SOBRE EL TIEMPO Y EL TIEMPO DE TRABAJO - CAPÍTULO 10

Albert Einstein en Córdoba, Hotel Edén

Tiempo y relatividad.
Albert Einstein, entre el compromiso y la ciencia.

Por Bruno Pedro De Alto

Existen algunos temas en los cuales el desconocimiento hacia ellos es reemplazado por unas pocas consignas que todo el mundo repite. El caso de Albert Einstein y su obra, en especial sus Teorías de la Relatividad, es uno de esos casos.

Uno mismo no está exento de estas generalidades. Una mente inquieta puede estar lejana de dominar el profundo conocimiento, obra y personalidad de Albert Einstein, pero puede ponerse como meta intentar la divulgación científica y añadir alguna que otra reflexión.

Eistein estando fuera de su país natal -había nacido en Alemania en 1879- decidió no regresar más a él. Fue en 1933, a causa del ascenso al gobierno de Hitler y de su política antisemita. A fines de ese año se radicó definitivamente en EE.UU.

Los norteamericanos no dasaprovecharon la oportunidad, Einstein era el tercero en la lista de los grandes genios de la historia de la evolución universal de la física. En efecto, Galileo -italiano-; Newton -inglés- y Einstein -alemán-, habían cada uno transformado radicalmente el conocimiento anterior con sus fundamentales aportes. La migración del informal científico a la tierra de las oportunidades, le dio oportunidad al propio Einstein de continuar sus trabajos; le dio oportunidad a la ciencia en general pues se evitó una muy probable muerte violenta de quien aún tenía mucho por dar; y le dio oportunidad a la maquinaria publicitaria de EE.UU. de crear la iconografía, que aún hoy perdura, sobre Einstein.

La imagen desprolija del físico, fruto de las excelentes fotos de Halsman en 1947, y la transcripción de la fórmula E = mc2, son la síntesis, y el casi todo, del conocimiento popular sobre Einstein. Podríamos agregar algunas vaguedades que se suelen repetir sobre las teorías de la relatividad, luego nada más.

Einstein, una vida plena.
Mario Bunge opina que la obra del científico, en general, se circunscribe a un solo campo, para luego afirmar que su obra principal de ese científico, se produce en solo unos pocos años. “[...] dedicando el resto de su vida a trabajos menores, a enseñar o a administrar”. En cambio, su opinión sobre la obra científica de Einstein, "[...] fue notable por haber abarcado una multitud de problemas difíciles y profundos durante medio siglo. Einstein contribuyó a probar la existencia de átomos y moléculas, de la que se había dudado hasta entonces. Postuló la existencia del fotón o cuantum luminoso. Construyó La Teoría Especial de la Relatividad, en particular la mecánica relativista. Edificó La Relatividad General, o Teoría del Campo Gravitatorio. Y fue uno de los fundadores de la física cuántica" (1).

Cuando se encontraba de viaje por Japón en 1921, le fue concedido el premio Nobel de Física. La creencias populares le adjudican el premio a sus Teorías de la Relatividad (2). Esto no es así. Lo recibió "por sus servicios a la física teórica y, en especial, por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico", tal como lo expresa el documento oficial de la Academia Nobel.

El efecto fotoeléctrico -la existencia del cuantum luminoso- y la relatividad fueron formulados como teorías por Einstein en 1905, cuando se desempeñaba como empleado de la oficina de patentes en Berna, Suiza. Tenía sólo 26 años. Sin embargo el Premio Nobel llegó once años des-pués pues los experimentos del investigador norteamericano Millikan verificaron suficientemente la veracidad de la Ley fotoeléctrica, recién en 1916.

Las primeras comprobaciones científicas de las teorías de la relatividad llegaron hacia 1919, con la medición de la desviación de la luz. Sin embargo ese Nobel no llegó, quizá injustamente, como opina Bunge: "Recibió el premio Nobel por uno de sus primeros trabajos (el referente al fotón), pero pudo haberlo recibido por cualquiera de los otros tres o cuatro trabajos, o incluso por su brega por la paz mundial. En resumen, mereció media docena de premios Nobel (3)".

