las
anteriores. Cuando el interrogatorio comienza, quien ha de adivinar la palabra
supone que ésta existe de la misma forma que el físico que va a realizar una
experiencia presume que hay una ‘realidad’ que va a ser objeto de observación.
Sin embargo, la palabra que finalmente adivina aparece como consecuencia de las
preguntas que él mismo ha formulado; si las preguntas cambian, también cambia
la palabra. De modo análogo, la descripción obtenida del mundo físico aparece
como resultado de la experiencia efectuada; si se realizan distintas
experiencias se obtienen distintas ‘realidades’. En palabras de Wheeler,
“ningún fenómeno cuántico elemental es un fenómeno hasta que se observa”. Como
consecuencia de un detallado análisis del proceso de medida en el mundo
microscópico, Werner K. Heisenberg (1901-76, Nobel de física en 1932) formuló
en 1927 su famoso principio de indeterminación: no es posible conocer
simultáneamente la posición y el movimiento (más exactamente, el impulso) de
una partícula con precisión ilimitada. Este sencillo enunciado oculta una
revolución tan extraordinaria, al menos, como la pérdida del carácter absoluto
del tiempo newtoniano en la relatividad einsteiniana. En efecto, si el presente
no puede ser conocido con precisión absoluta en la medida, ¿cómo predecir el
futuro? La idea de estricta causalidad, tan cara a la física, desaparece; en su
lugar, entra la noción de probabilidad, y será ésta la que se propague
causalmente. La introducción de la probabilidad implica un cambio radical en la
descripción y estudio del fenómeno físico. En efecto, cuando al lanzar una
moneda al aire decimos que hay una probabilidad del 50% de que salga “cara” y
otra igual de que resulte “cruz” estamos en realidad renunciando a hacer una
predicción absolutamente precisa: conociendo con suficiente exactitud el modo
de lanzar la moneda, la distancia de caída, la resistencia del aire, etc.,
podríamos conocer con certeza cómo va a caer. Por el contrario, cuando en
física atómica se afirma que un átomo de radio 226 tiene una probabilidad del
50% de desintegrarse en 1620 años, estamos diciendo todo lo que somos capaces
de decir; no hay modo de saber si un átomo determinado se desintegrará antes o
después. La única predicción que puede hacerse es estadística. El conflicto que
plantea esta descripción puede resolverse si se admite que no es posible
extrapolar las leyes del mundo macroscópico al microscópico –del que nuestra
experiencia ordinaria nada nos dice- y se considera la interacción
observador-objeto como la realidad última. Por supuesto, las limitaciones
cuánticas a la medida también afectan al mundo macroscópico. Pero debido al pequeño
valor de la constante de Planck, las limitaciones prácticas se deben a la
imprecisión del aparato de medida, mucho mayor que la insoslayable
indeterminación cuántica. La situación es semejante a la relación que existe
entre las dos mecánicas, newtoniana y einsteiniana: la primera es utilizable
mientras las velocidades de los objetos no se aproximen a la de la luz, unos
300.000 km/s. Nuestra experiencia cotidiana nada nos dice, por tanto, de la
mecánica relativista. La dificultad que nos presentan la mecánica relativista
einsteiniana y la física cuántica sería mucho menor si pudiéramos desplazarnos
a velocidades semejantes a las de un electrón en un acelerador y tuviéramos
microscopios electrónicos en lugar de ojos, lo que obviamente no es el caso. La
dificultad inicial estriba, pues, en que los aspectos relativistas y cuánticos
de la Naturaleza son inaccesibles para nuestros sentidos (aunque no siempre,
como en el fenómeno cuántico del helio líquido), que sólo son capaces de
percibir el límite newtoniano y clásico (no obstante, cabe mencionar que las
recientes ideas del Nobel (1999) Gerardus 't Hooft (1946-) podrían conducir a
una relación más sutil entre la física clásica y la cuántica). Einstein, sin
embargo, opinaba que la teoría cuántica –y debido en particular a su carácter
estadístico- proporcionaba una descripción incompleta de la realidad, y por
tanto constituía tan sólo un estadio intermedio hacia otra teoría más completa.
En el quinto congreso de Solvay, en 1927, Einstein planteó discretamente su disconformidad.
