La relatividad especial

La historia

El empleado de la oficina de patentes

En 1905 un joven de 26 años trabajaba en Berna, en Suiza, como empleado de la oficina de patentes, donde se revisaban los inventos de la gente. Se llamaba Albert Einstein, había nacido en Ulm, en Alemania, en 1879, y no había encontrado un puesto en la universidad. Sin embargo, el trabajo le dejaba tiempo: escribía sus ideas y pensaba en ellas en los trenes, en casa, paseando con su amigo Michele Besso, con quien hablaba de física. Aquel año, que los historiadores llaman «el año milagroso», publicó cuatro artículos que cambiaron la ciencia.

El primero explicaba que la luz está hecha de pequeños paquetes de energía, los «cuantos», y por esa idea recibió el premio Nobel de Física de 1921 (concedido en 1922). El segundo explicaba el movimiento en zigzag de los granos de polen en el agua por la presencia de átomos y moléculas, y ayudó a convencer a quienes aún dudaban de que los átomos existieran. Los otros dos artículos trataban de la «relatividad especial».

Una luz, dos observadores

El problema nacía de un hecho extraño. Si salto a un tren que viaja a cien kilómetros por hora y lanzo una pelota hacia delante a veinte kilómetros por hora, para quien está quieto en el andén la pelota va a ciento veinte. Con la luz, en cambio, no funciona así. Los experimentos de finales del siglo XIX mostraban que la luz tiene siempre la misma velocidad, unos trescientos mil kilómetros por segundo, para cualquiera que la mida, aunque vaya en la misma dirección.

Einstein partió de dos ideas sencillas: las leyes de la física son iguales para todos los observadores que se mueven a velocidad constante, y la velocidad de la luz es la misma para todos. Para que las cuentas cuadraran, había que aceptar algo sorprendente: el espacio y el tiempo no son iguales para todos. Quien se mueve a velocidades altísimas ve pasar el tiempo más despacio, y las distancias se acortan en la dirección del movimiento. Es como si cada uno tuviera su propio reloj y su propia regla.

Estas ideas parecen absurdas porque en la vida de todos los días viajamos a velocidades pequeñísimas comparadas con la de la luz, y los efectos casi no se notan. Pero existen y se han medido: por ejemplo, en relojes atómicos llevados en avión, y en las partículas creadas en la alta atmósfera, que viven lo bastante para llegar hasta el suelo precisamente porque se mueven casi a la velocidad de la luz.

E = mc²

A finales de 1905 Einstein escribió un artículo brevísimo, de tres páginas, con otra consecuencia: la masa y la energía son dos caras de la misma cosa. La fórmula se ha convertido en la más famosa del mundo: E = mc², donde E es la energía, m es la masa y c es la velocidad de la luz. Como c es un número enorme y se multiplica por sí mismo, incluso una cantidad diminuta de masa contiene una cantidad enorme de energía: un gramo equivale a unas veintiuna mil toneladas de TNT. Esto explica cómo brilla el Sol, que cada segundo transforma millones de toneladas de su masa en luz y calor, y cómo funciona una central nuclear.

La gravedad y la fama

Durante diez años Einstein siguió pensando, y en 1915 completó la «relatividad general»: la gravedad no es una fuerza misteriosa, sino una curvatura del espacio y del tiempo causada por la materia, como una bola pesada sobre una sábana tensa. En 1919, durante un eclipse de Sol, el astrónomo inglés Arthur Eddington midió que la luz de algunas estrellas se curvaba al pasar cerca del Sol, tal como se había previsto. La noticia llegó a los periódicos de todo el mundo y Einstein se hizo famoso. En 1933, ante el ascenso del nazismo, dejó Alemania y se fue a Estados Unidos, donde permaneció hasta su muerte, en 1955.