Científico estadounidense de origen alemán. Está considerado generalmente como el físico más importante de nuestro siglo, y por muchos físicos como el mayor científico de todos los que han existido. Nació de padres judíos en la ciudad alemana de Ulm el 14 de marzo de 1879. A la edad de 17 años hizo su ingreso en el Politécnico de Zürich, donde estudió durante tres años hasta obtener el diploma de enseñante; en 1898 ocuparía un modesto cargo en la oficina de patentes de Berna, la capital suiza.

Albert Einstein

En 1905 publicó en Annalen der Physik tres importantes comunicaciones, entre las cuales estaba Zur Elektrodinamik bewegter Körper (Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento), donde se formulaban con toda claridad los principios de la llamada Teoría especial de la relatividad.
Los elementos que están en la base de esta teoría son sencillos y se asientan en la experiencia. Según el primero, en un tren que se moviera suavemente con una velocidad constante a lo largo de una vía recta, todas las leyes físicas serían iguales que las de una sala inmóvil; según el segundo, la velocidad de la luz, tanto la medida en el tren en marcha como en la habitación, sería siempre la misma, es decir, de 300.000 km/s (con tal que se propagara por el aire), independientemente del estado de movimiento y del manantial luminoso.
A partir de esos dos principios dedujo Einstein algunos resultados que en 1905 parecían muy extraños, pero que a cualquier físico de nuestros días le resultan familiares y convincentes. El de mayor importancia es el que se refiere a la ruptura con la física newtoniana, cuya validez queda restringida por la teoría especial de la relatividad a velocidades mucho más pequeñas que las de la luz. En la física newtoniana los acontecimientos ocurren en un espacio y un tiempo absolutos, lo mismo en una habitación que en un tren en marcha. Según la teoría especial no puede separarse el tiempo y el espacio; aquél fluye en forma diferente en habitáculos y en trenes en marcha, y esta diferencia podría ser detectable si la velocidad del tren se acercara a la de la luz.
También demuestra esta Teoría especial que la velocidad de la luz es la mayor que pueden alcanzar los cuerpos materiales. De hecho, esta predicción fue confirmada experimentalmente, no con el movimiento de trenes, sino con el de partículas que se movían a velocidades cercanas a las de la luz. Otro resultado muy importante de esa teoría fue la deducción de la relación existente entre energía y masa en la ahora famosa fórmula: E = mc², en la que E significa la energía, m, la masa, y c, la velocidad de la luz. La importancia de esta fórmula quedaría demostrada 40 años más tarde con las explosiones atómicas.
La segunda comunicación publicada en el volumen que contenía la teoría especial de la relatividad explica la teoría del efecto fotoeléctrico, según la cual la luz se convierte en una especie de chubasco de proyectiles, la energía de los cuales es proporcional a la frecuencia de la onda luminosa.
Finalmente, la tercera comunicación contenía una teoría matemática sobre el movimiento browniano, es decir, el de pequeñas partículas suspendidas en un fluido y moviéndose de un modo aparentemente irregular por bajo del influjo de las partículas del fluido más pequeñas aún.
Tuvieron que transcurrir tres años para que la teoría especial fuera reconocida en el mundo de los físicos. En 1911 pasó a ser Einstein profesor de la Universidad alemana de Praga (entonces perteneciente a Austria), y allí comenzó su trabajo sobre la Teoría general de la relatividad. Todavía le exigió otros cinco años de intenso trabajo hasta que esta teoría fuera finalmente formulada en 1916. En el intervalo aceptó Einstein una invitación del profesor Max Planck para ir a Alemania, y en 1913 se convertía en miembro de la Academia Prusiana de Ciencias de Berlín.
La Teoría general de la relatividad era la primera desde los tiempos de Newton que se enfrentaba al problema de la gravitación. En un vacío absoluto, sin materia, la teoría especial era válida; pero, según la teoría general, las masas y sus velocidades conforman nuestro espacio-tiempo, que no posee la estructura sencilla que se le atribuía en la teoría especial. Nuestro espacio-tiempo deja de ser euclidiano. Desde algún tiempo los matemáticos sabían que la geometría euclidiana es sólo un caso especial de las geometrías más generales, como las rienmannianas. Einstein dio por sentado que nuestro mundo sería euclidiano sólo si estuviera vacío de materia, y rienmanniano si estaba lleno de planetas, estrellas y nebulosas. En este caso posee un campo métrico del mismo modo que las partículas cargadas producen un campo electromagnético.