Entre otros premios Nobel de física (que ya lo eran o lo serían en el futuro)
estaban allí de Broglie, Bohr, Dirac, Heisenberg, Planck y Schrödinger, todos
ellos directamente relacionados con la aparición de la nueva mecánica. En el
siguiente congreso de Solvay, en 1930, lo hizo ya con energía; sus discusiones
con Niels Bohr planteando experimentos imaginarios que podrían violar el
principio de incertidumbre de Heisenberg son justamente célebres. Pero Bohr
–tras tener que meditar un buen rato, incluso toda la noche- siempre encontraba
el error en la argumentación de Einstein, utilizando a menudo ¡las propias
teorías de Einstein! Heisenberg cuenta, recordando aquellas discusiones, que en
cierto momento Paul Ehrenfest dijo: “Einstein, me avergüenzas; argumentas
contra la teoría cuántica como tus adversarios contra la relatividad”. Pese a
todo, Einstein nunca aceptó (como tampoco lo hicieron Schrödinger, de Broglie y
Planck) la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, quedándose cada
vez más aislado de la comunidad de los físicos teóricos. En un famoso trabajo
de Princeton de 1935 sobre el que volveremos, firmado por Einstein, B. Podolsky
y N. Rosen, se planteaba la siguiente pregunta: ¿puede considerarse completa la
descripción de la realidad que proporciona la mecánica cuántica? para afirmar a
continuación: “en una teoría completa hay un elemento correspondiente a cada
elemento de realidad. Condición suficiente para la realidad de una magnitud
física es la posibilidad de predecirla con certeza, sin perturbar el sistema”.
Y en una carta de 1944 a Born, Einstein decía, aludiendo al carácter
probabilístico de la teoría cuántica: “Tú crees en un Dios que juega a los
dados, y yo en una ley y orden completos en un mundo que objetivamente existe...
Incluso los grandes éxitos iniciales de la teoría cuántica no me hacen creer en
ese juego fundamental de dados, aunque soy consciente de que nuestros jóvenes
colegas interpretan mi actitud como un síntoma de senilidad”. “Dios es sutil,
pero no malicioso” (raffiniert ist der Herrgott, aber boshaft ist Er nicht)
gustaba de decir Einstein para indicar que la naturaleza oculta su misterio
tras su grandeza, pero no maliciosamente. Las dos posturas mencionadas difieren
de modo irreconciliable en la visión de lo que constituye la ‘realidad física’.
Heisenberg, uno de los máximos exponentes de la ‘interpretación de Copenhague’,
la resumió así: “Nosotros no hemos supuesto que la teoría cuántica, en
contraposición a la teoría clásica, es esencialmente una teoría estadística en
el sentido de que sólo se puedan hacer predicciones estadísticas a partir de
datos exactos... En la formulación de la ley causal, es decir, en la afirmación
‘si conocemos el presente exactamente, podemos predecir el futuro’ no es la conclusión
sino más bien la premisa la que es falsa. No es posible conocer ... el presente
en todos sus detalles”. Por el contrario, de Broglie afirmaba en un prólogo en
1957: “Podemos aceptar que la actitud adoptada durante 30 años por los físicos
teóricos cuánticos es, al menos en apariencia, la contrapartida exacta de la
información que la experiencia nos da en el mundo atómico. En el nivel
actualmente alcanzado por la investigación en la microfísica…, las
perturbaciones introducidas por el experimento, imposibles de eliminar,…
permiten sólo predicciones estadísticas. La construcción de las fórmulas
puramente probabilísticas que todos los teóricos usan actualmente estuvo pues
plenamente justificada. Sin embargo, la mayoría de ellos, a menudo bajo la
influencia de ideas preconcebidas derivadas de la doctrina positivista, han
pensado que podían ir más allá y afirman que el carácter incompleto e incierto
del conocimiento (actual) de lo que realmente sucede en la microfísica es el
resultado de una indeterminación real de los estados físicos y su evolución.
Tal extrapolación no parece justificada en modo alguno. Es posible que en el
futuro, observando la realidad física a un nivel más profundo, seamos capaces
de interpretar las leyes de probabilidad y de la física cuántica como los
resultados estadísticos de valores de variables perfectamente determinadas que
actualmente están ocultas para nosotros... la historia (de la ciencia) nos
muestra que el estado actual del conocimiento es siempre provisional y que debe
haber, más allá de lo que es conocido actualmente, inmensas regiones por
descubrir”. La interpretación de Copenhague u 'ortodoxa' es actualmente la
admitida por la mayoría de los físicos y, en la práctica, utilizada por todos.
