Albert Einstein y la relatividad

Teoria de la Relatividad

Según las leyes del movimiento establecidas por primera vez con detalle por Isaac Newton hacia 1680-89, dos o más movimientos se suman de acuerdo con las reglas de la aritmética elemental. Supongamos que un tren pasa a nuestro lado a 20 kilómetros por hora y que un niño tira desde el tren una pelota a 20 kilómetros por hora en la dirección del movimiento del tren. Para el niño, que se mueve junto con el tren, la pelota se mueve a 20 kilómetros por hora. Pero para nosotros, el movimiento del tren y el de la pelota se suman, de modo que la pelota se moverá a la velocidad de 40 kilómetros por hora.

Como veis, no se puede hablar de la velocidad de la pelota a secas. Lo que cuenta es su velocidad con respecto a un observador particular. Cualquier teoría del movimiento que intente explicar la manera en que las velocidades (y fenómenos afines) parecen variar de un observador a otro sería una «teoría de la relatividad».

La teoría de la relatividad de Einstein nació del siguiente hecho: lo que funciona para pelotas tiradas desde un tren no funciona para la luz. En principio podría hacerse que la luz se propagara, o bien a favor del movimiento terrestre, o bien en contra de él. En el primer caso parecería viajar más rápido que en el segundo (de la misma manera que un avión viaja más aprisa, en relación con el suelo, cuando lleva viento de cola que cuando lo lleva de cara). Sin embargo, medidas muy cuidadosas demostraron que la velocidad de la luz nunca variaba, fuese cual fuese la naturaleza del movimiento de la fuente que emitía la luz.

Einstein dijo entonces: supongamos que cuando se mide la velocidad de la luz en el vacío, siempre resulta el mismo valor (unos 299.793 kilómetros por segundo), en cualesquiera circunstancias. ¿Cómo podemos disponer las leyes del universo para explicar esto? Einstein encontró que para explicar la constancia de la velocidad de la luz había que aceptar una serie de fenómenos inesperados.

Halló que los objetos tenían que acortarse en la dirección del movimiento, tanto más cuanto mayor fuese su velocidad, hasta llegar finalmente a una longitud nula en el límite de la velocidad de la luz; que la masa de los objetos en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita en el límite de la velocidad de la luz; que el paso del tiempo en un objeto en movimiento era cada vez más lento a medida que aumentaba la velocidad, hasta llegar a pararse en dicho límite; que la masa era equivalente a una cierta cantidad de energía y viceversa.

Todo esto lo elaboró en 1905 en la forma de la «teoría especial de la relatividad», que se ocupaba de cuerpos con velocidad constante. En 1915 extrajo consecuencias aún más sutiles para objetos con velocidad variable, incluyendo una descripción del comportamiento de los efectos gravitatorios. Era la «teoría general de la relatividad».

Los cambios predichos por Einstein sólo son notables a grandes velocidades. Tales velocidades han sido observadas entre las partículas subatómicas, viéndose que los cambios predichos por Einstein se daban realmente, y con gran exactitud. Es más, sí la teoría de la relatividad de Einstein fuese incorrecta, los aceleradores de partículas no podrían funcionar, las bombas atómicas no explotarían y habría ciertas observaciones astronómicas imposibles de hacer.

Pero a las velocidades corrientes, los cambios predichos son tan pequeños que pueden ignorarse. En estas circunstancias rige la aritmética elemental de las leyes de Newton; y como estamos acostumbrados al funcionamiento de estas leyes, nos parecen ya de «sentido común», mientras que la ley de Einstein se nos antoja «extraña».
Fuente: AstroMia