A primera vista la teoría general de la relatividad parece especulativa y deducida fundamentalmente del hecho conocido de que todos los cuerpos caen en la Tierra con la misma aceleración, sea cual sea su masa. Pero de esta teoría se sacaron nuevas conclusiones que pasaron con éxito la prueba experimental.
La primera y quizá la más importante de las conclusiones para ser verificada fue la de las diferencias predictivas entre las nuevas teorías gravitatorias y la de Newton. La más espectacular de estas diferencias se refiere a que los rayos luminosos emitidos por una estrella distante en dirección de la Tierra se curvan al pasar bordeando el Sol. Este fenómeno puede comprobarse al fotografiar dos veces la misma región celeste: la primera vez de noche y la segunda cerca del Sol eclipsado. Estas dos fotografías deberán ser ligeramente diferentes precisamente a causa de esa ligera curvatura de los rayos luminosos.
En 1919 los ingleses enviaron dos expediciones, una de ellas a América del Sur, la otra a África, para fotografiar un sector del cielo durante un eclipse solar, y los resultados confirmaron la predicción de la teoría general de la relatividad. Este hecho causó un gran impacto en las concepciones de muchos en todo el mundo e hizo surgir la gran fama de la teoría general y la de su creador. En 1921 Einstein era galardonado con el premio Nóbel de Física por su descubrimiento de la ley de la fotoelectricidad.
Cuando Hitler ascendió al poder en Alemania, Einstein emigró a Estados Unidos, donde a partir de 1933 fue profesor en el Instituto para Investigaciones Avanzadas de Princeton (N.J.). El problema en el que trabajó en sus últimos años fue el de la teoría del campo unificado que, a través de una serie de ecuaciones, había de abarcar tanto los fenómenos gravitatorios como los electromagnéticos.
En 1953 (poco antes de su muerte, que le sorprendió en Princeton), salió a la luz la cuarta edición de su famosa obra The Meaning of Relativity (El significado de la relatividad), aparecida por primera vez en Calcutta (1920). En ella Einstein publicó en forma detallada su antes citada teoría del campo unificado a la que había llegado, hasta cierto punto, en 1949. Entre otros trabajos científicos suyos pueden citarse: Relativity; the Special and General Theory (Nueva York, 1920); Investigations on Theory of Brownian Movement (1926). Mein Weltbild (1934), My Philosophy (1934) y Out of my Later Years (1950).
Albert Einstein sigue siendo una figura mítica de nuestro tiempo; más, incluso, de lo que llegó a serlo en vida, si se tiene en cuenta que su imagen, en condición de póster y exhibiendo un insólito gesto de burla, se ha visto elevada a la dignidad de icono doméstico, junto a los ídolos de la canción y los astros de Hollywood.
Sin embargo, no son su genio científico ni su talla humana los que mejor lo explican como mito, sino, quizás, el cúmulo de paradojas que encierra su propia biografía, acentuadas con la perspectiva histórica. Al Einstein campeón del pacifismo se le recuerda aún como al «padre de la bomba»; y todavía es corriente que se le atribuya la demostración del principio de que «todo es relativo» a él, que luchó encarnizadamente contra la posibilidad de que conocer la realidad significara jugar con ella a la gallina ciega.
Albert Einstein nació en la ciudad bávara de Ulm el 14 de marzo de 1879. Fue el hijo primogénito de Hermann Einstein y de Pauline Koch, judíos ambos, cuyas familias procedían de Suabia. Al siguiente año se trasladaron a Munich, en donde el padre se estableció, junto con su hermano Jakob, como comerciante en las novedades electrotécnicas de la época.
El pequeño Albert fue un niño quieto y ensimismado, que tuvo un desarrollo intelectual lento. El propio Einstein atribuyó a esa lentitud el hecho de haber sido la única persona que elaborase una teoría como la de la relatividad: «un adulto normal no se inquieta por los problemas que plantean el espacio y el tiempo, pues considera que todo lo que hay que saber al respecto lo conoce ya desde su primera infancia. Yo, por el contrario, he tenido un desarrollo tan lento que no he empezado a plantearme preguntas sobre el espacio y el tiempo hasta que he sido mayor».

