La ciencia de este mundo

por Wilphen Vázquez Ruiz

Hace unos días, el pasado 22 de abril, tuvo lugar una serie de marchas en 500 ciudades alrededor del mundo protagonizadas por científicos aprovechando el día mundial de la Tierra. El hecho es significativo pues, al contrario de lo que suele suceder en países como el nuestro, los científicos de las ciencias “rígidas” no suelen manifestarse multitudinariamente sobre lo que sucede en sus países, excepto cada vez que se hace oficial un recorte al presupuesto destinado a ciencia y tecnología.

Si algo puede ser identificado como un denominador común en esta serie de manifestaciones, más allá de la defensa que debe hacerse de la ciencia ante posturas extremistas como la del actual presidente estadounidense Donald Trump y de todos aquellos quienes simpaticen con él en cuanto a la ciencia y las posturas de género, en esta ocasión los científicos no sólo se pronunciaron contra las tendencias políticas que apuntan contra el desarrollo científico y tecnológico sino también, lo que quizá mucho más importante, para destacar la relevancia de la actividad científica en la toma de decisiones gubernamentales a nivel global, al margen de dogmas o verdades alternativas. (Véase a propósito este artículo de Javier Flores en La Jornada.)

Las marchas sirvieron para resaltar la estrecha vinculación existente entre la ciencia y la sociedad y, como parte de los componentes de esta última, los discursos ideológicos que pueden frenar o impulsar algunos aspectos específicos de la actividad científica; sobre esto Carlos Pereyra ofrece una explicación clara y sustantiva en Filosofía, historia y política (México: Fondo de Cultura Económica-Universidad Nacional Autónoma de México, 2010). Igualmente nos ofreció una oportunidad para recordar a quien es considerado por muchos como la personalidad científica más relevante del siglo XX, Albert Einstein, quien falleció en abril de 1955.

Sin lugar a duda, la figura de Einstein refleja a un científico marcado por las vicisitudes propias de una vida personal poco envidiable en lo que se refiere a los afectos primarios; de hecho, Einstein mostraba siempre un desapego hacia las personas cercanas a él. Muestra de ello fue, más que su fracaso matrimonial con su primera esposa, Mileva Maric, la relación distante que tuvo con los hijos que procreara este matrimonio. No obstante, si algo puede decirse de su conciencia social es que era un ciudadano del mundo opuesto a cualquier forma de violencia y particularmente a las conflagraciones bélicas de las que fue testigo —pero hablaremos de ello más adelante.

Hacia 1879, año del nacimiento de Einstein, una idea más o menos común en el mundo de la física era que ésta había llegado a un desarrollo tal que no podían esperarse cambios radicales en ella. Hoy en día, esa idea parece poco menos que absurda, pero en los países industrializados del siglo XIX quizá no lo era tanto. Entre las características que tiene la actividad científica está el desconocer lo que tenemos por acabado o por cierto conforme se avanza hacia el horizonte. Si bien el siglo XIX contó con científicos cuyos trabajos anunciaban las revoluciones portentosas que tendría la física, fue desde comienzos del siglo pasado que una serie de teorías y descubrimientos se encargaría de cambiar el rostro de esta materia y de la manera en que vemos al mundo, al espacio y la energía, incluyendo la luz.

En todos estos rubros Albert Einstein tuvo algo que ver; su producción científica fue vasta y a pesar de que en sus últimos años de vida, como le sucedió a contemporáneos suyos como W. Heisenberg, terminó por volverse más una referencia que una autoridad en su materia, la actitud y actividad inquisitiva de Einstein no menguaron sino hasta el día de su muerte. No obstante lo anterior, resulta paradójico que habiendo recibido el Premio Nobel de física, en 1922, no lo hiciera por el más célebre de sus trabajos, que es la teoría de la relatividad general, sino por su explicación del efecto fotoeléctrico. Es importante, antes de comentar algo sobre sus trabajos más conocidos, que la designación de Einstein para el galardón más importante en el mundo de las ciencias también se vio influido por un corrimiento en el mundo de la física que dejó de prestar tanta atención a los aspectos teóricos para otorgársela más a los de índole práctica y comprobables, a lo que también se sumaron los prejuicios de algunos miembros de la comunidad científica de la época.