Ciertamente ningún resultado experimental requiere su modificación, aunque
quizá el clima de insatisfacción respecto de la lógica de algunos aspectos de
la mecánica cuántica haya renovado el interés por su estructura interna. Ésta
se revela cada vez más sorprendente, como en las fascinantes propiedades de los
estados 'entrelazados' que mencionaré después, y que el propio Einstein
consideró en 1935, antes de que tuvieran nombre, en su crítica a la física
cuántica ortodoxa. De hecho, Einstein rechazó hasta su muerte la visión de
Copenhague de la realidad física. He aquí algunas de sus muchas manifestaciones
en este sentido: Difiero resueltamente en mis opiniones acerca de los
fundamentos de la física de casi todos mis contemporáneos, y por lo tanto no
puedo permitirme actuar como portavoz de los físicos teóricos. En particular,
no creo en una formulación estadística de las leyes. (A Carl Seelig, biógrafo
suyo). Comprendo perfectamente que me tomes por un viejo pecador obstinado,
pero también me doy cuenta de que no comprendes cómo he recorrido mi solitario
camino. Seguramente te divertiría mucho, aunque te sería imposible apreciar mi
actitud. También yo tendría un gran placer en destruir tu punto de vista
filosófico-positivista. (A Max Born, a quien se debe la interpretación
probabilística de la función de onda de Schrödinger) Aún puedo aceptar, si nos
ponemos en lo peor, que Dios pueda haber creado un mundo en el que no existan
leyes naturales. En otras palabras, un caos. Pero que haya leyes estadísticas
con soluciones determinadas, es decir, leyes que obliguen a Dios a echar los
dados en cada caso individual, lo encuentro completamente desagradable. (A
James Franck, premio Nobel en 1925 por sus estudios sobre los choques entre
electrones y átomos). Por supuesto, Einstein siempre aceptó el uso de la teoría
cuántica como una herramienta extraordinariamente útil y precisa; su objeción
era que no podría considerarse, aún, una teoría ‘completa’. Hubiera sido
interesantísimo, sin embargo, conocer la reacción de Einstein a la comprobación
de la violación –por muchos experimentos desde finales de los setenta- de las
desigualdades de Bell (1964), violación que, como veremos, zanja esencialmente
de forma experimental la polémica Einstein-Bohr en contra de Einstein. Pese a
todo, no cabe mas que admirar la tenacidad de Einstein en defensa del
determinismo y de la existencia de una realidad física independiente del
observador. De él y su actitud dijo Julius Robert Oppenheimer (1904-67) en
1966: “tenía derecho a fracasar esta vez... Empleó muchos años en intentar
probar que la teoría cuántica era inconsistente. Nadie pudo ser más ingenioso
que él imaginando (contra)ejemplos inesperados, pero el hecho es que no había
tal inconsistencia, y a menudo la solución estaba en trabajos anteriores del
propio Einstein...Tras sus fallidos esfuerzos, Einstein afirmaría, simplemente,
que no le gustaba la teoría: no le gustaban las componentes de incertidumbre...
