Una breve historia de casi todo: 8) El universo de Einstein

Saludos terrícolas! Encantado de volver a resumir en #TertuliasCiencia.

Antes de proceder, deciros que este capítulo toca mi gran pasión (que no conocimiento) que es la Física y en concreto aparecerá uno de los grandes como es Einstein (mi otra pasión) sin menospreciar a otros como Plank por ejemplo. Vamos allá.

Arrancamos a salto de caballo entre dos siglos, el XIX y el XX. Se cerraba un siglo donde la euforia era tal en la comunidad científica por haber desvelado tal cantidad de misterios (electricidad, magnetismo, gases, óptica, mecánica...) y haber establecido un cuerpo de leyes universales tan sólido que se llegaba a decir que a la ciencia poco más le quedaba por hacer, si acaso el rematar los flecos que quedaban sueltos. Hasta el punto de que a Max Planck, que en 1875 decidía si dedicarse a las matemáticas o a la física le desaconsejaron esta segunda, prácticamente por estar agotada. Afortunadamente Planck no hizo caso. Estudió física teórica y se metió de lleno con la entropía en el marco de la termodinámica. En 1891 obtuvo sus resultados y descubrió que su estudio ya había sido realizado previamente por un extraño personaje llamado J. Williard Gibbs pero había pasado casi desapercibido. Según Bryson, Planck no se desanimó, cosa que cuesta trabajo creer (no, no me estoy metiendo con Bryson) sino que pasó a estudiar otras cuestiones. 

En este punto Bryson introduce un paréntesis en la carrera del joven Planck para explicar el experimento llevado a cabo por Albert Michelson y Edward Morley en el que socavaron una vieja creencia (tan vieja como Descartes que fue quien la concibió): el éter luminífero. Esta "sustancia" era necesaria para explicar por ejemplo la propagación de la luz en el vacío ya que a esta se la consideraba una onda, y de la misma manera que el sonido necesita de un medio para propagarse la luz necesitaba otro. Michelson ideó un aparato llamado interferómetro con el que midió la velocidad de la luz en direcciones opuestas (sentido de giro de la tierra y al contrario) y descubrió ¡¡con gran sorpresa!! que la velocidad era la misma, contradiciendo la idea newtoniana de que la velocidad de la luz al viajar por el éter variaba según un observador se acercase o se alejase de ella. Con razón este experimento fue considerado como el "resultado negativo más famoso de la historia de la física".

Volvemos nuevamente a Planck ya comenzado el siglo XX, en concreto el año 1900, para ver como influyó este experimento en él y en la ciencia, ya que estamos a punto de entrar en una era de revolución donde lo infinitamente pequeño tendría cada vez más importancia y se obtendrían unos resultados alucinantes y antiintuitivos (aún lo son). Comenzaba la revolución cuántica. ¡¡Y pensaban que esto estaba terminado!!

Planck abrió el camino postulando que la energía no era algo continuo sino que se presentaba en paquetes a los que llamó "cuantos". Esta idea entraba de lleno en la cuestión del éter porque si la luz no era una onda entonces no necesitaba de un medio para desplazarse (el éter). A continuación otro de los actores principales de la historia de la ciencia y de la humanidad (un autentico protagonista) entra en escena: con ustedes ¡Albert Einstein! Este joven empleado de una oficia de patentes publicaría una serie de artículos que cambiarían totalmente la física y el mundo. Tres de ellos han sido considerados por C. P. Snow como "los más importantes de la historia de la física". En uno de ellos trata del efecto fotoeléctrico (el cual le valdría el Nobel), en otro habla del conocido como movimiento browniano (el cual probaba que los átomos existían, cosa que aún se dudaba) y en el tercero esbozaba la Teoría Especial de la Relatividad (casi nada).

Einstein al fijar una velocidad fija para la luz acabó con la necesidad de un éter, y su famosa ecuación E=mc² con la equivalencia masa-energía proporcionaba la explicación por ejemplo de cómo era posible que una estrella brillara tanto tiempo. "Simplemente" transformando masa en energía, con lo que proporcionaba a geólogos y astrónomos miles de millones de años. Y pasados unos años completaría su teoría con la inclusión de la gravedad en su famosa Teoría de la Relatividad General. Al respecto de ambas teorías C. P. Snow sostiene que la primera (la Especial) si no hubiese sido planteada por Einstein algún otro lo hubiera hecho a corto plazo pero en cuanto a la segunda es posible que de no ser por Einstein aún la estuviéramos esperando. Einstein cambio radicalmente la visión que se tenía sobre el espacio y el tiempo, introduciendo la idea de que ambos son relativos tanto respecto al observador como al objeto observado y la idea de que cuanto más deprisa nos movemos más pronunciados son estos efectos. Otra de las ideas que introdujo Einstein fue el cambio de explicación de la gravedad, esta se explicaba ahora como la deformación en el espacio-tiempo provocado por un objeto masivo que a su vez obliga al resto de objetos afectados a seguir esta trayectoria.