El año magico de Einstein BBC Mundo

Einstein, el físico y el humano

Albert Einstein revolucionó la física, desarrolló un incansable espíritu pacifista y fue también un ser humano como cualquier otro.
La publicación de la teoría de la relatividad, el haber ganado el premio Nobel de Física, y los descubrimientos sobre energía nuclear que llevaron a la construcción de la primera bomba atómica, son quizá los acontecimientos más famosos alrededor de la vida del físico alemán Albert Einstein.
Sin embargo, ese hombre de ciencia también llenó su vida de pasajes donde afloraron su sensibilidad, el gusto por la música, y un gran compromiso social.
Sus primeros días
Albert Einstein nació el 14 de marzo de 1879 en la ciudad de Ulm, Alemania. Un año más tarde, su familia se mudó a Munich, donde recibió una estricta educación.
A los 12 años, después de que sus tíos Jakob y Cäsar le inculcaran el gusto por las matemáticas y la ciencia respectivamente, Einstein decidió tomar un camino que lo llevara a resolver "el enigma del mundo entero", como él mismo lo denominó. Después de una breve estancia en Milán, Einstein estudió física y matemáticas en la Academia Politécnica Federal de Zürich, en Suiza.
Einstein el físico
Llegó 1905 que pasará a ser conocido como el llamado "año mágico" de Einstein, pues fue cuando se publicaron una serie de teorías con las que su nombre alcanzaría fama mundial.
Uno de los trabajos presentados en ese año fue una explicación del movimiento browniano, gracias a la cual se revolucionó la mecánica estadística.
El movimiento, que toma su nombre del botánico escocés Thomas Brown, establece que las moléculas de un gas o un líquido se encuentran en constante movimiento aleatorio. A menor tamaño y viscosidad de las moléculas, su movimiento se acelera. La teoría tiene una traducción en lenguaje estadístico, donde se puede analizar el comportamiento fluctuante en una bolsa de valores, por ejemplo.
Otro de sus informes fue la explicación del "efecto fotoeléctrico", basada en la hipótesis de que la luz está integrada por "cuantos" individuales, más tarde denominados fotones. Hasta antes de ese momento, se pensaba que la luz solo estaba conformada por ondas.
En términos físicos esto permitió explicar que existe una interacción entre las partículas de la luz y la materia donde ésta se impacta.
Finalmente se publicaron sus trabajos sobre la Teoría Especial de la Relatividad. Mediante esa teoría Einstein estableció que la energía E de un cuerpo, está relacionada a su masa m y a la velocidad de la luz c. De ahí la universalmente conocida ecuación E=mc², que - por ejemplo - permitió avanzar en la creación de reactores nucleares.
Años más adelante, Einstein publicó la Teoría General de la Relatividad, que hoy ha hecho posible que se desarrolle tecnología satelital como los sistemas de localización y orientación GPS (Global Position System).
Esta se basa en el postulado de que la gravedad no es una fuerza sino un campo creado por la presencia de una masa en el continuo espacio-tiempo. Con esto, contradijo lo establecido por Isaac Newton, dos siglos atrás.

La Teoría de la Relatividad establece que la gravedad no es una fuerza.

En 1921, mientras Einstein se encontraba en Shangai, China, fue notificado de que había resultado ganador del Premio Nobel de Física por su investigación sobre el efecto fotoeléctrico y su aportación en el campo de la física teórica. La Teoría de la Relatividad, que aún se encontraba en medio del debate no fue mencionada en dicha notificación.
Tan sabio como humano
Einstein es un buen ejemplo de sabio con un lado humano tan común e imperfecto como el de cualquier otro.
Dejó la escuela a los 15 años, tras obtener malas notas en historia, geografía y letras.
Se casó primero con Mileva Maric, su amor universitario, al lado de quien procreó dos hijos. En 1914, Einstein radicaba en Berlín y su familia que vacacionaba en Suiza, fue imposibilitada de regresar con él tras el inicio de la I Guerra Mundial, hecho que derivaría en su divorcio.
Sus hijos, Hans Albert y Edward, murieron en los años de 1973 y 1965, respectivamente.
Hans terminó sus días como profesor de Hidráulica en Berkeley, California, mientras que Edward, terminó con un desorden mental que años atrás lo alejó de su padre, reclamándole abandono.
Más adelante, su prima Elsa con sus dos hijas, llegarían a la vida de Einstein. En 1919 el científico contraería matrimonio con ella, y llevarían una vida pacífica en Berlín.
Einstein también mostró su interés por la música y con ello una gran sensibilidad; desde temprana edad aprendió a tocar el violín que decía utilizar sólo para relajarse, pero que en realidad llegó a ejecutar con gran maestría.
Pero quizá el lado más humano de Einstein se apreció en su incansable pacifismo. Siempre en contra de la guerra, hizo todo lo que estuviera a su alcance para manifestarse. En 1933, tras la nominación de Adolf Hitler como canciller, Einstein renunciaría a su nacionalidad alemana.
Ese espíritu le valió la invitación para ser presidente del estado de Israel, cargo que el científico no aceptó.
A pesar de eso, su activismo continuó. Continuamente escribió cartas de protesta e intercambió puntos de vista sobre las motivaciones del ser humano para vivir en estado de guerra, con el psiquiatra austríaco Sigmund Freud.
Einstein también advirtió al presidente Franklin D. Roosvelt del potencial del uranio para crear una bomba atómica de alcances destructivos hasta ese momento, desconocidos.
El científico alemán murió en Princeton, Estados Unidos, el 18 de Abril de 1955.