Einstein fue pacifista durante casi toda su vida. Cuando era profesor en Berlín, impactado por los sucesos de la Primer Guerra Mundial, tomó parte en manifestaciones de protesta contra la guerra, a favor de la desobediencia civil y de la objeción contra el servicio militar.

Sus aportes teóricos sobre física no condujeron a la construcción de la bomba atómica. Si lo hicieron los desarrollos sobre física nuclear, y en especial los ensayos del italiano Enrico Fermi, que para 1938 se había trasladado a EE.UU., dejando atrás la Italia Fascista de Mussolini. Sin embargo, al físico alemán se le sigue adjudicando la paternidad de la bomba. El error, también se origina por desconocimiento. En primer lugar, el desarrollo de E=mc2 como corolario de la primer teoría -restringida- de la relatividad, realizado en 1907 dice que toda masa tiene una cantidad enorme de energía. Sin embargo, no se le conocen a Einstein elaboraciones que permitan deducir espe-culaciones bélicas.

El segundo elemento que induce al error, es la famosa carta que le dirige al Presidente de los EE.UU., Roosevelt, en 1939. En esa carta Albert Einstein, le advierte a Roosevelt sobre los avances de la física nuclear, fundamentalmente en la posibilidad de la energía que es posible extraerle al uranio, y de como los científicos alemanes estarían en condiciones de desarrollar una bomba desconocida hasta entonces y "[...] de una potencia muy superior a las actuales" (4). Luego da a entender, en esa misma carta, que los EE.UU. no debería descuidar sus investigaciones en el mismo sentido.

Ese renunciamiento parcial al antimilitarismo que realizó Einstein se le encuentra muchos defensores: "[..] entre los físicos extranjeros que vivían en Estados Unidos, muchos de ellos refugiados del totalitarismo, la inquietud iba en aumento. Se daban cuenta de lo que ocurriría con la civilización si las dictaduras ganaban la carrera de la bomba atómica" (5). De todos modos, la decisión de desarrollar la bomba atómica, como se sabe, debió esperar hasta diciembre de 1941.

En este caso, la notable genialidad de Eistein, propone pensar que se podía tratar de un ser humano sin miedos. Sin embargo, su actitud demostró la posibilidad cierta que la genialidad no inhibe el miedo.

Otro aspecto destacable de la personalidad era su sionismo. Su convencimiento y adhesión a la causa judía se basaban en principios culturales, pero no religiosos: rechazaba la imagen bíblica de Dios. Sin embargo, según se fue dando cuenta cada vez más de las tendencias antisemitas antes y durante la Segunda Guerra Mundial, comenzó a identificarse cada vez más con el judaísmo y se convirtió más tarde en un partidario convencido del sionismo.

Su defensa pública del sionismo encontró el debido reconocimiento: en 1952 le fue ofrecida la presidencia del joven Estado de Israel. Cómo el mismo dijo, durante toda su vida había sido "arrastrado de aquí para allá entre la política y las ecuaciones". La rechazó, con el argumento de que él era demasiado ingenuo para la política. Quizá tenía realmente otro motivo. Por citarlo otra vez: "Las ecuaciones son para mí más importantes, porque la política es para el presente, pero una ecuación es algo para toda la eternidad" (6).

Tiempo y relatividad.
Personaje 1:-Esta bien -contesté, y me sentí tan nervioso como si de mis palabras dependiera Dios sabe qué-. Era..., piloto. La última vez que estuve aquí..., ¡no te asustes!
Personaje 2. -No, ¡Habla! Sus ojos brillaban de atención.
Personaje 1: -Hace ciento veintisiete años. Yo tenía treinta, entonces. La expedición... Era piloto de la expedición a Fomalhaut. Una distancia de veintitrés años luz. Entre ida y vuelta, volamos ciento veintisiete años de la Tierra y diez en tiempo de a bordo. Hemos regresado hace cuatro días... El Prometeo, mi nave, se quedó en la Luna. Hoy he llegado de allí. Eso es todo (7).

