Albert Einstein nació en Ulm, Baviera, Alemania el 14 de marzo de 1879. Al siguiente año de su nacimiento, sus padres, de religión judía, se trasladaron a Munich, en donde el padre se estableció como comerciante en las novedades electrotécnicas de la época.
En 1895, la familia se mudó a Suiza, un año después el joven Albert renunció a su nacionalidad alemana -cuatro años más tarde le fue concedida la suiza-. Ese mismo año inició sus estudios superiores en la Escuela Técnica Superior de Zurich, en donde fue alumno del matemático Hermann Minkowski. A mediados de 1902, empezó a prestar sus servicios en la Oficina Confederal de la Propiedad Intelectual –más conocida como oficina de patentes- de Berna.
Su vida cambió en 1905, año en el que publicó trabajos sobre teoría cuántica de la luz, movimiento browniano y la teoría de la relatividad, gracias a ellos obtuvo el doctorado por la Universidad de Zurich. Tan sólo estas publicaciones lo colocaron como uno de los grandes físicos europeos pero, a pesar de ser conferencista y profesor de la Universidad de Zurich, mantuvo su trabajo en la oficina de patentes hasta 1909.
En 1914 es nombrado profesor en la Universidad de Berlín, se une a la Academia de Ciencias Prusiana. Desde ese momento Einstein se declara en contra de la invasión de la Alemania a Bélgica –una actitud poco popular entre los alemanes- y firma el Manifiesto a los europeos pero su foco seguía siendo el científico; la mayor parte de su tiempo estaba dedicado a la teoría general de la relatividad. Se basaba en el postulado de que la gravedad no es una fuerza sino un campo creado por la presencia de una masa en el continuum espacio-tiempo.
Sus teorías sobre la luz fueron confirmadas en 1919, al fotografiarse el eclipse solar del 29 de mayo; The Times lo presentó como el nuevo Newton y su fama internacional se amplió a todo el público no sólo a los científicos.
En 1922 le es otorgado el Premio Nobel de Física “por sus servicios a la Física Teórica y especialmente por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico”.
Albert Einstein deja Alemania en 1933 con el acceso de Hitler al poder y renuncia a la Academia Prusiana. Emigra a Estados Unidos y en 1940 adquiere la nacionalidad estadounidense.
Aunque el Premio Nobel de Física le fue concedido por un descubrimiento poco complicado –y que usamos todos los días en los elevadores- el trabajo de Einstein desde 1920 hasta su muerte es básico para a la comprensión general de la física y del universo como lo conocemos ahora. La teoría del campo unificado –que pudiera explicar la gravedad, el electromagnetismo, el tiempo y el espacio- fue el centro de sus investigaciones durante muchos años, aunque no pudo encontrar una explicación matemática de ella. Escribió “no se puede evitar la fascinación al contemplar los misterios de la eternidad, la vida y la maravillosa estructura de la realidad. Es suficiente tratar al menos de entender un poco el misterio de cada día".
Einstein dijo una vez que la política poseía un valor pasajero, mientras que una ecuación valía para toda la eternidad, pero aun así a partir de su establecimiento en Estados Unidos se involucró en la política empezando por firmar una carta al presidente Roosevelt instándole a emprender un programa de investigación sobre la energía atómica. Años después abogó ante el presidente Truman por las vidas de los esposos Rosenberg acusados de espionaje por el gobierno norteamericano. Durante años Albert Einstein dedicó parte de su tiempo a crear conciencia sobre los peligros de la energía atómica y la necesidad de un control internacional de ésta.
Los últimos 25 años de su vida los pasó en la Universidad de Princeton en donde murió el 18 de abril de 1955.
Relatividada Especial
La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad restringida, es una teoría de la física publicada en 1905 por Albert Einstein.Surge de la observación de que la velocidad de la luz en el vacío es igual en todos los sistemas de referencia inerciales y de obtener todas las consecuencias del principio de relatividad de Galileo, según el cual cualquier experimento realizado, en un sistema de referencia inercial, se desarrollará de manera idéntica en cualquier otro sistema inercial.