Se entiende así, entonces, esta serie de acontecimientos en la vida de Einstein toda vez que las posibilidades que otorgaba la física nuclear ya estaban presentes en ese horizonte en el cual también se asomaba una nueva conflagración bélica tanto más cruenta a la gran guerra a la que Einstein se opuso de manera contundente. Cabe señalar que desde 1901 Einstein había adoptado la nacionalidad suiza por ser contrario a la rigidez y al militarismo presente en la Alemania de aquellos días. Su decidido rechazo al nacionalsocialismo alemán lo obligó a a abandonar Alemania en 1932, tomando como residencia definitiva los Estados Unidos, en donde continuó con sus labores científicas en la Universidad Princeton.

¿Cuáles son algunos de sus principales trabajos? Mencionaremos tres de ellos: el anus mirabilis sobre el efecto fotoeléctrico, la teoría de la relatividad restringida y la teoría general de la relatividad. Con respecto al primero éste surgió a partir de un trabajo elaborado por Einstein en 1905, en el cual sugirió una hipótesis sobre la cuantización de la energía. La idea de que la luz estaba formada por un conjunto de partículas ya había sido propuesta por Isaac Newton. No obstante, las propuestas del sabio británico con respecto a la naturaleza ondulatoria de la luz no eran capaces de explicar efectos como la fluorescencia y lo fotoeléctrico.

Einstein propuso que la luz estaba formada por partículas, denominadas cuantos y que cuando un cuanto de radiación, o fotón, era absorbido por los átomos de una sustancia fluorescente se tendría como resultado la emisión de uno o más fotones, es decir de luz. Sin embargo, toda vez que la suma de las energías de los fotones emitidos tiene que ser la misma que la energía del fotón absorbido, la radiación emitida (luz en este caso), sería menor a la radiación absorbida. En lo que toca al efecto fotoeléctrico, Einstein lo explicó como la colisión de dos partículas: el fotón y el electrón del átomo. Siendo que los cuantos de luz se comportaban como proyectiles formados de energía podían desviar la trayectoria de un electrón cuando chocaran con éste. Con esta base, Einstein predijo de manera correcta que la energía cinética máxima con la que podía contar un electrón emitido por un metal debía aumentar al hacerlo la frecuencia de la radiación incidente. Esto es relevante porque nos explica la más famosa de las ecuaciones este sabio: e = mc².

Cabe señalar que muchos han considerado la expresión e = mc² como la semilla que haría germinar la bomba atómica. Nada más equivocado. Para Einstein una cosa era entender a la materia como una reserva extremadamente concentrada de energía y otra, muy distinta, proponer un mecanismo para liberarla (para ello tendrían que sucederse más de dos décadas a fin de que se descubriera la existencia de los neutrones). Esa sería la tarea que buscarían diferentes físicos en las naciones beligerantes que se enfrentaron en la segunda guerra mundial.

Conviene señalar que hacia 1939 un par de físicos húngaros visitaron a Einstein para mostrarle su preocupación pues habían descubierto que si un isótopo de uranio (concretamente el 235) lograba ser bombardeado por una lluvia de neutrones, ello desencadenaría una liberación de energía nunca antes vista. Casualmente, los principales yacimientos de uranio se encontraban en la Europa del este ocupada por el Tercer Reich.