Les recomiendo se lean el reportaje completo, aqui esta la pagina si quieren acceder.
http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/specials/2005/einstein/

Frases Celebres
- Si mi teoría de la relatividad es exacta, los alemanes dirán que soy alemán y los franceses que soy ciudadano del mundo. Pero si no, los franceses dirán que soy alemán, y los alemanes que soy judío.
- El hombre que ha perdido la facultad de maravillarse es como un hombre muerto.- Debe ser simple para ser cierto. Si no es simple, probablemente no podremos descifrarlo.
- El arte mas importante del maestro es provocar la alegría en la acción creadora y el conocimiento.
- El nacionalismo es una enfermedad infantil. Es el sarampión de la humanidad.
- ¡Triste época la nuestra! Es mas fácil desintegrar un átomo que un prejuicio.
- El que se erige en Juez de la Verdad y del Conocimiento es anonadado por la carcajada de los dioses.
- La imaginación es más importante que el saber.
- Las proposiciones  matemáticas, en cuanto tienen que ver con la realidad, no son ciertas; y en cuanto que son ciertas, no tienen que ver con la realidad.
-  Lo peor es educar por métodos basados en el temor, la fuerza, la autoridad, porque se destruye la sinceridad y la confianza, y solo se consigue una falsa sumisión.
- Los ideales que han iluminado mi camino y una y otra vez me han infundido valor para enfrentarme a la vida. Han sido la bondad, la belleza y la verdad.
- Nunca pienso en el futuro. Llega enseguida.
- Un estomago vacío no es buen consejero político.
- Una velada en la que todos los presentes estén absolutamente de acuerdo es una velada perdida.
- Sostengo que el sentimiento religioso cósmico es la motivación más fuerte y noble para la investigación científica. (En Ideas y Opiniones. 1954).
- En mis teorías situo un reloj en cada punto del espacio, pero en la vida real apenas puedo permitirme el lujo de comprarme uno para mi casa.
- Debo parecer un avestruz , que esconde eternamente la cabeza en la arena, para no enfrentarme a los malvados cuantos. [A Einstein no le gustaba la naturaleza estadística de la teoría cuántica, por lo que fue dejado de lado por multitud de científicos, dado que por esa época (1954) la teoría cuántica estaba en plena efevescencia]
- Reconozco que son pocas las posibilidades de éxito, pero hay que intentarlo.... es mi obligación.

Albert Einstein
1879-1955




 

Su abuelo dijo de él: "Quiero a ese muchacho porque es imposible imaginar lo bueno y lo inteligente que se ha vuelto" (el niño había comenzado preocupando a  sus padres  por lo tarde que empezó a hablar).

H. Minkowski, su profesor de matemáticas en Zurich, comentó de él: "Brillante...  pero perezoso". Más tarde, este mismo profesor habría de unir espacio y tiempo  indicando que una unificación tetradimensional de ambos conceptos era más significativa que ambos términos por separado (Einstein había tratado ambos conceptos por separado en sus teorías).

Einstein no fue siempre famoso y al principio le costaba llegar a fin de mes, como tal y como se desprende de los siguientes comentarios:
- Si alguien viviese como yo, las novelas románticas no habrían existido nunca.
- En mis teorías situo un reloj en cada punto del espacio, pero en la vida real apenas puedo permitirme el lujo de comprarme uno para mi casa.

Otra cosa curiosa (y no muy conocida) es que no le gustaba el nombre que daban a su teoría. Pero como el término (teoría de la relatividad) se popularizó tanto, no tuvo más remedio que aceptarlo, así que cuando tenía que utilizar este nombre lo hacía diciendo: "la, así llamada, teoría de la relatividad ... ". Él prefería llamarla la teoría de los invariantes, ya que los intervalos en el espacio-tiempo son los mismos para todos los observadores y reciben el nombre de invariantes.

La teoría de la relatividad (o de los invariantes, como a él le gustaba llamarla) predice la desviación de la trayectoria de un rayo de luz al pasar cerca del sol. La comprobación de este dato supuso uno de los primeros apoyos a su teoría.

La primera expedición para observar este esfecto se dirigió a Rusia en 1914, pero estalló la Primera Guerra Mundial y sus miembros fueron hecho prisioneros. Se dice que de haber llegado a su destino hubieran obtenido una desviación doble de la prevista, con lo que la teoría se hubiera olvidado durante un tiempo. Sin embargo, no fue así.
Pero Arthur Eddintong,  aún antes de que  terminara la Primera Guerra Mundial ya estaba organizando una expedicion a Sudamérica para observar el eclipse de 1919 y medir la desviación preducha.  Lo chocante del asunto es que Eddintong era inglés y   Einstein alemán y que sus dos naciones estaban  en guerra, por lo que es muy loable que dos científicos olviraran estas "tonterías" para conocer un poco más el universo en que vivían.