De los múltiples aportes a la ciencia que realizó Albert Einstein, vamos a detenernos en la Teoría de la Relatividad Restringida y sus populares y poco ortodoxas derivaciones: viajes a la velocidad de la luz y a través del tiempo.

Todos nuestros conocimientos sobre la luz se basan en dos afirmaciones. Primero, que alcanza la velocidad más alta conocida y, segundo, que dicha velocidad siempre es la misma. Si esto no fuera así, nuestro mundo no existiría tal como lo vemos.

Pero, además de ser extraordinariamente vertiginosa -300.000 kilómetros por segundo-, la marcha de un rayo lumínico es siempre contante. Si se dispara una pistola a bordo de un avión, la bala viajará a su velocidad habitual más la de la aeronave. Del mismo modo, cuando chocan dos vehículos que circulan en direcciones opuestas, uno a 80 y otro a 100 kilómetros por hora, el impacto resultante equivaldrá a la suma de ambas marchas, es decir 180 kilómetros por hora. Con la luz, sin embargo, no pasa lo mismo. Da igual de donde proceda y contra qué se estrelle, ya que siempre se desplazará a 300.000 kilómetros por segundo. Es decir, la velocidad de la luz es un valor absoluto y constante.

Michelson y Morley aportaron esta información, mientras investigaban sobre el desplaza-miento de la tierra sobre el espacio Su experimento condujo a un resultado inesperado: la velocidad de la luz es siempre la misma: 300.000 kilómetros por segundo. La luz no respondía a los parámetros físicos tradicionales (8). Sin darse cuenta, Michelson y Morley habían sentado las bases de la postrera Teoría de la Relatividad.

En 1905 Einstein, escribe en la importante revista científica alemana Annalen der Phisyk, su trabajo “Movimiento electrodinámico de los cuerpos”, en donde lleva a cabo la primera aproximación a la Teoría Restringida de la Relatividad. Einstein vivía en Berna, Suiza, y era un simple empleado.

Los conceptos que aporta Einstein sobre la Relatividad, ya se venían preanunciando, a través de las ecuaciones matemáticas de Maxwell, Poincaré y Lamour. Sin embargo, la trascendencia está en el sentido físico del aporte genial del físico alemán, pues con él se derrumba la física newtoniana, la concepción basada en el sentido común de un tiempo universal que permitiría una simul-taneidad universal.

El tiempo, según Einstein, es de tal naturaleza que la simultaneidad de los hechos indepen-dientes es relativa. Para la física, el tiempo es una realidad fundamental, y un cambio en su naturaleza echa por tierra toda la estructura de la física teórica. No se salva prácticamente nada de ser revisado y reformulado. La paradoja que significó constatar a la velocidad de la luz como siempre constante, no había sido aún explicada. Einstein, dirigió su intuición y sabiduría hacia el tiempo. Pensó que éste, viajando a una determinada velocidad sufre una contracción.

¿Cómo se produce ese fenómeno? Imaginémonos una barra de cristal vertical ante nosotros. Un rayo de luz se desplaza por su interior de un extremo a otro, dotados a ambos de espejos, y ne-cesita exactamente un segundo para completar un recorrido. La barra tiene por lo tanto un segundo/luz de altura, es decir 300.000 kilómetros. Si la barra se desplaza hacia un lado, la luz no solo se moverá de abajo arriba, sino también, vista por nosotros, de izquierda a derecha. Así su recorrido total será mayor y significa que la luz requiere de más tiempo para recorrer la longitud de la barra. El rayo alcanza el otro extremo sólo después de que haya transcurrido más de un segundo, puesto que la velocidad de la luz no se ha podido modificar, como nos han enseñado Michelson y Morley. La luz se hace aparentemente más lenta. Pero esto no puede ser, porque la velocidad de la luz debe ser la misma cualquiera sea su sistema de referencia. La solución está en que el tiempo discurre más despacio para un cuerpo en movimiento. De esa forma, el camino más largo -arriba, abajo, derecha, izquierda- no supondría una menor rapidez, dado que la luz también dispondría de más tiempo para recorrer la misma barra. Ahora el rayo vuelve a necesitar exactamente un segundo del que los físicos han llamado tiempo propio, el medido por un observador que cabalgase sobre él.