Albert Einstein en 1947

En 1894, las dificultades económicas hicieron que la familia (aumentada desde 1881, por el nacimiento de una hija, Maya) se trasladara a Milán; Einstein permaneció en Munich para terminar sus estudios secundarios, reuniéndose con sus padres al año siguiente. En el otoño de 1896, inició sus estudios superiores en la Eidgenossische Technische Hochschule de Zurich, en donde fue alumno del matemático Hermann Minkowski, quien posteriormente generalizó el formalismo cuatridimensional introducido por las teorías de su antiguo alumno. El 23 de junio de 1902, empezó a prestar sus servicios en la Oficina Confederal de la Propiedad Intelectual de Berna, donde trabajó hasta 1909. En 1903, contrajo matrimonio con Mileva Maric, antigua compañera de estudios en Zurich, con quien tuvo dos hijos: Hans Albert y Eduard, nacidos respectivamente en 1904 y en 1910. En 1919 se divorciaron, y Einstein se casó de nuevo con su prima Elsa.
Durante 1905, publicó cinco trabajos en los Annalen der Physik: el primero de ellos le valió el grado de doctor por la Universidad de Zurich, y los cuatro restantes acabaron por imponer un cambio radical en la imagen que la ciencia ofrece del universo. De éstos, el primero proporcionaba una explicación teórica, en términos estadísticos, del movimiento browniano, y el segundo daba una interpretación del efecto fotoeléctrico basada en la hipótesis de que la luz está integrada por cuantos individuales, más tarde denominados fotones; los dos trabajos restantes sentaban las bases de la teoría restringida de la relatividad, estableciendo la equivalencia entre la energía E de una cierta cantidad de materia y su masa m, en términos de la famosa ecuación E = mc², donde c es la velocidad de la luz, que se supone constante.

Einstein con Elsa, su segunda esposa

El esfuerzo de Einstein lo situó inmediatamente entre los más eminentes de los físicos europeos, pero el reconocimiento público del verdadero alcance de sus teorías tardó en llegar; el Premio Nóbel de Física, que se le concedió en 1921 lo fue exclusivamente «por sus trabajos sobre el movimiento browniano y su interpretación del efecto fotoeléctrico». En 1909, inició su carrera de docente universitario en Zurich, pasando luego a Praga y regresando de nuevo a Zurich en 1912 para ser profesor del Politécnico, en donde había realizado sus estudios. En 1914 pasó a Berlín como miembro de la Academia de Ciencias prusiana. El estallido de la Primera Guerra Mundial le forzó a separarse de su familia, por entonces de vacaciones en Suiza y que ya no volvió a reunirse con él.
Contra el sentir generalizado de la comunidad académica berlinesa, Einstein se manifestó por entonces abiertamente antibelicista, influido en sus actitudes por las doctrinas pacifistas de Romain Rolland. En el plano científico, su actividad se centró, entre 1914 y 1916, en el perfeccionamiento de la teoría general de la relatividad, basada en el postulado de que la gravedad no es una fuerza sino un campo creado por la presencia de una masa en el continuum espacio-tiempo. La confirmación de sus previsiones llegó en 1919, al fotografiarse el eclipse solar del 29 de mayo; The Times lo presentó como el nuevo Newton y su fama internacional creció, forzándole a multiplicar sus conferencias de divulgación por todo el mundo y popularizando su imagen de viajero de la tercera clase de ferrocarril, con un estuche de violín bajo el brazo.
Durante la siguiente década, Einstein concentró sus esfuerzos en hallar una relación matemática entre el electromagnetismo y la atracción gravitatoria, empeñado en avanzar hacia el que, para él, debía ser el objetivo último de la física: descubrir las leyes comunes que, supuestamente, habían de regir el comportamiento de todos los objetos del universo, desde las partículas subatómicas hasta los cuerpos estelares. Tal investigación, que ocupó el resto de su vida, resultó infructuosa y acabó por acarrearle el extrañamiento respecto del resto de la comunidad científica.

 

 

