Cuatro artículos de uso diario que Einstein ayudó a crear

Albert Einstein es famoso por idear su teoría de la relatividad, que revolucionó nuestra comprensión del espacio, el tiempo, la gravedad y el universo. La relatividad también nos mostró que la materia y la energía son sólo dos formas diferentes de la misma cosa, un hecho que Einstein expresó como E = mc2, la ecuación más ampliamente reconocida en la historia.

Pero la relatividad es sólo una parte del prodigioso legado de Einstein. Era igualmente creativo cuando se trataba de la física de los átomos, las moléculas y la luz. Hoy en día, podemos ver recordatorios tecnológicos de su genio casi dondequiera que miremos. 

Aquí están algunos de los productos cotidianos que muestran las contribuciones de Einstein a la ciencia más allá de la relatividad.

SERVILLETAS DE PAPEL

El crédito por inventar toallas de papel va a la Scott Paper Company de Pennsylvania, que introdujo el producto desechable en 1907 como una alternativa más higiénica a las toallas de tela. Pero en el primer artículo de Física que Einstein publicó, analizó la mecha: el fenómeno que permite que las toallas de papel absorban líquidos incluso cuando la gravedad quiere arrastrar el líquido hacia abajo.

Este proceso es también lo que ayuda a la savia subir en los árboles y mantiene la tinta que fluye en el plumín de una pluma estilográfica. El documento de Einstein, publicado en 1901, era un intento de explicar cómo funcionaba esta atracción. No fue un intento muy bueno, como él mismo admitió más tarde. A

rgumentó en ese momento que las moléculas de agua eran atraídas por moléculas en las paredes de un tubo a través de una fuerza similar a la gravedad, lo que no es correcto.

Sin embargo, ese primer artículo demostró que Einstein ya estaba adoptando la noción de átomos y moléculas, algo que era controvertido en ese momento. Debido a que estos minúsculos y hipotéticos trozos de materia eran demasiado pequeños para verlos o medir, muchos físicos mayores afirmaron que no podían formar parte de una ciencia rigurosa.

Einstein estaba al lado de físicos más jóvenes y más radicales que creían que la acción capilar era sólo uno de los muchos fenómenos que podrían explicarse por la forma en que los átomos y las moléculas interactúan. En ese sentido, tenía razón, y así ayudó a sentar las bases científicas para las toallas de papel modernas.

PREVISIONES DEL MERCADO DE VALORES

Las firmas comerciales de Wall Street contratan a ejércitos de matemáticos para analizar el flujo y el reflujo diario de los precios de las acciones utilizando las herramientas más sofisticadas a su disposición. Si estos wizzes matemáticas pueden llegar hasta con una ligera pista sobre la forma en que los precios saltarán, sus empleadores pueden hacer miles de millones.

Sin embargo, los mercados de valores siguen lo que los matemáticos llaman un paseo al azar: A menos que ocurra algún evento espectacular, los precios al final de un día dado son igual de probables de haber disminuido, ya que han aumentado. Si hay patrones que pueden ser explotados, deben ser extremadamente sutiles y difíciles de encontrar, razón por la cual los matemáticos financieros son muy bien pagados.

Y algunas de las matemáticas detrás de estos delicados análisis bursátiles se remontan a Einstein. (Lea también: "Por qué el FBI mantuvo un archivo de 1.400 páginas en Einstein").

Estaba tratando de explicar un hecho extraño que fue notado por primera vez por el botánico inglés Robert Brown en 1827. Brown miró a través de su microscopio y vio que los granos de polvo en una gotita de agua se agitaban sin rumbo fijo. Este movimiento browniano, como fue llamado por primera vez, no tenía nada que ver con los granos que estaban vivos, así que ¿qué los mantenía en movimiento?

Una explicación completa tuvo que esperar el documento de Einstein sobre el tema en 1905. Aún pensando en átomos y moléculas, Einstein se dio cuenta de que los granos visibles eran en realidad empujados por moléculas de agua invisibles. En promedio, razonó, los impactos provendrían de todos lados por igual. Pero en cualquier instante dado, más moléculas de agua estarían golpeando un lado del grano que el otro, dándole un golpe rápido en alguna dirección al azar.

Einstein convirtió este discernimiento en una ecuación que describía matemáticamente el jittering. Su papel de movimiento browniano es ampliamente reconocido como la primera prueba incontrovertible de que los átomos y las moléculas realmente existen, y todavía sirve como base para algunas previsiones del mercado de valores.