La teoría es "especial", ya que sólo se aplica en el caso especial donde la curvatura del espacio-tiempo debido a la gravedad es despreciable.Con el fin de incluir la gravedad, Einstein formuló la relatividad general en 1915. La relatividad general es capaz de manejar marcos de referencia acelerados, algo que no era posible con las teorías anteriores.
La Teoría de la relatividad especial estableció nuevas ecuaciones que facilitan pasar de un sistema de referencia inercial a otro. Las ecuaciones correspondientes conducen a fenómenos que chocan con el sentido común, como son la contracción espacial, la dilatación del tiempo, un límite universal a la velocidad, la equivalencia entre masa y energía o la relatividad de la simultaneidad entre otros, siendo la fórmula E=mc2 o la paradoja de los gemelos dos de los ejemplos más conocidos.?
La relatividad especial tuvo también un impacto en la filosofía, eliminando toda posibilidad de existencia de un tiempo y de un espacio absoluto en el conjunto del universo.
Historia
A finales del siglo XIX los físicos pensaban que la mecánica clásica de Newton, basada en la llamada relatividad de Galileo Galilei (origen de las ecuaciones matemáticas conocidas como transformaciones de Galileo), describía los conceptos de velocidad y fuerza para todos los observadores (o sistemas de referencia). Sin embargo, Hendrik Lorentz y un poco antes Woldemar Voigt habían comprobado que las ecuaciones de Maxwell, que gobiernan el electromagnetismo, no cumplían las transformaciones de Galileo cuando el sistema de referencia inercial varía (por ejemplo, cuando se considera el mismo problema físico desde el punto de vista de dos observadores que se mueven uno respecto del otro). En particular las ecuaciones de Maxwell parecían requerir que la velocidad de la luz era constante (razón por la que se interpretó que esa velocidad se refería a la velocidad de la luz respecto al éter). Sin embargo, el experimento de Michelson y Morley sirvió para confirmar que la velocidad de la luz permanecía constante para cualquier velocidad y movimiento relativo al supuesto éter omnipresente y, además, independientemente del sistema de referencia en el cual se medía (contrariamente a lo esperado de aplicar las transformaciones de Galileo) .Por tanto la hipótesis del éter quedaba descartada y se abría un problema teórico grave asociado a las transformaciones de Galileo. Hendrik Lorentz ya había encontrado que las transformaciones correctas que garantizaban la invariancia no eran las de transformaciones de Galileo, sino las que actualmente se conocen como transformaciones de Lorentz.
Relatividad General
La teoría general de la relatividad de Albert Einstein es uno de los logros más imponentes de la física del siglo veinte. Publicada en 1916, explica lo que percibimos como fuerza de gravedad. De hecho, esta fuerza surge de la curvatura del espacio y del tiempo.
Einstein propuso que los objetos como el Sol y la Tierra variaban la geometría del espacio. En presencia de materia y energía, el espacio se puede deformar y estirar,formando cordilleras, montañas y valles que causan que los cuerpos se muevan por estas "rutas" curvas. Así que aunque la Tierra parezca moverse alrededor del Sol a causa de la gravedad,en realidad, tal fuerza no existe. Es simplemente la geometría del espacio-tiempo alrededor del Sol la que dice cómo debe moverse la Tierra.
La teoría de la relatividad general tiene consecuencias de largo alcance. No sólo explica el movimiento de los planetas, sino que también puede describir la historia y la expansión del Universo, la física de los agujeros negros, la curvatura de la luz de las estrellas y las galaxias distantes.
En 1919, el astrónomo inglés Arthur Eddington viajó a la isla de Príncipe situada en la costa de África occidental para ver si podía detectar la lente de la luz predicha por la relatividad general. Su plan era observar un cúmulo brillante de estrellas llamadas las Híades en el momento en el que el Sol pasaba delante de ellas. Para ver la luz de las estrellas, Eddington necesitaba un eclipse total de Sol para suprimir el resplandor del nuestra estrella.
Si la teoría de Einstein es correcta, las posiciones de las estrellas de las Híades deberían cambiar en un porcentaje aproximado de una parte entre dos mil de un grado.
