Charla – Einstein: El final de un sueño

En esta charla veremos cómo Einstein empezó haciendo muchas y muy importantes contribuciones en los comienzos de la teoría cuántica. Sin embargo, cuando fue quedando claro que la probabilidad jugaba un papel central, Einstein, que había sido uno de los primeros en introducirlas, se apartó de la investigación en este campo. Son muy célebres sus esfuerzos para tratar de encontrar los puntos débiles de la teoría. Pese a todo, hasta hoy, los resultados empíricos siguen dando la razón a la mecánica cuántica. Sin embargo, aunque desde otra perspectiva, los esfuerzos de Einstein para unificar la física tienen su continuación en muchas de las ideas de la física actual.

Alfonso Hernando, Burgos 1959.

Doctor en ciencias físicas y catedrático de matemáticas de Enseñanza Media en la actualidad jubilado. Participa en el programa de profesores honoríficos de la Junta de Castilla y León

Profesor asociado del departamento de Matemáticas y Computación de la UBU durante un periodo dilatado (aprox. 1995 – 2010).

Miembro de la Sociedad Española de Historia y Tecnología desde hace más de 30 años, ha publicado numerosas contribuciones relacionadas con la historia de la ciencia.  Ha recibido dos premios de ámbito nacional en 2001 (premio Nacional extraordinario, convocatoria año mundial de las matemáticas, por un trabajo sobre L. Torres Quevedo) y 2006 (Convocatoria del programa Ciencia en Acción por un trabajo sobre la historia del análisis matemático). Ha colaborado en un libro de estudios de la editorial Siloé con un trabajo sobre la astronomía antigua y la obra de Ptolomeo.  En 2019 la Universidad de Burgos publicó su libro El papel de la afinación musical en la historia de la ciencia, que dedica especial atención a la obra de Francisco de Salinas.

Actualmente colabora con el grupo ESTALMAT de Burgos.

En el terreno de la ficción ha publicado un libro de relatos, un libro de poesía y un libro para público infantil.

• Explicar las complicadas relaciones de Einstein con la evolución de la mecánica cuántica.
• Se hará una exposición sencilla, manteniendo el rigor y la fidelidad a las fuentes históricas.

En esta charla, que es la segunda parte de la serie que trata sobre la vida y la obra de Einstein, veremos que cómo decía Max Born : “Aunque Einstein no hubiera escrito una sola palabra sobre la relatividad, seguiría siendo uno de los científicos más importantes de su época”. De hecho, dedicó más esfuerzo a todo lo relacionado con la mecánica cuántica. Su contribución más célebre fue la introducción del cuanto de luz (1905) para explicar las características de la radiación del cuerpo negro. Una consecuencia (pero no su premisa) fue la descripción del efecto fotoeléctrico. La teoría de Einstein, que había sido previamente (1900) utilizada por Planck, suponía una gran ruptura con la ciencia de su época, por eso dijo que era su idea más revolucionaria.
Otra contribución muy importante fue el estudio del movimiento browniano que dio el espaldarazo definitivo a la existencia de los átomos, cuya realidad todavía discutían un grupo influyente (los energetistas).
El problema de la naturaleza de la radiación fue protagonista de muchos de sus trabajos, ya que quedaban muchos puntos oscuros (la aparición simultánea de aspectos ondulatorios y corpusculares). En 1916 introduce el fotón y, utilizando la teoría atómica de Bohr, fue capaz de dar la primera deducción puramente cuántica de la radiación de cuerpo negro. Sin embargo, eso mismo le obligó a introducir explícitamente la idea de probabilidad de transición entre dos estados cuánticos.
Pese a todo, la idea de que la luz consistía en partículas no fue aceptada por la mayoría de los científicos, ya que era incompatible con la teoría de Maxwell que se comprobaba empíricamente en las telecomunicaciones y en todo tipo de aplicaciones de sistemas electromagnéticos. De hecho, cuando se comprobó empíricamente que las predicciones de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico eran correctas, se siguieron manteniendo las reticencias de la comunidad científica. Solo después de que se dieran a conocer los resultados del efecto Compton (1923) la comunidad científica aceptó la existencia de los fotones.
Un poco más adelante (1924) formuló con Bose la primera teoría estadística cuántica, la que hoy se conoce como estadística de Bose Einstein. Algunas de cuyas propiedades más extrañas ya fueron adelantadas por Einstein.
Ese mismo año, de Broglie publica su tesis en el que expone la teoría de la dualidad onda corpúsculo. Sin embargo, de Broglie no dio una interpretación clara de la naturaleza de la onda.
Al año siguiente (1925), Heisenberg formula la primera teoría cuántica basada en la idea de probabilidad. Al año siguiente Schrödinger publica su famosa ecuación que le permite resolver el átomo de hidrógeno. Finalmente la interpretación de Born de la función de onda como algo relacionado intrínsecamente con la probabilidad, termina con el sueño de una teoría determinista que siempre defendió Einstein.
Todo lo anterior se puede resumir (hay que recordar que la charla está pensada para el público en general) diciendo que Einstein contribuyó de una manera muy relevante al triunfo de las ideas a las que siempre se opuso. Para decirlo con una frase de Wilde: “Cuando los dioses quieren castigarnos, escuchan nuestras súplicas”. En este aspecto, Einstein fue muy clásico, ya que todos los científicos antes de 1925 pensaban que todas las teorías físicas eran necesariamente deterministas. Hoy en día casi nadie comparte la opinión de Einstein, lo que no quiere decir que no se reconozca su agudeza y que la física actual también tiene dificultades.
Algo que merece destacarse es que la obsesión de Einstein por encontrar una teoría del campo unificada, partiendo de la teoría de la relatividad, ha ido ocupando un papel cada vez más central en la física teórica de los últimos años, aunque, eso sí, tomando la teoría cuántica como base. Pero las teorías gauge o la idea de simetría y el interés por conseguir una teoría unificada de todas las interacciones conocidas hubieran sido del agrado de Einstein.