ni el abandono de la causalidad... Ver estas nociones perdidas, aunque él mismo
había puesto con sus trabajos el puñal en la mano del asesino, fue muy duro
para él”. Probablemente contribuyó a ello el hecho de que la filosofía
positivista y operacionalista que subyace en la mecánica cuántica ortodoxa fue,
en gran parte, introducida en la física por el propio Einstein (a través, por
ejemplo, de su insistencia en la ‘definición operacional’ de la simultaneidad
en la teoría de la relatividad), influido por Ernst Mach, aunque más tarde
renegara de éste y de aquélla. ¿A qué doctrina, epistemológicamente hablando,
se adhirió Einstein? Inicialmente, cabe calificar a Einstein de positivista. La
Historia de la mecánica de Mach le impresionó mucho en su época de estudiante,
en la que también fue influido por el empirista escocés David Hume (1711-76),
que “estudió con fervor y admiración antes de descubrir la teoría de la
relatividad” y sin el cual “es muy posible que…no hubiera encontrado la
solución”. Pero aunque Einstein llegó a firmar un manifiesto en apoyo de una
Sociedad de Filosofía Positivista en 1911 (junto con Mach, los matemáticos
David Hilbert y Felix Klein, Sigmund Freud y otros), se alejó de esa filosofía
poco después de concluir la teoría de la relatividad general en 1916,
precisamente el año de la muerte de Mach. La relatividad general es una teoría
de campos (concretamente, del campo gravitatorio) y, por tanto, difícilmente
encajable en la epistemología de Mach. De hecho, en su respuesta a los
comentarios de científicos y filósofos sobre su propia ‘necrológica’ - nombre
con el que Einstein se refería irónicamente a la autobiografía que escribió en
1949- afirmó: el científico “debe resultar al epistemólogo sistemático como una
especie de oportunista sin escrúpulos: aparece como realista en la medida en la
que pretende describir un mundo independiente del proceso de percepción; como
idealista en la medida que considera los conceptos y las teorías como libres
invenciones del espíritu humano (no deducibles lógicamente de los datos
experimentales); como positivista en tanto que considera que sus conceptos y
teorías están justificadas sólo en la medida en que proporcionan una
representación lógica de relaciones entre experiencias sensoriales. Puede
incluso parecer un platonista o un pitagórico en tanto que considera que el
punto de vista de la sencillez lógica constituye una herramienta indispensable
y eficaz en sus investigaciones”. Einstein pertenece al nutrido grupo de
físicos teóricos (que cuenta con muchos otros ilustres miembros, como P.A.M.
Dirac o C.N. Yang) que considera que las ideas y las leyes básicas de la
ciencia no pueden extraerse solamente de la experiencia. Lejos queda ya el
célebre hipotheses non fingo de los Principia de Newton, quien expresaba así su
convicción –tampoco exacta- de que los conceptos básicos de su sistema estaban
directamente extraídos de la Naturaleza. En contraste, en opinión de Einstein,
el físico teórico está cada vez más obligado a guiarse por consideraciones
puramente matemáticas y formales. A este respecto, vale la pena citar aquí lo
que escribió en 1960 el premio Nobel de física Eugene P. Wigner (1902-1995)
sobre ‘la irrazonable eficacia de las matemáticas’ en la descripción de la
Naturaleza: “el milagro de la adecuación del lenguaje matemático para la
formulación de las leyes de la física es un regalo maravilloso que ni
entendemos ni merecemos; deberíamos estar agradecidos por él. Confío en que
seguirá siendo útil en la investigación futura y que se extenderá, para bien o
para mal, para nuestra delicia e incluso quizá para nuestro asombro, a otras
ramas del conocimiento”. Más aún: en opinión de Einstein, "el teórico que
sigue ese camino [formal y matemático] no debe ser considerado caprichoso, sino
que debe permitírsele dar rienda suelta a su imaginación, ya que no hay otro
camino para conseguir el objetivo". Este objetivo no lo fija el método
científico, aunque sí proporciona los medios para conseguirlo. Por supuesto,
según Einstein, “una teoría tiene una ventaja muy importante si sus conceptos
básicos e hipótesis fundamentales están próximos a la experiencia”. Ello
confiere una mayor confianza en la teoría, ya que “se requiere mucho menos
tiempo y esfuerzo para descartar esa teoría por la experimentación”. En otras
palabras: la teoría es más fácilmente refutable (‘falsable’) en el sentido del
filósofo Karl Popper (1902-94). No obstante, para Einstein, “conforme aumenta
la profundidad de nuestro conocimiento, hay que abandonar cada vez más estas
ventajas en nuestra búsqueda de simplicidad y uniformidad en los fundamentos de
la teoría física”. A la vista de todo lo que antecede, se comprende que no sea
posible encuadrar globalmente a Einstein dentro de ninguna de las tendencias
típicas –positivismo, empirismo, idealismo, racionalismo o cualquier otro
‘ismo’- en las que podrían ser incluidos otros científicos. Los grandes
creadores no encajan en parcelaciones simplistas. Como dijo el físico Ehlers,
quizá la caracterización que mejor le cuadre sea la de “artista
lógico-empírico”. Y es que, desde la perspectiva einsteiniana aquí descrita, no
cabe duda de que la ciencia es, también, una manifestación artística: las
grandes leyes y teorías científicas tienen la belleza y la armonía de las
mejores obras de arte.
