Albert Einstein

ALBERT EINSTEIN: NAVEGANTE SOLITARIO

En este libro habla de la vida de Einstein y sus teorías que hicieron grandes cambios en la física clásica. Empezaremos a relatar la historia de la física clásica desde sus inicios.

La mecánica es las más antigua rama de la física clásica, esta comenzó a tomar su forma actual a partir de la intervención de Galileo Galilei quien la transformo en una ciencia experimental, Galileo estableció un método general para conocer la naturaleza, el comúnmente llamado método científico el cual consiste en el caso de Galilei, en lo esencial , en la exigencia de recurrir directamente al experimento para obtener respuestas preferiblemente cuantitativas a las interrogantes planeadas, se considera a Galileo Galilei como el primer físico en recurrir al experimento como método para construir las teorías físicas.

El día en que murió Galileo Galilei, nació Isaac Newton quien transformo la mecánica rudimentaria de su época en la moderna mecánica clásica, no solo descubriendo y sistematizando sus leyes fundamentales las tres famosas Leyes de Newton , sino inventando simultáneamente las matemáticas necesarias para expresar y usar estas leyes. Newton realizó una síntesis teórica de singular valor al demostrar que las leyes de la mecánica que rigen el movimiento de los cuerpos en el laboratorio son las mismas que controlan el movimiento de los planetas alrededor del Sol. La universalidad de las leyes dela mecánica lo que le permitió a Newton, partiendo de los resultados de Kepler y Galileo sobre el movimiento de los planetas y satélites en el Sistema Solar, formular la ley universal de gravitación la que reinó hasta 1915, cuando Einstein formulara su teoría general de la relatividad.

A partir de Newton, usando y desarrollando sus métodos y teorías, la mecánica evolucionó aceleradamente lo cual repercutió fuertemente en toda la física, las matemáticas, la química, la ingeniería, e incluso la filosofía.

LA TEORIA ELECTROMAGNETICA

Se podría decir que el conocimiento moderno de los fenómenos electromagnéticos se inició cuando Alessandro Volta quien fue un famoso físico italiano (1745-1827) inventó la batería eléctrica y apiló varias de ellas para obtener mayores voltajes. Pronto el químico inglés William Nicholson (1753-1815) demostró que era posible observar el efecto complementario: Volta producía electricidad con reacciones químicas; él descompuso el agua en oxigeno e hidrogeno haciendo circular una corriente eléctrica por ella.

Atraído por estos resultados, el químico inglés Humphry Davy (1778-1829) pronto construyó grandes pilas de Volta que le permitieron aislar un gran número de elementos químicos, a partir de compuestos como la soda, la potasa, etc. Davy terminó por inventar la lámpara de arco, que fue la primera aplicación que ponía en evidencia el potencial práctico cotidiano de las corrientes eléctricas. Lesiguió Michael Faraday quien vendría a revolucionar con sus inventos y descubrimientos el conocimiento electromagnético de la época. Poco tiempo después, Maxwell inspirado en las ideas de Faraday, produjo la teoría electromagnética prácticamente como hoy la llegamos a conocer. Maxwell concluyó que era necesario corregir partes de las leyes conocidas de la electricidad, agregando una forma desconocida hasta entonces de corriente eléctrica. Este descubrimiento permitió dar a las leyes de electricidad y el magnetismo una forma muy condensada y general que fueron las llamadas ecuaciones de Maxwell, que permite describir, en principio, todos los fenómenos eléctricos y magnéticos, pero más importante aún, demostró con sus ecuaciones que un oscilador eléctrico radia ondas electromagnéticas, y que estas ondas tiene precisamente la velocidad de la luz.

Pocos años después en 1888, Heinrich Hertz pudo generar y detectar estas ondas en el laboratorio, después Alexander Popov introdujo la antena como medio de enviar y recibir estas ondas hertzianas y Guglielmo Marconi inventó métodos para usarlas comercialmente y realizó la primera comunicación por radio.