ENERGÍA SOLAR

En marzo de 1958, la Marina estadounidense lanzó una esfera de tamaño de toronja llamada Vanguard I en órbita alrededor de la Tierra. La gente le prestó atención, en parte porque fue la primera en ser alimentada por una tecnología futurista conocida como células solares, placas brillantes de semiconductores que convirtieron la luz solar en electricidad.

Hoy en día, las células solares alimentan casi todos los cientos de satélites que orbitan la Tierra, junto con muchas de las sondas enviadas a planetas tan lejanos como Júpiter. En el suelo, las células solares se están extendiendo a través de los tejados suburbanos, ya que la caída rápida de los precios los acercan a ser competitivos con la energía eléctrica convencional.

De nuevo, Einstein no inventó células solares; Las primeras versiones crudas de ellos datan de 1839. Pero él esbozó su principio básico de operación en 1905. Su punto de partida era una analogía simple: Si la materia es grumosa, es decir, si cada sustancia en el universo consiste de átomos y Moléculas, entonces seguramente la luz también debe ser grumosa.

Después de todo, sostuvo Einstein, los físicos habían descubierto recientemente que cuando un objeto sólido absorbía o emitía luz, sólo podía hacerlo tomando un paso discreto hacia arriba o hacia abajo en energía. Y la manera más fácil de entender ese hecho extraño, dijo Einstein, era asumir que la luz misma era sólo un enjambre de paquetes de energía discretos-partículas de luz que más tarde serían llamados fotones.

Según Einstein, la energía de cada paquete sería proporcional a la frecuencia de la luz, y eso sugería una manera fácil de probar la idea: Señale un haz de luz en una superficie metálica. Si la frecuencia fuera lo suficientemente alta, al menos algunos de sus paquetes de energía tendrían suficiente zing para golpear los electrones sueltos del metal y enviarlos volando, para que los experimentadores pudieran detectarlos. Las células solares funcionan esencialmente de esta manera: La luz que fluye desde el sol empuja electrones en la célula hasta niveles de energía más altos, produciendo un flujo de corriente eléctrica.

Nadie antes de que Einstein hubiera podido explicar completamente este fenómeno. Su logro fue considerado tan importante que cuando Einstein finalmente ganó el Premio Nobel de Física en 1921, no fue por la relatividad sino por explicar este llamado efecto fotoeléctrico.

PUNTEROS LÁSER

Si has estado en una conferencia o has jugado con un gato, lo más probable es que hayas visto un puntero láser en acción. En las casi seis décadas desde que los físicos demostraron el primer prototipo de laboratorio de un láser en 1960, los dispositivos han llegado a ocupar casi todos los nichos imaginables, desde lectores de código de barras hasta sistemas para depilación. Todo esto surge de una idea que Einstein tuvo en 1917, ya que estaba tratando de entender más acerca de cómo la luz interactuaba con la materia.

Empezó por imaginar un montón de átomos bañados por la luz. Como él sabía de su trabajo anterior, los átomos que están sentados en su estado más bajo de la energía pueden absorber los fotones y saltar a un estado más alto de la energía. Del mismo modo, los átomos de energía superior pueden espontáneamente emitir fotones y caer de nuevo a energías inferiores. Cuando ha pasado bastante tiempo, todo se establece en equilibrio.

Esa suposición le dio a Einstein una ecuación que podía usar para calcular cómo debía parecer la radiación de tal sistema. Desafortunadamente, sus cálculos no coincidían con lo que los físicos realmente vieron en el laboratorio. Faltaba algo.

Así que Einstein hizo una conjetura inspirada: Tal vez los fotones como marchar en el paso, de modo que la presencia de un grupo de ellos va en la misma dirección aumentará la probabilidad de un átomo de alta energía que emite otro fotón en esa dirección. Llamó a este proceso estimulado emisión, y cuando lo incluyó en sus ecuaciones, sus cálculos encajan perfectamente en las observaciones.

Un láser es sólo un gadget para aprovechar este fenómeno. Excita un montón de átomos con luz o energía eléctrica, luego canaliza los fotones que liberan en un ejército marchando en perfecto paso en una sola dirección. El homenaje a Einstein está justo allí en la palabra "láser", que es un acrónimo de Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación.

(Con información de National Geographic News)