Einstein tenía tanta confianza en su teoría que cuando un estudiante le preguntó qué habría hecho si su predicción hubiese resultado incorrecta le respondió:  "En ese caso lo hubiese sentido por el buen Dios, la teoría es correcta." [Yo particularmen no acabababa de creerme esto, pero parece que es cierto].
Esta y otra expedición mostraron que las predicciones eran ciertas y así  Einstein se hizo famoso de la noche a la mañana. La fama y el acoso de los periodistas le llegó a disgustar, aunque lo sobrellevó con humor y humildad.
Se cuenta que llegó a ser tan popular (es de los pocos científicos que todo el mundo reconocería en una foto) que tuvo que posar innumerables veces para fotografos, artista y escultores, así que cuando una vez un extraño que no lo había reconocido le preguntó por su profesión, le contestó: "Trabajo de modelo para un artista".
En otra ocasión Einstein se encontraba en una fiesta sentado al lado de una muchacha de 18 años, quien le preguntó "¿En concreto, cuál es su profesión?" "Me dedico al estudio de la física", replicó este, que a la sazón tenía el pelo blanco. "¿Quiere decir que estudia física a su edad?", preguntó la chica muy sorprendida. "Yo la aprobé hace más de un año". Seguro que Einstein no pudo menos que sonreirse.

Durante algún tiempo Einstein trabajó con colaboradores como Hoffman, Ingfield, Bergman y Strauss. Este último escribió:
"Trabajamos durante nueve meses [en una teoría correcta],. entonces una noche descubrí un tipo de solución que a la luz del nuevo día reveló que la teoría era inconsistente desde un punto de vista físico". A Strauss el revés casi le partió el corazón, pero escribió: "A la mañana siguiente, Einstein había olvidado el fracaso y se encontraba pensando ya en una nueva teoría".
- "Reconozco que son pocas las posibilidades de éxito, pero hay que intentarlo.... es mi obligación" dijo una vez.

El fragmento que sigue no es mio, lo he encontrado en http://dirac.practicas.cie.uva.es/~alu051, (una web de física) pero como  es interesante, lo transcribo.

ÉI mismo (Einstein)  escribió: «Nuestra experiencia nos justifica en la confianza de que la Naturaleza es concreción de las ideas matemáticas más sencillas.» Cuando tuvo que elegir las ecuaciones tensoriales capaces de dar cuenta de su teoría de la gravitación, entre todos los sistemas capaces de cumplir los requisitos necesarios optó por el más sencillo, y a continuación los publicó, con plena confianza (como en cierta ocasión le dijo al matemático John G. Kemeny) de que «Dios no hubiera dejado escapar una oportunidad así de hacer tan sencilla la Naturaleza».

Se ha opinado que los enormes logros de Einstein han sido expresión intelectual de una compulsión psicológica de sencillez, que Henry David Thoreau expuso en Walden como sigue: «¡Sencillez, sencillez, sencillez! Hágame caso, que sus asuntos sean como dos o tres, no como cientos o millares. No haga por contar un millón, sino media docena, y lleve su contabilidad en una uña.»

En su biografía de Einstein, Peter Michelmore refiere que «el dormitorio de Einstein parecía la celda de un monje. No había en él cuadros ni alfombras... Se afeitaba sin muchos miramientos, con jabón de fregar. En casa solía ir descalzo. Tan sólo cada dos o tres meses dejaba que Elsa (su esposa) le descargara un poco la pelambrera... Pocas veces encontraba necesaria la ropa interior. También dejó de lado los pijamas, y más tarde los calcetines. "¿Para qué sirven?", solía preguntar. "No producen más que agujeros." Elsa llegó a perder la paciencia un día en que lo pilló cortando de codo abajo las mangas de una camisa nueva. Su explicación fue que los puños requieren botones o gemelos y es necesario lavarlos con frecuencia, total, una pérdida de tiempo». «Toda posesión», decía Einstein, «es una piedra atada al tobillo.»

http://www.uv.es/~jaguilar/historias/einstein.html



Albert Einstein
1879-1955

1879-1955. Científico nacido en Alemanía, nacionalizado estadounidense. Es uno de los científicos más conocidos y trascendentes del Siglo XX.