Como resultado de las ecuaciones de la Teoría de la Relatividad General se obtenía un universo dinámico, es decir en expansión o contracción. Esto contradecía totalmente la idea aceptada de un universo estático y era algo que Einstein no podía aceptar aunque fuese resultado de su teoría con lo que introdujo una "constante cosmológica" que revertía la solución y volvía a equilibrar el cosmos dejándolo "quieto". Einstein pasados unos años se referiría a este hecho como "la mayor metedura de pata de mi vida". Veamos por qué.

Por la misma época en la que Einstein introducía su "constante" se estaban realizando una serie de investigaciones que conducirían a llevarle la contraria. Primeramente un desconocido astrónomo llamado Vesto Slipher al estudiar estrellas lejanas descubrió que se producía un fenómeno similar al efecto Doppler del sonido que indicaba que las estrellas se estaban alejando de nosotros (desplazamiento al rojo). Pero sus estudios pasaron desapercibidos hasta que Edwin Hubble entró en escena para emprender una tarea titánica: calcular la edad y tamaño del universo. Combinando las medidas de desplazamiento al rojo (de Slipher) con un tipo de estrellas conocido como "candelas tipo" y valiéndose del trabajo espectacular previo de Henrietta Swan Leavitt y de Angie Jump Cannon, Hubble llegó a dos conclusiones asombrosas. La Vía Láctea no era más que una (y no de las más grandes) galaxias existentes en el universo y además este se estaba expandiendo. Al igual que Einstein con su conversión de masa en energía nos había "regalado" millones de años nuevos Hubble acababa de ampliar nuestro cosmos de una manera descomunal, además de proporcionarnos un universo dinámico en expansión del cual (retrocediendo en el tiempo) se extraía la conclusión de que tenía que haber un  principio. Sin embargo Hubble no supo ver esta conclusión y tuvimos que esperar a la llegada de un sacerdote e investigador que uniendo "cabos" extrajo la conclusión de un "átomo primigenio" que estalló y se expandió. No obstante el mundo no estaba preparado para tales conclusiones y nuevamente tuvimos que esperar al descubrimiento de la radiación cósmica de fondo, descubierta de forma accidental por Penzias y Wilson, para retomar esta idea.

Como podéis ver, siempre estamos esperando... ¿Qué nos deparará el futuro? ¿Qué estaremos esperando ahora...?

Vayamos con las cuestiones:

- Aunque en el resumen no sale el tema de la "teoría de cuerdas" (lógicamente) siempre pienso en el paralelismo existente entre los átomos (que a principios del siglo XX se dudaba de su existencia y algunos decían incluso que aunque fueran reales jamás se verían) con el tema de las cuerdas de las que se dicen cosas similares. ¿Qué opináis?  ¡Mira qué me gusta hablar de "cuantos" y de "cuerdas"!

- Bryson nos presenta a un físico llamado Gibbs que era un personaje recatado e invisible del cual nos dice que se dedicó a sus estudios y sus clases (casi sin alumnos) y que llegó a no recoger su sueldo en diez años. ¿Existen "filántropos" así en la actualidad?

- Planck decidió estudiar física desoyendo los consejos de todo el mundo y llevando la contraria a lo que el "sentido común" parecia dictar. ¿Alguno de vosotros os sentís identificados o conocéis casos así?

- Einstein pese a que su propia teoría le decía que el universo era dinámico no pudo llevar la contraria a la opinión aceptada (también por él) e introdujo su "constante" para obtener un universo estático. Siempre me ha chocado mucho esta "debilidad". ¿Qué opináis?

- Y para finalizar os planteo la difícil pregunta con la que cierro el resumen. ¿Qué estaremos esperando ahora?

Muchas gracias y que empiece la juerga, perdón... las tertulias.