Que el tiempo en sí transcurre con mayor lentitud es una afirmación temeraria. Sería mejor decir que todos los procesos periódicos se hacen más lentos dentro del objeto en movimiento, aunque el efecto es el mismo.

El túnel del tiempo.
Edy: - Quiere decir que yo no soy de 1950. Que vengo de los últimos años de la década del 70 y que me depositaron en esta pieza mientras arreglan un desperfecto de la máquina del tiempo. ¿Comprendés ahora como entré?
Jocky: Usted está loco si se cree que voy a tragarme esa mentira. ¡Máquina del tiempo! ¡Habrase visto caradura!
Edy: - Mirame bien... estas ropas, este pelo...
Jocky: - ¡Qué espanto! (9).

Luego de las formulaciones científicas vendrán las fantásticas interpretaciones.

Si un suceso cualquiera, como imagen sólo puede alcanzar la velocidad de la luz, y como tal viaja a través del espacio, podríamos “recuperar” esas imágenes con la sencilla posibilidad de sobrepasar esa velocidad y adelantarnos a esas imágenes. Se trata de llegar antes que ellas. De este modo veríamos como una documental, todos los hechos pasados que nos precedieron.

Sin embargo, ya se han realizado cálculos y especulaciones científicas que dan por tierra esta posibilidad. “Pero la mejor prueba con que contamos acerca de la imposibilidad actual y perenne del viaje por el tiempo es que no hemos sido invadidos por ordas de turistas del futuro (10)”.


La belleza de lo sencillo.
A modo de final y conclusión. A Albert Einstein, se le adjudica una predilección por lo sencillo. Sus aportes a la ciencia, son basados en ideas sencillas, independientemente de la complejidad de sus verificaciones matemáticas. Cuando apareció un libro con el título 100 autores contra Einstein, exclamó: "Si yo no tuviera razón, ¡bastaría con uno solo!"

Se le oyó decir también: “Demasiado complicado: no debe ser cierto...”


Notas:

(1) Las opiniones de Mario Bunge se han extraído de “Albert Einstein, el célebre desconocido.” que prologa el libro de Banesh Hoffmann, “Einstein”.

(2) Formuló la primera Teoría de la Relatividad en 1905, y en ella establece que la luz viaja siem-pre a una velocidad constante sin importar qué medio atraviese. Esta teoría unifica el espacio y el tiempo en un espacio-tiempo cuadridimensional plano, pero sin describir los efectos de la gravitación.
En 1916 amplió su teoría con la denominada Teoría de la Relatividad General. En ella estableció que la gravitación es el resultado de las distorsiones en la geometría del espacio-tiempo, y que establece que los campos gravitacionales inciden en las mediciones del espacio y del tiempo.

(3) Banesh Hoffmann, “Einstein”. Editorial Salvat. Barcelona 1985.

(4) Banesh Hoffmann, op. cit.

(5) Banesh Hoffmann, op. cit.

(6) Banesh Hoffmann, op. cit.

(7) Stanislaw Lem. Retorno de la estrellas. Editorial Brugera. Barcelona, 1978.

(8) El experimento Michelson-Morley se trató en realidad de una serie de ensayos. Michelson, en 1881 comenzó sus experimentos con el rayo de luz. El objeto del experimento era una comparación de los intervalos de tiempo que resultaban al recorrer cierta distancia un haz de luz, pero adicionándole a la velocidad de ese haz, la velocidad de rotación de la Tierra, primero en un sentido y luego en otro. Michelson, suponía que en ambos casos, el lapso de tiempo era distinto. Querría conocer con precisión esa diferencia. Los resultados, aparecieron como paradójicos.
Seis años después, el principal experimento fue repetido por él en colaboración con Morley. En 1905, Morley y Miller llevaron de nuevo a cabo el mismo experimento, aún con mayores cuidados. Los resultados fueron siempre opuestos a las expectativas de los científicos, y por ende los defrau-daron profundamente.

(9) Agustín Cussani. Complejísima.

(10) Stephen Hawking. Agujeros negros y pequeños universos. P&J. Barcelona, 1994.