IV. Einstein, personaje público
Ningún
científico ha gozado de una fama tan universal como Einstein. Preguntado una
vez por su profesión, respondió sin titubear: “modelo masculino”, aludiendo a
la atención que le dedicaban los fotógrafos. La revista Time lo declaró su
‘personaje del s. XX’. Cierto es que sólo unos pocos entre los millones que le
rindieron tributo comprendían la trascendencia de sus descubrimientos y que
muchos de sus admiradores, atraídos sólo por lo misterioso, hubieran quedado
decepcionados de haberlos entendido. Y es que, por desgracia, a la mayoría de
los seres humanos les atrae más lo fantástico que lo racional, y prefieren
aceptar simplezas sin fundamento que esforzarse en comprender explicaciones,
especialmente si no son fáciles. La sorprendente supervivencia de la
astrología, la quiromancia y otras creencias tan arcaicas como irracionales
constituye una buena prueba de ello. El hecho de ser judío fue un factor
determinante en la vida de Einstein. Parece ser que recibió el nombre de
Abraham en su circuncisión, nombre que sus padres cambiaron después por el de
Albert por comenzar por la misma letra. Aunque su familia no ocultaba su
judaísmo, tampoco era particularmente observante de sus tradiciones: su padre,
por ejemplo, consideraba las reglas de la comida kosher como supersticiones
anacrónicas. En palabras de Einstein, su familia era “completamente
irreligiosa” y, como hemos visto, de niño fue incluso a un colegio católico. No
obstante, Einstein tuvo una época infantil de profunda religiosidad -en la que
leía la Biblia con avidez y se negaba a tomar nada que no fuera kosher- que se
interrumpió bruscamente al cumplir 12 años. Su primera identificación con su
condición judaica fue en Praga, de cuya universidad alemana fue nombrado
profesor en 1911: en aquella época, la del emperador Francisco José, un
profesor universitario debía pertenecer a algún credo -aunque sólo fuera para
poder realizar adecuadamente el juramento de lealtad- y, forzado a ello,
Einstein se declaró entonces judío (‘de fe mosaica’). Pero fue en Alemania
donde descubrió claramente su identidad: “cuando vivía en Suiza no me di cuenta
de mi judaísmo; todo cambió cuando me trasladé a Berlín”. El judaísmo de
Einstein, no obstante, tenía un carácter más ético que religioso: “para mí, el
judaísmo está casi exclusivamente relacionado con la actitud moral ante la
vida”. Y es que el judaísmo -en opinión algo optimista de Einstein- “no es un
credo: el Dios judío es simplemente la negación de la superstición, un
resultado imaginario de su eliminación”. Por lo que se refiere a sus propias
creencias, Einstein afirmaba: “Creo en el Dios de Espinoza que se manifiesta en
la armonía ordenada de todo lo que existe, no en un Dios que se preocupa del
destino y las acciones de los seres humanos”. “No creo en el libre albedrío.
Las palabras de Schopenhauer ‘el hombre puede hacer lo que quiere, pero no
puede decidir qué es lo que quiere’ me acompañan en todas las situaciones de mi
vida y me reconcilian con las acciones de los demás... Esta conciencia de la
falta de libertad me impide tomar a mis congéneres y a mí mismo demasiado en
serio....”. “A mí me basta... con el conocimiento... de una mínima parte de la
Razón que se manifiesta en la Naturaleza”. Como consecuencia de su
identificación con el pueblo judío durante su estancia en Berlín, Einstein se
hizo ferviente sionista a partir de 1919, tras algunas dudas iniciales.
