¿Qué está detrás de la ecuación más famosa de Einstein: E=mc²?
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Albert Einstein no fue un ser sobrenatural, fue tan sólo un gran científico que hizo lo que hacen los científicos
La semana pasada escribí sobre el “Libro de las Matemáticas”, de Clifford A. Pickover, y varios lectores me enviaron preguntas. Una de ellas: ¿Qué significa E = mc²? En esta entrega trataré de explicar la fórmula de Albert Einstein. Para ello recurriré al libro “¿Por qué E = mc²? ¿Y por qué debería importarnos?”, de Brian Cox y Jeff Forshaw.
Cox es un físico teórico adscrito a la Universidad de Manchester, en Inglaterra, que trabaja en el Gran Colisionador de Hadrones de Ginebra; Forshaw, por su parte, es profesor en la misma institución y especialista en física de partículas elementales. Ambos científicos se adentran en la ciencia del siglo 21 para tratar de explicarnos por qué esta ecuación contiene la estructura misma de la naturaleza.
Hasta ahora, el modelo del espacio y del tiempo de Einstein es el que mejor representa a la naturaleza, tanto en el mundo macroscópico como en el microscópico; es el que mejor explica cómo brillan las estrellas y revela el fundamento profundo del funcionamiento de motores y generadores eléctricos. Einstein desarrolló su física teórica en una pequeña oficina de patentes; hoy está soportada en una enorme cantidad de evidencias experimentales. Pero no debemos perder de vista que en la ciencia no existen verdades universales. Lo único que podemos afirmar es que, hasta hoy, su teoría funciona.
En el libro, los autores nos llevan por un recorrido muy ingenioso que evita al máximo las matemáticas para mostrar cómo Einstein llegó a la ecuación E = mc², esto es, a la conclusión de que la energía es igual a la masa (m) multiplicada por la velocidad de la luz (c) al cuadrado. Lo que E = mc² dice es que la energía y la masa son intercambiables. Esta fórmula es la base para entender el funcionamiento del universo. ¿Por qué la energía nuclear es mucho más eficiente que la del carbón y la del petróleo? ¿Qué es la masa? Ello nos lleva, en cierta medida, a entender el mundo de la física de partículas: electrones, protones, antielectrones (positrones), neutrones, quarks up, quarks down, deuterones, etc.
La mayoría de los fenómenos cotidianos pueden explicarse a partir de cuatro fuerzas: la electromagnética, la gravedad, la nuclear débil –que hace que el Sol arda, aunque apenas se deja sentir en la vida cotidiana de la Tierra– y la nuclear fuerte, que mantiene los núcleos atómicos intactos, pero apenas se extiende más allá del núcleo, por lo que su enorme densidad no llega a nuestro mundo macroscópico.
De las cuatro fuerzas, el electromagnetismo es el fenómeno cotidiano por antonomasia, del que todos tenemos una idea intuitiva, mientras que la fuerza débil permanece oculta en el turbio mundo subatómico. El camino hacia la teoría de la relatividad general partió de una observación sencilla: todas las cosas caen al suelo con la misma aceleración. Por cierto, Galileo Galilei fue el primero en advertirlo. Einstein partió de una pregunta sencilla: ¿qué significa que la velocidad de la luz sea la misma para todos los observadores? El experimento se realizó en 1971 en la Luna, donde el comandante del Apolo 15, David Scott, dejó caer una pluma y un martillo y observó cómo llegaban al suelo al mismo tiempo. Este experimento fue posible realizarlo en la superficie lunar por el alto vacío existente.
La primera gran prueba de la teoría de Einstein se realizó en 1919, cuando Arthur Eddington, Frank Dyson y Charles Davidson observaron durante el eclipse del 29 de mayo la desviación de la luz por el campo gravitatorio solar. Hoy en día, la teoría de Einstein se ha comprobado con gran precisión gracias a uno de los objetos más extraordinarios del universo: las estrellas de neutrones giratorias llamadas púlsares. Estos objetos maravillosos y útiles fueron descubiertos accidentalmente en 1967 por Jocelyn Bell Burnell y Tony Hewish. Esto permitió hacer observaciones detalladas para confirmar los postulados del físico.
Einstein no fue un ser sobrenatural, fue tan sólo un gran científico que hizo lo que hacen los científicos: se tomó en serio las cosas sencillas y llevó hasta el final sus consecuencias lógicas. Sólo partió de una idea muy sencilla: la velocidad de un haz de luz debe ser la misma para cualquiera en el universo.
