Sánchez Ron - Albert Einstein: su vida, su obra y su mundo

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Para Ana, Mireya y Amaya, treinta y dos años después,

pero con el mismo amor

M i primer libro, con el que verdaderamente comencé mi carrera de historiador de la ciencia, aunque entonces todavía la compatibilizaba con la de físico, se publicó en 1983 y se titulaba El origen y desarrollo de la relatividad (Sánchez Ron, 1983). Treinta y dos años más tarde, y después de haber publicado no pocos artículos sobre distintos apartados de la historia de las teorías especial y general de la relatividad, vuelvo al tema en forma de libro, pero desde una perspectiva mucho más amplia y completa, que no se restringe a las teorías de la relatividad, pretendiendo abarcar toda la obra de Einstein, al igual que su biografía, entendida de la manera más amplia posible.

Las teorías especial y general de la relatividad ya no son el único foco de este libro, frente al de 1983. Me ocupo también de los trabajos de Einstein en física cuántica, campo del que fue uno de sus fundadores, al igual de los que llevó a cabo después de crear la teoría de la relatividad general, realizados en la parte de su vida científica menos llamativa. Y todo engranado en su biografía, contemplada no sólo en el ámbito individual, sino en el contexto general del mundo en el que vivió, un mundo en el que tuvieron lugar dos guerras mundiales.

Como sucede en cualquier cambio profundo, para comprenderlo es preciso conocer lo que había antes. En el caso de la física que produjo Albert Einstein, para entenderla realmente es imprescindible poseer algunas ideas de la física anterior a él, de la denominada «física clásica», de sus contenidos y de los problemas que surgieron en ella a finales del siglo XIX . Los dos primeros capítulos ofrecen un resumen de los dos pilares fundamentales de esa física clásica, la dinámica de Isaac Newton y la electrodinámica de James Clerk Maxwell. Ambas son absolutamente esenciales para comprender la génesis de la teoría de la relatividad especial, que modificó radicalmente conceptos, como los de espacio y tiempo absolutos, sobre los que asentó Newton su dinámica. Por lo que se refiere a la teoría de la relatividad general, no es posible entender su origen al margen de la teoría de la relatividad especial y de la teoría newtoniana de la gravitación universal. Y con respecto a la física cuántica, surgió como respuesta a agudos problemas que plagaban toda la física clásica, en especial la teoría electromagnética.

Sucede, además, que el presente año, 2015, constituye un magnífico momento para publicar este libro, ya que el 25 de noviembre se cumplen cien años de la presentación definitiva de la teoría de la relatividad general, para algunos –entre los que me encuentro–, la construcción teórica más original de toda la historia de la ciencia.

Si todo autor de un libro, al menos la gran mayoría de ellos, es deudor de numerosos apoyos con los cuales, y sobre los cuales, construyó su obra, mucho más sucede en el caso de un texto cuya historia temporal es tan dilatada como la de éste. Quiero recordar y agradecer la ayuda que me han prestado, con sus enseñanzas, conversaciones, trabajos y ejemplos, Paul Forman, Thomas Glick, Peter Havas (que desgraciadamente ya no se encuentra entre nosotros), József Illy, Lewis Pyenson, John Stachel y Jürgen Renn. A mi querido amigo Juan Fernández Santarén, le agradezco su ayuda con las ilustraciones (desgraciadamente, en agosto, cuando este libro ya estaba componiéndose, Juan falleció inesperadamente); a mi editora Carmen Esteban por su, como siempre, magnífica disposición y paciencia; a la Fundación BBVA y a su director, Rafael Pardo, por acoger con tanto cariño la idea de este libro, ayudando generosamente en su edición. Y, muy por encima de todos, a mi esposa y compañera de ya casi una vida, Ana, que junto a mis hijas, Mireya y Amaya, me han alegrado y alegran la vida, haciéndome pensar que merece la pena vivirla.

P or «física clásica» se suele entender el conjunto de tres ramas de la física: la dinámica que Isaac Newton (1642-1727) presentó en su gran tratado de 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural); la, menos general que ésta, electrodinámica que James Clerk Maxwell completó en la segunda mitad del siglo XIX , y la termodinámica. Para los propósitos de este libro, sólo nos interesan las dos primeras. En este capítulo expondré los fundamentos de la construcción newtoniana.

La dinámica (o mecánica) de Newton se fundamenta en tres, utilizando la expresión que aparece en los Principia, «Axiomas o Leyes del movimiento». La primera, la de la inercia, la formuló Newton en su libro de la manera siguiente:

Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas impresas a cambiar su estado.

Los proyectiles perseveran en sus movimientos a no ser en cuanto son retardados por la resistencia del aire y son empujados hacia abajo por la gravedad. Una rueda, cuyas partes en cohesión continuamente se retraen de los movimientos rectilíneos, no cesa de dar vueltas sino en tanto en que el aire la frena. Los cuerpos más grandes de los cometas y de los planetas conservan por más tiempo sus movimientos, tanto de avance como de rotación, realizados en espacios menos resistentes.

De hecho, esta ley ya había sido esbozada por Galileo y formulada en toda su generalidad por René Descartes en uno de sus libros, Les Principes de la Philosophie (Los principios de la filosofía, 1644). Allí, en el apartado número 37 de la segunda parte, nos encontramos con la ley de la inercia (Descartes, 1995: 97): «La primera ley de la naturaleza: cada cosa permanece en el estado en el que está mientras nada modifique ese estado». Las dos siguientes leyes de la dinámica, ésas sí, fueron completamente originales de Newton. La segunda ley la enunció como sigue:

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

Si una fuerza cualquiera produce un movimiento dado, doblada producirá el doble y triplicada el triple, tanto si se aplica de una sola vez como si se aplica gradual y sucesivamente. Este movimiento (dado que se determina siempre en la misma dirección que la fuerza motriz), si el cuerpo se movía antes, o bien se añade sumándose a él, o se resta si es contrario, o se añade oblicuamente, si es oblicuo, y se compone con él según ambas determinaciones.