Distinguiendo - de modo algo sutil- entre nacionalismo y sionismo, afirmó: “Soy
contrario al nacionalismo pero estoy a favor del sionismo”. También manifestó
su “confianza en el éxito del desarrollo de la colonia judía” y su alegría
porque hubiera “una diminuta mota en esta tierra donde los miembros de nuestra
tribu no sean extranjeros”. Conforme su fama fue aumentando, su vinculación a
la causa sionista fue cada vez mayor. Su apoyo a la creación de la Universidad
Hebrea, por ejemplo, fue decisivo: en su viaje a los Estados Unidos de 1921 le
acompañó Chaim Weizmann, que era un químico de prestigio (y entonces presidente
de la Organización Sionista), con objeto de recabar fondos para esa
universidad, aunque después no siempre estuvo de acuerdo con él ni con la
Universidad Hebrea. Weizmann jugó un papel muy importante en la creación del
Estado de Israel en 1948, del que fue su primer presidente. Su apoyo a la causa
judía -aunque sus opiniones sobre el sionismo no fueran siempre compartidas por
los judíos de Palestina- motivó que a la muerte de Weizmann, David BenGurion
(1886-1973) sugiriera a Einstein como siguiente presidente de Israel. Einstein
declinó el ofrecimiento (que, de aceptar, hubiera contado con la segura
aprobación del Knesset israelí) que le fue transmitido por Abba S. Eban,
entonces embajador en Estados Unidos. “Conozco algo sobre la Naturaleza, pero
prácticamente nada sobre los hombres” afirmó, estableciendo así un criterio
que, de aplicarse, dejaría a un buen número de Estados sin su cabeza visible.
Cabe preguntarse, como me comentó en 1979 el ilustre hispanista y entonces
presidente de Israel, Dr. Navón, las consecuencias que hubiera tenido para
Israel que Einstein hubiera aceptado la oferta. Einstein fue toda su vida un
pacifista convencido. Desde sus tiempos escolares en el Luitpold Gymnasium , el
militarismo le resultaba odioso: “el que se siente en condiciones de marchar
con placer, codo con codo, al son de la música marcial, ha recibido un cerebro
grande sólo por equivocación, puesto que le hubiera bastado con la médula
espinal”. Al comienzo de la primera guerra mundial, por ejemplo, rehusó tener
nada que ver con el Manifiesto al mundo civilizado en el que 93 intelectuales
alemanes, el gran Planck entre ellos, trataban de justificar la posición
alemana; fue un gran mérito de Einstein no dejarse arrastrar por la corriente
general y saber mantenerse al margen. El pacifismo de Einstein, sin embargo, no
le impidió sentirse después beligerante -como a tantos otros pacifistas- cuando
estuvo en peligro la libertad. Por eso firmó, a instancias de Leo Szilard y en
presencia de Edward Teller (1908-1993), ambos físicos de origen húngaro
(nacidos en Budapest), la famosa carta que a título personal envió al
presidente de Estados Unidos, Franklin D. Roosevelt, el 2 de agosto de 1939.
Reproduzco aquí, por su importancia histórica, los párrafos más significativos:
"Recientes trabajos de E. Fermi y L. Szilard, que me han sido comunicados
en forma manuscrita, me inclinan a pensar que el elemento uranio puede
convertirse en una nueva e importante fuente de energía en el futuro inmediato.
Ciertos aspectos de la situación requieren vigilancia y, si fuera necesario,
rápida actuación por parte de la Administración. Creo, por tanto, que mi deber
es llamar su atención sobre los hechos y recomendaciones que siguen. En el
transcurso de los cuatro últimos meses se ha hecho probable -gracias al trabajo
de Joliot en Francia y Szilard en América- la posibilidad de desatar reacciones
en cadena en una gran masa de uranio, por lo que se generarían vastas
cantidades de energía... Este nuevo fenómeno conduciría también a la
construcción de bombas... Una sola bomba de ese tipo... podría muy bien
destruir un puerto entero junto con parte del territorio circundante. ... Tengo
entendido que Alemania ha suspendido actualmente la venta de uranio procedente
de las minas de Checoslovaquia de las que se ha apoderado. El hecho... podría
quizás comprenderse si se tiene en cuenta que el hijo del Subsecretario de
Estado alemán, von Weizsäcker, pertenece al Instituto Káiser Guillermo de
Berlín, donde están siendo repetidas parte de las investigaciones americanas
sobre el uranio". La carta no llegó a Roosevelt hasta Octubre, quien
respondió que juzgaba la información remitida de gran importancia. Poco después
se creaba el Comité Asesor sobre Uranio; el resto es bien conocido. Lo que es
menos conocido es que también existió, del lado alemán, otra carta: el 24 de
Abril de 1939, tres meses antes que Einstein, los científicos de Hamburgo Paul
Harteck y Wilhem Groth habían enviado al Ministerio de la Guerra alemán un
mensaje que incluía este párrafo: “En nuestra opinión, es probable que los más
recientes desarrollos de la física nuclear hagan posible la producción de un
explosivo más poderoso que los convencionales en muchos órdenes de magnitud”.
