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Por Carlos Pajares, catedrático de Física Teórica de la Universidad de Santiago de Compostela.

La UNESCO declaró el año 2005 como el año mundial de la Física con el objetivo de mostrar a la sociedad la importancia y la necesidad de la Física para la comprensión de la naturaleza y, como consecuencia de ello, de su importancia para el desarrollo cultural y tecnológico de la humanidad y de su futuro.

La elección del año 2005 se hizo para que coincidiese con la celebración del centenario de la publicación, en la revista alemana de Física: Annalen der Physik, volumen 17, serie 4, de 3 importantes artículos de A. Einstein, atinentes a la Teoría de la relatividad, la naturaleza de la luz en el llamado efecto fotoeléctrico y sobre el movimiento de pequeñas partículas suspensas en líquidos en reposo: el llamado movimiento browniano.

Para qué sirvió lo que hizo Einstein? ¿Para qué sirve la Física? Frecuentemente se le plantean a los científicos, y en particular a los físicos, esta clase de preguntas. A veces esta simple pregunta transluce unha opinión generalizada sobre la falta de utilidad de la investigación básica. Es la misma pregunta que le planteó en el siglo XIX el economista inglés Gladstone, ministro de Hacienda del Reino Unido, al gran físico Michael Faraday. ¿Para qué sirve lo que está haciendo? La respuesta fue: no lo sé, pero estoy seguro de que los sucesores cobrarán impuestos por ello. Efectivamente, Faraday estaba descubriendo la inducción magnética, base de los motores eléctricos y de la unificación de la electricidad con el magnetismo. Todo ello dio lugar con el tiempo a importantísimos beneficios económicos y sociales para la humanidad.

Einstein fue un físico singular y decisivo, quizás el más importante después de Newton. Muchas son sus contribuciones. En la Teoría de la Relatividad unifica el espacio y el tiempo. El tiempo y el espacio no son dos conceptos independientes sino que, al contrario, están entrelazados. Dos acontecimientos simultáneos, es decir, dos acontecimientos que ocurren en lugares diferentes al mismo tiempo, no lo son para un observador en movimiento. Las longitudes se acortan y los intervalos de tiempo se alargan para los observadores en movimiento. Esta relatividad en las longitudes y en los tiempos, sin embargo, son consecuencia de un absoluto, a saber: las leyes físicas son las mismas, es decir, tienen la misma forma, independientemente de que el observador de dichas leyes esté en movimiento o no. Unha consecuencia de la unificación del espacio y del tiempo es la unificación de la energía y la materia. La energía y la materia están relacionadas, es la famosa ecuación E=mc2, de tal manera que la materia de masa m se puede transformar en energía de acuerdo con la fórmula anteriormente mencionada y también la energía se puede materalizar como sucede cuando colisionan dos partículas a grandes energías que pueden dar lugar a muchas partículas, algunas de ellas distintas de las incidentes.

Posteriormente, por medio de la Teoría de la Relatividad General, Einstein unificaría el espacio-tiempo con la materia de tal manera que ya no se podrá hablar de entidades independientes. La materia configura, establece, la geometría del espacio-tiempo y, recíprocamente, un espacio-tiempo más plano o más curvo significaría que tenemos menos o más materia. En el espacio-tiempo usual al que estamos acostumbrados, sin gran concentración de materia, los rayos solares van en línea recta; sin embargo, estos mismos rayos se curvan en la proximidad de grandes concentraciones de materia, como sucede cerca de las estrellas. La Teoría de la Relatividad General, también significó el inicio de una Cosmología que intenta comprender la evolución del Universo.

Observemos que la pregunta de qué sucedió antes del origen del Universo, no tiene sentido en la Teoría de la Relatividad General, ya que sin materia no hay tiempo y, por lo tanto, no hay un antes.

Sin embargo, alguien puede objetar que no es satisfactorio decir que no tiene sentido la pregunta, dado que es algo parecido a lo anotado por San Agustín en sus Confesiones en relación con la pregunta qué hacía Dios antes de crear el Universo. Estaba creando el infierno para meter en él a los que hacen esas preguntas.

En la explicación del efecto fotoeléctrico, Einstein establece que la luz es un conjunto de partículas, cada una con una energía proporcional a su frecuencia. Esta explicación, por la cual le otorgaron el Premio Nobel en 1921, fue decisiva para el desarrollo de la mecánica cuántica.

El menos célebre de los tres artículos de 1905 es el referente al movimiento de pequeñas partículas suspensas en un líquido en reposo. En este artículo Einstein estudia el movimiento al azar en zig-zag de estas partículas, obteniendo leyes estadísticas para la distribución de la localización de dichas partículas. El trabajo fue clave para entender diversos fenómenos físicos basados en movimientos al azar. Su importancia también se extiende más allá de la Física al estudio de fenómenos sociales y económicos que tienen en su base un alto grado de movimiento azaroso. Actualmente está surgiendo una nueva disciplina, la Econofísica, a caballo entre la economía y la física, en la que se aplican herramientas procedentes de la física y de la economía. Las relaciones entre la economía y la física son una constante a lo largo de las historias de ambas disciplinas. La influencia de Newton en la obra “La riqueza de las naciones” de Adam Smith es muy clara. La teoría del precio de las opciones de Black e Scholes, tiene como base el movimiento al azar de Einstein y el estudio en 1900 del matemático francés Bachelier en su tesis: Teoría de la especulación. Por eso no es de extrañar que el primer Premio Nobel de Economía se le concediese en 1969 a J. Tinbergen, padre de la Econometría, que era físico de la escuela de Leyden y que trasladó su forma de pensar en física a la economía.

En todos estos avances y descubrimientos lo más importante es el espíritu de Einstein buscando la belleza en la naturaleza, y de ahí la necesidad de simplificaciones y unificación de fenómenos físicos aparentemente diferentes.

En palabras de otro físico insigne, Heisenberg: “el hecho de que una teoría semejante consiga conjugar la multiplicidad con la unidad y que la multiplicidad aparezca en ella unificada trae como consecuencia que la podamos percibir como algo simple y hermoso al mismo tiempo. El papel que juega la belleza en el descubrimiento de la verdad fue reconocido y sublimado en todas las épocas. La expresión latina Simples sigillum veri -la simplicidad es el sello de lo verdadero- está escrita en el Auditorio de Física de la Universidad de Göttingen, a modo de homenaje a los que pretenden descubrir la verdad; otra expresión latina, Pulchritudo splendor veritatis -la belleza es el esplendor de la verdad- se puede interpretar en el sentido de que el investigador puede reconocer la verdad en primer lugar por su resplandor, por la forma como resplandece su brillo”.

La belleza es la adecuada conformidad de las partes entre sí y con relación al todo. La belleza es la transparencia del esplendor eterno del “uno” a través del fenómeno natural. Estos dos criterios de belleza son los que subyacen a la obra de Einstein y los que provocaron cambios radicales en las concepciones del espacio, el tiempo, la materia y la energía.

Artículo publicado en el periódico El Progreso, el día 10 de julio de 2005.
Original en lengua gallega.

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