Lo anterior condujo a que Einstein dirigiera una carta al presidente estadounidense F. D. Roosevelt, advirtiéndole de esta posibilidad. Ello daría pie al inicio del Proyecto Manhattan en 1941 en el cual, hay que hacer hincapié, Einstein no fue incluido en buena medida por ser un hombre contrario a la guerra. Cuando las bombas atómicas estadounidenses impactaron sobre territorio nipón, Einstein se mostró profundamente afectado y de ahí en adelante, arrepentido por esa comunicación con Roosevelt.

El efecto fotoeléctrico marcó una breve luna de miel de Einstein con la mecánica cuántica que se desarrollaría pocos años después. El problema es que ésta apuntaba a un universo no predecible (en este sentido, las confrontaciones intelectuales suscitadas entre Einstein y Heisenberg son particularmente ilustrativas), cuestión que no empataba con las ideas de nuestro personaje quien, no obstante, como muchos otros físicos, intentó desarrollar una teoría unificada pero sin éxito.

Ahora, en cuanto a la teoría de la relatividad restringida, ésta puede resumirse como la explicación del por qué la velocidad de la luz en el espacio vacío es una constante independientemente del estado de movimiento de la fuente que la emita. Ello implicaba que todas las leyes físicas de la naturaleza debían ser las mismas para todos los observadores de un fenómeno desplazándose a velocidad constante unos de otros. Este trabajo, lo mismo que el que fuera la semilla del efecto fotoeléctrico, fue elaborado por Einstein en 1905. Algunos discuten que si bien Einstein fue el primero en ofrecer una teoría a este respecto lo suficientemente bien construida y articulada, de no haberla acuñado él, probablemente otros de los físicos o matemáticos más destacados y contemporáneos a Einstein la habrían desarrollado, cosa muy distinta de lo que se piensa de lo que se piensa sobre la teoría de la relatividad general, cuya forja no podría haber sido hecha sino por el propio Einstein.

A grandes rasgos, la teoría de la relatividad general —planteada en 1915 por Einstein a la Academia Prusiana de las Ciencias— presenta una realidad tetra-dimensional: el “espacio-tiempo”. Conviene recordar aquí que historiadores como Lorenzo Meyer han llegado a señalar que quizá solamente los físicos, y no todos ellos, sean capaces de comprender a cabalidad las ideas de Einstein sobre la relatividad general. A nuestro nivel, lo que podemos entender de ella —amén de poder explicar el origen del universo, su desarrollo y quizá su término—, es que cuando la materia logra reunirse en cantidades colosales deforma la geometría del espacio circundante afectando el transcurrir del tiempo en dicha concentración de materia. Cuanto mayor es la materia, el espacio se ve más deformado y el tiempo transcurre más lentamente. Esto marcó un rompimiento con la concepción newtoniana, en la que el espacio se explicaba a partir de la gravedad generada por la materia y la distancia entre los cuerpos de materia que conforman el universo.

Mucho es lo que puede decirse de la teoría de la relatividad general, pero podemos resumir que con ella Einstein abrió las puertas a la cosmogonía moderna y que sus postulados rigen en el dominio de las estrellas y galaxias con una trascendencia de la misma envergadura de la que logró la ley de la gravitación universal de Newton, que aún rige en velocidades bajas no comparables a la de la luz y en campos gravitatorios mucho más modestos, sucediendo lo mismo con la mecánica cuántica, que hace lo propio a nivel atómico y subatómico.

Si una teoría unificada es posible, ello corresponde solamente a científicos de la talla de Einstein y será el tiempo quien se encargue de mostrarnos si dicha teoría es posible o no. Por lo pronto, además de maravillarnos por las deducciones y explicaciones sobre el espacio generadas por una de las mentes más brillantes de la humanidad en toda su historia, también hay que hacerlo con el hombre que no sólo se concibió como un hombre de ciencia, sino como un ciudadano del mundo que no huyó de sus responsabilidades como hombre de ciencia ante el tejido humano del cual formo parte. ¿De cuántos científicos podemos decir lo mismo actualmente? Sin duda, de muy pocos.