Einstein nunca formó parte del Comité Asesor sobre Uranio ni tuvo relación con
el desarrollo del proyecto Manhattan, que se desarrolló en el laboratorio de
Los Álamos, dirigido por Oppenheimer. Tras la rendición alemana, muchos de los
científicos que participaron en el proyecto de construcción de la bomba atómica
trataron de detenerlo sin éxito. Szilard, por ejemplo, que había convencido a
Einstein para que escribiera a Roosevelt, escribió informe tras informe para
evitar que la bomba fuera lanzada sobre los japoneses. El famoso memorándum (11
Junio 1945) del comité presidido por James Franck (que incluía a Szilard)
consideraba “que podrían lograrse mucho mejores condiciones para conseguir un
acuerdo [de paz] si las bombas nucleares fueran mostradas al mundo en un lugar
inhabitado adecuadamente escogido” de forma que provocara la rendición del
Japón sin pérdida de vidas. Sin embargo, un panel asesor de científicos
(presidido por J. R. Oppenheimer, e incluyendo a E. Fermi, E.O Lawrence y A.
Compton) diría días después que “no se veía alternativa aceptable al uso
militar” de la bomba, y la trágica eficacia de Little Boy y Fat Man fue
finalmente comprobada sobre Hiroshima y Nagasaki el 6 y el 9 agosto de 1945.
Einstein dijo después que “si hubiera sabido que los alemanes no iban a poder
desarrollar la bomba atómica, no hubiera hecho nada por ella” y que “hubiera
preferido ser fontanero”. ¿Demasiado tarde? Es difícil valorar la
responsabilidad de Einstein en la aparición de la bomba atómica, y no éste el
lugar para discutir, como León Tolstoy en Guerra y Paz, la posible importancia
de pequeños acontecimientos en el curso de una guerra. Es harto probable que
sin las cartas de Einstein todo hubiera seguido un curso semejante; en 1940,
por ejemplo, Rudolf Peierls -después Sir Rudolf, entonces otro huido de
Alemania nazi- también alertó a los británicos sobre la posible viabilidad de
un explosivo atómico. El temor de que Alemania lo consiguiera antes era la
preocupación general: la fisión del uranio había sido descubierta por Otto Hahn
(1879-1968, Nobel de química en 1944) y Fritz Strassmann en el Instituto Káiser
Guillermo en 1938. Pero, aunque Heisenberg conocía las bases para obtener
material fisionable para construir una bomba atómica (el 26 de febrero de 1942
dio una charla titulada ‘Fundamentos físicos para obtener energía de la fisión
del uranio’, a la que siguieron otras dos a altos oficiales del ejército alemán
el 4-Junio-42 –a la que asistió el eficaz ministro de Hitler de producción y armamento
Albert Speer- y el 6-mayo-43), los alemanes nunca estuvieron cerca de
alcanzarla. Las grabaciones secretas realizadas en Farm Hall (una casa de campo
cerca de Cambridge), donde los británicos mantuvieron recluidos a Heisenberg,
Hahn, von Weiszäcker, von Laue, Harteck y otros durante seis meses, incluyendo
agosto de 1945, muestran el asombro de los científicos alemanes ante las
noticias de la bomba de Hiroshima, al darse cuenta de que habían estado muy por
detrás de los aliados. Cabe también especular sobre si Heisenberg, que dirigió
el programa alemán Uranverein, no pudo o no quiso poner un arma terrible en
manos de los nazis, y sobre los motivos de su misteriosa visita a su antiguo
maestro y amigo Niels Bohr, en un Copenhague ya ocupado por Alemania, en
Septiembre de 1941. Bohr recibió a Heisenberg cortésmente, y la conversación
entre los dos -de la que realmente poco se sabe y menos aún con certeza- debió
tener todos los elementos de un drama; ambos debieron sentir una gran
frustración ante un destino que les había situado en circunstancias tan
trágicas como distintas. En su diálogo se mezclaría la camaradería entre viejos
conocidos y científicos excepcionales con la imposibilidad de hablar con
