Vía History Facts
El físico alemán Albert Einstein (1879-1955) fue tan influyente que su nombre se ha convertido en sinónimo de genio. En 1905, cuando trabajaba como empleado de patentes y tenía 26 años, Einstein presentó cuatro artículos a la revista alemana Annalen der Physik que cambiaron la percepción de la humanidad sobre el tiempo, la gravedad y la luz. Hoy, los historiadores marcan ese año como el annus mirabilis de Einstein , o “año milagroso”, y eso que él apenas estaba empezando.
Gran parte de la obra de Einstein es famosa por su densidad. Pocas personas, aparte de los físicos,
necesitan comprender plenamente las ideas alucinantes que sustentan la teoría general de la relatividad y otras teorías de Einstein, pero estos descubrimientos forman la base de las tecnologías que el resto de nosotros disfrutamos todos los días. A continuación, se presentan cinco formas en las que las ideas de Einstein cambiaron el mundo y siguen proporcionando una hoja de ruta para el futuro de la humanidad.
El GPS sería imposible sin la teoría general de la relatividad
A unas 10.900 millas náuticas por encima de nuestras cabezas, 31 satélites orbitan la Tierra como parte del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), pero si no fuera por Einstein, esos satélites serían poco más que basura espacial. La base misma del GPS es la medición precisa del tiempo, ya que los satélites necesitan medir el tiempo para registrar correctamente la distancia desde un receptor terrestre (como su teléfono inteligente). Los satélites GPS son tan precisos que los relojes atómicos a bordo tienen una precisión de tres milmillonésimas de segundo , una hazaña imposible sin las teorías de la relatividad especial y general de Einstein. La teoría de la relatividad especial establece que el tiempo fluye de manera diferente según la velocidad. Debido a que los satélites viajan a 8.700 millas por hora, «pierden» 7 microsegundos por día en comparación con los receptores terrestres. Además, la teoría general de la relatividad de Einstein (una idea publicada en 1915 que básicamente amplía su teoría anterior al incluir la gravedad en la mezcla) también establece que la distancia a una fuente de masa, en este caso la Tierra, también afecta el paso del tiempo. Esto significa que, técnicamente hablando, la cabeza envejece un poco más rápido que los pies porque estos están más cerca de la Tierra (en escalas de tiempo que, en última instancia, son insignificantes). Hoy en día, el GPS tiene en cuenta esta “dilatación del tiempo”, por lo que los satélites siempre saben dónde estás cuando abres Google Maps.
La explicación del efecto fotoeléctrico ayudó a hacer posible la energía solar moderna
Probablemente no sea una sorpresa que Einstein ganara el Premio Nobel de Física en 1921 , pero lo que mucha gente no sabe es que el premio no honraba la revolucionaria teoría general de la relatividad del niño prodigio, sino su explicación revolucionaria, aunque a menudo pasada por alto, del efecto fotoeléctrico . El descubrimiento inicial del efecto fotoeléctrico llegó en 1887 del físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (sí, ese Hertz ), quien notó que cuando la luz ultravioleta golpeaba una placa de metal, creaba chispas. Lo que era desconcertante era que diferentes metales requerían diferentes frecuencias para producir el mismo efecto. Luego, en 1905, Einstein, de 26 años, resolvió este enigma al presentar una nueva concepción de la luz, que publicó en su primer artículo presentado en Annalen der Physik . Argumentó que la luz no era solo una onda, como sugirieron algunos científicos, sino también una corriente de partículas , más tarde conocidas por la ciencia como «fotones». Einstein postuló que estos fotones contenían una cantidad fija de energía dependiendo de su frecuencia , y su teoría, aunque ridiculizada durante años, explicó con éxito el fenómeno fotoeléctrico. Aunque las células solares precedieron al descubrimiento de Einstein por decenas de años, no fue hasta la teoría de Einstein que los científicos entendieron por qué funcionaban, lo que ayudó a que los paneles solares fueran aún más eficientes.