Einstein tocando el violín, una de sus aficiones favoritas

A partir de 1933, con el acceso de Hitler al poder, su soledad se vio agravada por la necesidad de renunciar a la ciudadanía alemana y trasladarse a Estados Unidos, en donde pasó los últimos veinticinco años de su vida en el Instituto de Estudios Superiores de Princeton, ciudad en la que murió el 18 de abril de 1955.
Einstein dijo una vez que la política poseía un valor pasajero, mientras que una ecuación valía para toda la eternidad. En los últimos años de su vida, la amargura por no hallar la fórmula que revelase el secreto de la unidad del mundo hubo de acentuarse por la necesidad en que se sintió de intervenir dramáticamente en la esfera de lo político. En 1939, a instancias de los físicos Leo Szilard y Paul Wigner, y convencido de la posibilidad de que los alemanes estuvieran en condiciones de fabricar una bomba atómica, se dirigió al presidente Roosevelt instándole a emprender un programa de investigación sobre la energía atómica.
Luego de las explosiones de Hiroshima y Nagasaki, se unió a los científicos que buscaban la manera de impedir el uso futuro de la bomba y propuso la formación de un gobierno mundial a partir del embrión constituido por las Naciones Unidas. Pero sus propuestas en pro de que la humanidad evitara las amenazas de destrucción individual y colectiva, formuladas en nombre de una singular amalgama de ciencia, religión y socialismo, recibieron de los políticos un rechazo comparable a las críticas respetuosas que suscitaron entre los científicos sus sucesivas versiones de la idea de un campo unificado.

CRONOLOGÍA

La teoría de la relatividad, desarrollada fundamentalmente por Albert Einstein, pretendía originalmente explicar ciertas anomalías en el concepto de movimiento relativo, pero en su evolución se ha convertido en una de las teorías más importantes en las ciencias físicas y ha sido la base para que los físicos demostraran la unidad esencial de la materia y la energía, el espacio y el tiempo, y la equivalencia entre las fuerzas de la gravitación y los efectos de la aceleración de un sistema.
La teoría de la relatividad, tal como la desarrolló Einstein, tuvo dos formulaciones diferentes. La primera es la que corresponde a dos trabajos publicados en 1906 en los Annalen der Physik. Es conocida como la Teoría de la relatividad especial y se ocupa de sistemas que se mueven uno respecto del otro con velocidad constante (pudiendo ser igual incluso a cero). La segunda, llamada Teoría de la relatividad general (así se titula la obra de 1916 en que la formuló), se ocupa de sistemas que se mueven a velocidad variable.

Teoría de la relatividad especial
Los postulados de la relatividad especial son dos. El primero afirma que todo movimiento es relativo a cualquier otra cosa, y por lo tanto el éter, que se había considerado durante todo el siglo XIX como medio propagador de la luz y como la única cosa absolutamente firme del Universo, con movimiento absoluto y no determinable, quedaba fuera de lugar en la física, que no necesitaba de un concepto semejante (el cual, además, no podía determinarse por ningún experimento).

Einstein

El segundo postulado afirma que la velocidad de la luz es siempre constante con respecto a cualquier observador. De sus premisas teóricas obtuvo una serie de ecuaciones que tuvieron consecuencias importantes e incluso algunas desconcertantes, como el aumento de la masa con la velocidad. Uno de sus resultados más importantes fue la equivalencia entre masa y energía, según la conocida fórmula E=mc², en la que c es la velocidad de la luz y E representa la energía obtenible por un cuerpo de masa m cuando toda su masa sea convertida en energía.
Dicha equivalencia entre masa y energía fue demostrada en el laboratorio en el año 1932, y dio lugar a impresionantes aplicaciones concretas en el campo de la física (tanto la fisión nuclear como la fusión termonuclear son procesos en los que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía). Los aceleradores de partículas donde se obtiene un incremento de masa son un ejemplo experimental clarísimo de la teoría de la relatividad especial.
La teoría también establece que en un sistema en movimiento con respecto a un observador se verifica una dilatación del tiempo; esto se ilustra claramente con la famosa paradoja de los gemelos: "imaginemos a dos gemelos de veinte años, y que uno permaneciera en la Tierra y el otro partiera en una astronave, tan veloz como la luz, hacia una meta distante treinta años luz de la Tierra; al volver la astronave, para el gemelo que se quedó en la Tierra habrían pasado sesenta años; en cambio, para el otro sólo unos pocos días".

Teoría de la relatividad general

La teoría de la relatividad general se refiere al caso de movimientos que se producen con velocidad variable y tiene como postulado fundamental el principio de equivalencia, según el cual los efectos producidos por un campo gravitacional equivalen a los producidos por el movimiento acelerado.
La revolucionaria hipótesis tomada por Einstein fue provocada por el hecho de que la teoría de la relatividad especial, basada en el principio de la constancia de la velocidad de la luz sea cual sea el movimiento del sistema de referencia en el que se mide (tal y como se demostró en el experimento de Michelson y Morley), no concuerda con la teoría de la gravitación newtoniana: si la fuerza con que dos cuerpos se atraen depende de la distancia entre ellos, al moverse uno tendría que cambiar al instante la fuerza sentida por el otro, es decir, la interacción tendría una velocidad de propagación infinita, violando la teoría especial de la relatividad que señala que nada puede superar la velocidad de la luz.
Tras varios intentos fallidos de acomodar la interacción gravitatoria con la relatividad, Einstein sugirió de que la gravedad no es una fuerza como las otras, sino que es una consecuencia de que el espacio-tiempo se encuentra deformado por la presencia de masa (o energía, que es lo mismo). Entonces, cuerpos como la tierra no se mueven en órbitas cerradas porque haya una fuerza llamada gravedad, sino que se mueven en lo más parecido a una línea recta, pero en un espacio-tiempo que se encuentra deformado por la presencia del sol.