libertad, el deseo y la necesidad de penetrar en la mente del otro con la
inevitable desconfianza y la consiguiente incomunicación. De hecho, el famoso
encuentro fue usado por Michael Frayn para la trama teatral de Copenhague,
estrenada en Londres en 1998. Tras la guerra, Einstein dedicó toda su
influencia y su prestigio a advertir a la humanidad del riesgo de un holocausto
nuclear. Dos días antes de su muerte firmó un manifiesto contra la guerra,
dirigido a todos los científicos del mundo, promovido por el filósofo,
matemático y pacifista Bertrand Russell (1872-1970), que daría origen a las
Conferencias de Pugwash. El manifiesto, publicado después de su muerte,
formulaba esta pregunta: ¿vamos a poner fin a la raza humana o renunciará la
Humanidad a la guerra? El temor de que, como Cartago tras la tercera guerra púnica,
la Humanidad pudiera desaparecer tras la tercera guerra mundial -la cuarta será
con hachas de piedra, decía Einstein- le persiguió hasta su muerte, que acaeció
el 18 de Abril de 1955. Cuando Newton murió, sus restos fueron depositados tras
solemnes exequias en la abadía de Westminster, junto con los de los más
ilustres hijos del Reino Unido. Por expreso deseo de Einstein, su funeral fue
sencillo e íntimo, y sus cenizas depositadas en algún lugar desconocido, quizá
el río Delaware. ¿Dónde radicó la esencia del genio de Einstein? Él mismo había
manifestado en ocasiones que su cerebro debería ser utilizado con fines
científicos. Durante la autopsia le fue extraído y, cortado en unas 240 piezas,
permaneció durante años en un jarro en poder del patólogo que se la practicó.
En 1985 fue estudiado por primera vez por neuroanatomistas de la Universidad de
Berkeley y, en 1999, la revista científica The Lancet publicó el primer estudio
anatómico detallado por científicos de la universidad canadiense McMaster. El
cerebro de Einstein es de un peso (1230 gramos) ligeramente inferior al
promedio, pero no parece haber una especial relación entre peso del cerebro e
inteligencia: por ejemplo, el cerebro de Anatole France pesaba 1017 grs., y el
de Iván Turgenev 2012 grs. Sin embargo, los investigadores de McMaster
encontraron que los lóbulos parietales, importantes en el razonamiento espacial
y matemático (esencial, por ejemplo, en la formulación de la teoría de la
relatividad), eran más grandes y simétricos en el cerebro de Einstein que en
cerebros de personas de edad parecida. Se encontró también que la cisura de
Silvio y los opérculos parietales estaban prácticamente ausentes, algo que
quizá permitiera una conexión nerviosa más eficaz y, por tanto, una mayor
inteligencia, de acuerdo con ideas que se remontan a Santiago Ramón y Cajal
(1832-1934). Quién sabe; el conocimiento de la base neurobiológica de los
procesos cerebrales que determinan la consciencia y el razonamiento está aún en
su infancia, aunque existe una correlación entre ciertas funciones cognitivas y
la estructura de las áreas del cerebro que median en esas funciones. En
cualquier caso, algo sí se sabe, y desde hace milenios: como dijo el propio
Einstein, “el desarrollo mental del individuo y su modo de formar los conceptos
depende del lenguaje hasta un nivel muy elevado... En este sentido, pensamiento
y lenguaje están unidos entre sí”. No en vano el término griego logos designaba
a la vez pensamiento, palabra, concepto y, también, razón. Y es que expresarse mal
es pensar mal, un problema mucho más serio, hoy y siempre, de lo que parece.
BIBLIOGRAFÍA
José A. de Azcárraga. ALBERT EINSTEIN (1879-1955) Y SU
CIENCIA. Dpto. de Física Teórica e IFIC
(CSIC-UVEG) Facultad de Física, Universidad de Valencia 46100-Burjassot
(Valencia). DISPONIBLE EN:
http://www.uv.es/~azcarrag/pdf/EINSTEIN-RSEF-05.pdf
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