Los láseres se desarrollaron gracias a la teoría cuántica de la radiación de Einstein
Los láseres (acrónimo de “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”) escanean los productos del supermercado, hacen posible los coches autónomos y forman la columna vertebral de la comunicación óptica. Y sí, también podemos agradecerle a Einstein por esto. En 1917, Einstein publicó un artículo en el que detallaba su teoría cuántica de la radiación. La teoría básicamente establece que los átomos pueden ser estimulados para cambiar sus niveles de energía cuando se les aplica una frecuencia específica. Si ese átomo excitado es golpeado por otro fotón de la misma frecuencia, producirá dos fotones coherentes (que viajan en la misma dirección) mientras el electrón del átomo vuelve a su estado fundamental. Esto significa que se puede crear artificialmente una ráfaga repentina de luz coherente a medida que los átomos se descargan en una reacción en cadena , también conocida como “ emisión estimulada de radiación ” (el “ser” de “láser”). No fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial que los científicos encontraron un uso para el descubrimiento de Einstein; el láser se desarrolló utilizando espejos para crear amplificación de la luz.
La ecuación E=MC2 formó la base científica de la bomba nuclear
El último descubrimiento del “año milagroso” de Einstein fue el concepto de que la luz y la energía son equivalentes y que su relación puede explicarse con la elegante y sencilla ecuación E=MC2 , lo que significa que la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. La ecuación de Einstein describe la masa como energía superdensa y muestra cómo incluso pequeñas cantidades de masa a nivel atómico pueden producir una enorme cantidad de energía cuando se multiplican por la velocidad de la luz al cuadrado. Probablemente ya entiendas a dónde nos lleva esto.
Este proceso explica cómo un neutrón disparado desde un átomo de uranio lo divide en átomos más pequeños mientras libera una enorme cantidad de energía. Se conoce como fisión nuclear y, cuando el proceso está controlado, proporciona energía nuclear de baja emisión. Cuando se libera en un estado no controlado, se puede utilizar para producir una bomba atómica. El propio Einstein nunca trabajó en el Proyecto Manhattan, el programa secreto del gobierno para fabricar la primera bomba nuclear, pero aprobó la idea en una carta de 1939 a Franklin D. Roosevelt en la que abogaba por que Estados Unidos fabricara la bomba antes que la Alemania nazi. Einstein más tarde consideró esa carta como el «gran error de mi vida».
La ecuación E=MC2 podría indicar el futuro de la energía
Como se ha descrito anteriormente, la fisión nuclear funciona descomponiendo un elemento, como un átomo pesado de uranio-235, en dos átomos más pequeños (criptón y bario). Sin embargo, también ocurre algo interesante: si dos núcleos ligeros (es decir, hidrógeno) pueden superar la repulsión electrostática , se fusionan para formar un átomo pesado de helio-4, algo parecido a la fisión pero a la inversa. De manera similar, siguiendo la ecuación E=MC2 , este proceso produce una enorme cantidad de energía y calor. Esto se conoce como fusión nuclear, y es la ciencia atómica la que es el motor productor de energía de las estrellas.
En teoría, la fusión nuclear podría ser la respuesta a las crecientes necesidades energéticas de la humanidad . No se trata de material enriquecido; la proliferación nuclear con reactores de fusión no es preocupante; una fusión es científicamente imposible; no se produce material radiactivo como subproducto; está completamente libre de carbono; y la fusión de átomos libera 4 millones de veces más energía que el proceso químico de quemar carbón. Hay un problema: construir un reactor de fusión es inmensamente complicado. Sin embargo, eso nunca ha detenido a la gente antes. Una coalición internacional de científicos y agencias está trabajando arduamente en la creación del Reactor Termonuclear Experimental Internacional, o ITER, que está programado para entrar en funcionamiento en 2025 .