Einstein en su estudio

Los cálculos de la relatividad general se realizan en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal, adoptado ya en la teoría de la relatividad restringida al tener que abandonar el concepto de simultaneidad. Sin embargo, a diferencia del espacio de Minkowsy y debido al campo gravitatorio, este universo no es euclidiano. Así, la distancia que separa dos puntos contiguos del espacio-tiempo en este universo es más complejo que en el espacio de Minkowsky.

Con esta teoría se obtienen órbitas planetarias muy similares a las que se obtienen con la mecánica de Newton. Uno de los puntos de discrepancia entre ambas, la anormalmente alargada órbita del planeta Mercurio, que presenta un efecto de rotación del eje mayor de la elipse (aproximadamente un grado cada diez mil años) observado experimentalmente algunos años antes de enunciarse la teoría de la relatividad, y no explicado con las leyes de Newton, sirvió de confirmación experimental de la teoría de Einstein.
Un efecto que corroboró tempranamente la teoría de la relatividad general es la deflexión que sufren los rayos de luz en presencia de campos gravitatorios. Los rayos luminosos, al pasar de una región de un campo gravitatorio a otra, deberían sufrir un desplazamiento en su longitud de onda (el Desplazamiento al rojo de Einstein), lo que fue comprobado midiendo el desplazamiento aparente de una estrella, con respecto a un grupo de estrellas tomadas como referencia, cuando los rayos luminosos provenientes de ella rozaban el Sol.
La verificación se llevó a cabo aprovechando un eclipse total de Sol (para evitar el deslumbramiento del observador por los rayos solares, en el momento de ser alcanzados por la estrella); la estrella fue fotografiada dos veces, una en ausencia y otra en presencia del eclipse. Así, midiendo el desplazamiento aparente de la estrella respecto al de las estrellas de referencia, se obtenía el ángulo de desviación que resultó ser muy cercano a lo que Einstein había previsto.
El concepto de tiempo resultó profundamente afectado por la relatividad general. Un sorprendente resultado de esta teoría es que el tiempo debe transcurrir más lentamente cuanto más fuerte sea el campo gravitatorio en el que se mida. Esta predicción también fue confirmada por la experiencia en 1962. De hecho, muchos de los modernos sistemas de navegación por satélite tienen en cuenta este efecto, que de otro modo darían errores en el cálculo de la posición de varios kilómetros.

Einstein en el laboratorio

Otra sorprendente deducción de la teoría de Einstein es el fenómeno de colapso gravitacional que da origen a la creación de los agujeros negros. Dado que el potencial gravitatorio es no lineal, al llegar a ser del orden del cuadrado de la velocidad de la luz puede crecer indefinidamente, apareciendo una singularidad en las soluciones. El estudio de los agujeros negros se ha convertido en pocos años en una de las áreas de estudio de mayor actividad en el campo de la cosmología.
Precisamente a raíz de la relatividad general, los modelos cosmológicos del universo experimentaron una radical transformación. La cosmología relativista concibe un universo ilimitado, carente de límites o barreras, pero finito, según la cual el espacio es curvo en el sentido de que las masas gravitacionales determinan en su proximidad la curvatura de los rayos luminosos. Sin embargo Friedmann, en 1922, concibió un modelo que representaba a un universo en expansión, incluso estático, que obedecía también a las ecuaciones relativistas de Einstein. Con todo, la mayor revolución de pensamiento que la teoría de la relatividad general provoca es el abandono de espacio y tiempo como variables independientes de la materia, lo que resulta sumamente extraño y en apariencia contrario a la experiencia. Antes de esta teoría se tenía la imagen de espacio y tiempo, independientes entre sí y con existencia previa a la del Universo, idea tomada de Descartes en filosofía y de Newton en mecánica.