ÉTER, ACCIÓN A DISTANCIA Y CAMPOS

Maxwell tomó de Faraday la idea de que alrededor de un campo electrificado hay un fenómeno eléctrico que representaba mediante líneas de fuerza eléctrica. Esto quiere decir que el espacio alrededor de este cuerpo contiene fenómenos eléctricos. A estaimagen se refiere uno cuando habla de campo eléctrico. Análogamente, podemos hablar de un campo magnético o, más en general, de un campo electromagnético. Podemos extender estas ideas al caso de las cargas eléctricas, de las que hay positivas y negativas y hablar así de un campo electrostático. Si las cargas se movieran, como sucede cuando se produce una corriente eléctrica, podríamos seguir usando esta misma imagen, solo que ahora las líneas de fuerza y el campo eléctrico respectivo estarían en movimiento, esta idea del campo se puede extender al caso electromagnético, nada más que ahora conviven en el mismo espacio un campo eléctrico y otro magnético en constante transformación. Pero es más fácil aún entender al campo electromagnético como un ente físico si suponemos que el espacio está lleno de un material muy tenue y que los fenómenos electromagnéticos no son sino perturbaciones de él. A este hipotético medio, asiento de los fenómenos y de los campos electromagnéticos, se le llamó éter. La idea de éter surgió como una necesidad teórica aparentemente inevitable cuando se entendió que la luz es un fenómeno ondulatorio, de hecho, fue adoptada por Augustin Fresnel y demás físicos que proponían la teoría ondulatoria de la luz. La primera teoría de éter fue desarrollada por el matemático francés Augustin Cauchy, y extendida por otros investigadores, incluyendo al propio Maxwell quien vio en el éter la manera más natural dedeshacerse de toda acción a distancia y de extender a todas las ondas electromagnéticas lo que se suponía era válido para el caso particular de la luz.

TIEMPO Y ESPACIO ABSOLUTOS

La mecánica de Newton postula un espacio y un tiempo absolutos. El espacio está dado y metemos en el los objetos físicos pero el tiempo transcurre aunque las cosas no se muevan, esta es la imagen newtoniana.

Desde el punto de vista absoluto en que se coloca la física clásica, tiene sentido hablar de la velocidad de un móvil, pero debe distinguirse la velocidad absoluta, medida respecto al espacio absoluto y fijo, de la velocidad relativa, medida respecto a otro cuerpo en el espacio. Como este ultimo puede estar en movimiento respecto al espacio, las dos velocidades pueden ser diferentes.

Por ejemplo, podemos hablar de la velocidad de la Tierra respecto del Sol (VTS) la cual es una velocidad relativa, pero para conocer la velocidad absoluta de la Tierra (VT) es decir cómo se mueve la Tierra realmente en el espacio, debemos agregarle a la primera (VTS), la velocidad absoluta del Sol en el espacio (VS) de tal manera que tendremos que

VT= VTS + VS

Esta fórmula también la podemos expresar de la siguiente manera:

VTS = VT - VS

Lo interesante de esta ultima formula es que nos dice que las velocidades relativas son la diferencia entre dos velocidades absolutas así es como surge el interés en determinar las velocidades absolutas de los cuerpos celestes yen otros casos

Ahora empezaremos a hablar de Albert Einstein, de su vida de sus teorías que dieron un gran cambio a la física clásica.

EL JOVEN EINSTEIN

Albert Einstein nació el 14 de marzo de 1879 en la ciudad alemana de Ulm. Su padre Hermann Einstein(1847-1902) un comerciante de actitudes liberales inculcó a Einstein y su hermana Maja, amor a la literatura; la madre, Pauline Koch(1858-1920),una mujer dedicada al hogar y con talento musical cultivó aficiones musicales en los hijos. Einstein escribió en notas autobiográficas que su primer encuentro con la física fue cuando tenía 4 o 5 años cuando su padre le mostró una brújula, instrumento que le dejó muy impresionado.

La familia se trasladó a Munich en 1880, en donde Einstein realizó con excelentes resultados su escuela elemental. En 1888 ingresó al Gimnasio Luitpold que era la escuela secundaria en donde la enseñanza de la escuela le disgustó profundamente, durante los últimos años en esa escuela Einstein estudia ciencias, sobre todo matemáticas superiores en forma autodidacta.

Por necesidades de la pequeña fábrica familiar, la familia se muda a Milán en 1894 y poco después a Pavía, Einstein se queda solo en Munich para terminar la escuela a la cual le tiene desagrado. Poco tiempo después se reúne con su familia en Pavía. Naturalmente cuando presenta los exámenes para poder ingresar al ETH en octubre de 1895 no los aprueba. Einstein decidido a renunciar a suciudadanía alemana, parte para Aarau, una pequeña ciudad de Suiza alemana para obtener la preparatoria lo cual le permite ingresar al tecnológico de Zurich.

Durante su estancia en Aarau, Einstein percibe los primeros indicios de la existencia de serias dificultades de la consistencia entre la mecánica y la teoría electromagnética. Al obtener su certificado de haber renunciado a la ciudadanía alemana se traslada a Zurich y empieza sus estudios física y matemáticas en ETH. Durante esta época establece varias relaciones de importancia en su vida, conoce a la que más adelante seria su esposa Mileva Maric y a Michele Angelo Besso con quien trabaría una profunda amistad durante toda la vida.

Durante su estancia en el ETH, Einstein se interesó más en el trabajo de los laboratorios que en la teoría. En julio de 1900 obtuvo su diploma del ETH, sin embargo no obtuvo un puesto de asistente dentro de la institución, sus

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