Charla – Einstein: la búsqueda de lo absoluto

Para asistir a esta conferencia no hacen falta conocimientos específicos, solo curiosidad. La teoría de la relatividad (tanto la especial como la general) de Einstein se situará en su contexto histórico. Veremos cómo Einstein, a lo largo de toda su carrera científica, busca encontrar una visión lo más unificada posible de la física. Empezó por unificar la mecánica y el electromagnetismo (relatividad especial), después trató también de unificar la gravitación (relatividad general), y el resto de su vida buscó una teoría unificada del campo que nunca consiguió culminar. Aunque sus teorías son complejas, las ideas que subyacen no lo son. La relación entre ciencia y filosofía nos permite ahondar en su vida, su época y su obra.

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.

Dar a conocer las ideas fundamentales de la teoría de la relatividad de Einstein de una manera amena, utilizando el contexto histórico y su peripecia vital como puntos de referencia.
Aunque está destinada a público en general, se prestará especial cuidado en mantener el rigor en todo momento.

Esta conferencia, que es la primera de una serie de dos, trata de introducirnos a la época de Einstein, y a la ciencia de su época.
Se dará importancia a una frase suya de 1940: “La ciencia sin religión está coja, la religión sin ciencia está ciega”. Con ello tratamos de enfatizar el papel de las preguntas generales en la obra de Einstein. De hecho, su famoso annus mirabilis de 1905 se apoya en sus reflexiones anteriores. Naturalmente, Einstein tenía una gran capacidad como físico y como matemático, pero siempre se apoyaba en ideas generales. Esas que comentaba con su amigo Besso y, también, con su primera mujer Mileva Maric y con sus amigos de la Academia Olimpia.
En torno a 1905 había un cierto conflicto entre la mecánica clásica y la teoría electromagnética de Maxwell que tantos éxitos estaba consiguiendo (entre ellos la posibilidad de las telecomunicaciones), todos los científicos tendían a buscar soluciones más o menos forzadas para que la mecánica clásica conservara su valor. Einstein, por el contrario, lo que hace es dar a la velocidad de la luz el carácter de ley física (como predecían las ecuaciones de Maxwell) lo que obliga a modificar muchas leyes de la mecánica clásica. Por otro lado, también amplía el campo de acción del principio de relatividad (ya se conocía por ese nombre), y lo enuncia diciendo que todos los observadores inerciales (o sea, los que se mueven con velocidad constante respecto del otro) tienen que observar las mismas leyes físicas, las mecánicas y también las electromagnéticas.
Pese a su fama de ser muy difícil, la teoría especial de la relatividad se basa en ideas muy sencillas y muy fáciles de visualizar (como trataremos de demostrar), lo que ocurre es que las consecuencias son antiintuitivas, porque son muy diferentes a lo que nos dice la experiencia cotidiana. En realidad, eso es debido a que siempre estamos en un entorno en el que las velocidades son lo suficientemente pequeñas para que sean indetectables las consecuencias relativistas. De todos modos, también nos parece en la vida de todos los días que la tierra es plana, pero, claro, sabemos que eso no es cierto.
Una de las consecuencias más célebres de la teoría es la equivalencia entre masa y energía que fue descubierta por Einstein un poco más tarde que la teoría básica. Esta equivalencia junto con la constatación de que tanto el espacio como el tiempo dependían del observador. Estas relaciones nos llevan a la idea de que en la teoría de la relatividad las diferentes magnitudes están relacionadas de una manera más orgánica.
Como es bien sabido, desde 1905, Einstein trató de generalizar su teoría para incluir los campos gravitatorios. Esta tarea era mucho más difícil, ya que le obligó a introducir la geometría no euclídea en la física, de esta manera indicaba que la gravitación no era sino una alteración de la geometría del espacio. Al intentar generalizar el principio de relatividad tuvo que enfrentarse con la teoría tensorial algo nada sencillo. Finalmente, en 1915, consiguió encontrar una ecuación tensorial que explicaba satisfactoriamente un dato de la órbita de Mercurio que no era compatible con la mecánica clásica. Además predecía la desviación de la luz de las estrellas en la proximidad del sol, cosa que se comprobó en un eclipse de 1919.
Esta comprobación catapultó a Einstein a la fama mundial.
No obstante, durante toda su vida trató de generalizar más sus ecuaciones, trabajando en una teoría del campo unificado, pero nunca obtuvo resultados totalmente satisfactorios.
Como indicaremos en la segunda parte, a pesar de sus contribuciones a la mecánica cuántica, nunca aceptó sus ideas básicas (uso de la probabilidad y el principio de indeterminación), pero lo cierto es que las teorías que tratan de encontrar una teoría unificada de la física tienen un espíritu similar a lo de que intentó Einstein. Es verdad que actualmente se parte de la mecánica cuántica, pero también es cierto que muchas técnicas matemáticas desarrolladas para la teoría de la relatividad (derivada covariante, transporte paralelo) se usan para buscar algo similar (teorías gauge, grupos de simetría…) en la física moderna.