Para señalar la posición de las Híades en el cielo, Eddington primero tomó una fotografía en la noche de Oxford. Luego, el 29 de mayo de 1919, fotografió a las Híades mientras yacían casi directamente detrás del Sol durante el eclipse total que se produjo ese día en la isla de Príncipe. Comparando las dos mediciones, Eddington fue capaz de demostrar que el cambio fue como Einstein había predicho y demasiado grande para ser explicado por la teoría de Newton.
Tras la expedición del eclipse, hubo cierta controversia en creer que los datos del análisis de Eddington habían sido correctos. Pero en la década de 1970, cuando las placas fotográficas fueron analizadas nuevamente, el análisis de Eddington demostró ser correcto.
El periódico The Times de Londres publicó: "triunfa la Teoría de Einstein". A partir de entonces, a medida que se han demostrado más consecuencias de su teoría, la relatividad general se ha arraigado en el saber popular, con su descripción de un Universo en expansión y los famosos agujeros negros. En 1959, Robert Pound y Glen Rebka anunciaban la comprobación del corrimiento al rojo de la luz (corrimiento de la longitud de onda), emitida por una estrella que se aleja de la Tierra a gran velocidad, lo que constituía la tercera prueba clásica, propuesta por Einstein en 1907.
Cómo la Relatividad General Da Forma a NUESTRO Universo
La teoría general de la relatividad de Einstein ha revelado que el Universo es un lugar extremo. Ahora sabemos que era caliente y denso, y que se ha expandido durante los últimos 13,7 mil millones años. También dedujo la existencia de regiones tan densas que deforman el espacio-tiempo, llamadas agujeros negros que atrapan todo lo que entran en sus garras.
Agujeros negros en la Teoría General de la Relatividad.
Poco después de que Einstein propusiera su teoría de la relatividad general, un físico alemán llamado Karl Schwarzschild encontró una de las primeras y más importantes soluciones a las ecuaciones de campo de Einstein. Ahora conocida como la solución de Schwarzschild, este resultado describe la geometría del espacio-tiempo alrededor de estrellas muy densas, teniendo algunas características muy extrañas.
Para empezar, justo en el centro de tales organismos, la curvatura del espacio-tiempo se hace infinita, formando una característica llamada singularidad. Una característica aún más extraña es una superficie esférica invisible, conocida como el horizonte de sucesos, alrededor de dicha singularidad. Nada, ni siquiera la luz, puede escapar del horizonte de sucesos. Casi se puede pensar en la singularidad de Schwarzschild como un agujero en el tejido del espacio-tiempo.
En la década de 1960, el matemático neozelandés Roy Kerr descubrió una clase más general de soluciones para las ecuaciones de campo de Einstein. Describen objetos densos que están girando, y son incluso más extraños que la solución de Schwarzschild.
Los objetos que las soluciones de Schwarzschild y de Kerr describen se conocen como agujeros negros. Aunque todavía no se ha visto directamente ningún agujero negro, hay pruebas abrumadoras de su existencia. Normalmente se detectan a través de los efectos que tienen en las inmediaciones de cuerpos astrofísicos tales como las estrellas o el gas.
Deformación del espacio tiempo
Einstein habla de la deformación del espacio-tiempo. ¿Quiere decir que el tiempo también se "deforma" en presencia de una masa? Sí. ¿Dice Einstein que el tiempo que mide nuestro reloj es diferente si estamos cerca o lejos de una masa? Sí, y esto se ha medido en un experimento muy directo: comparar cómo marca los segundos un reloj muy preciso situado a ras de tierra con lo que marca otro situado a gran altura (por ejemplo en la azotea de un rascacielos o en un satélite en órbita a la Tierra). El reloj del suelo va más despacio que el reloj a gran altura (ya que la fuerza de la gravedad es mayor en el suelo; recordar que disminuye con el cuadrado de la distancia al centro de la Tierra). O sea, el tiempo también se curva en presencia de una masa, y esto es otra prueba más de la realidad del espacio-tiempo y de que las dimensiones temporales y la espacial tienen la misma naturaleza.
