ALBERT EINSTEIN Y EL DON DEL ENTUSIASMO (PRIMERA PARTE)

Decía Albert Einstein que “el que no posee el don de maravillarse ni de entusiasmarse más le valdría estar muerto, porque sus ojos están cerrados”, pues la curiosidad y el entusiasmo, el amor por el conocimiento, el deseo de mirar más allá de lo conocido, es el fuego que alimenta el espíritu del explorador, y eso era Einstein, un explorador, pero un explorador no de los territorios ignorados de nuestro planeta, sino del Universo. A través de sus ecuaciones matemáticas supo viajar hasta los límites del Universo, construyó una nueva teoría que cambiaba la forma en la que habíamos visto al mundo y el Cosmos hasta entonces. Ahora , más de un siglo después de que se hiciera pública la Teoría de la Relatividad Especial , Albert Einstein vuelve a ocupar la portada de los periódicos porque un experimento del CERN (Organización Europea para la Investigación de la Energía Nuclear) ha obtenido unos resultados que han conmocionado al mundo de la física.
Este experimento, llamado Opera, consiste en acelerar unas partículas subatómicas denominadas neutrinos  y han sido enviadas desde la sede del CERN en Ginebra hasta el laboratorio subterráneo del Gran Sasso , en Umbría, Italia, y durante el experimento ha sucedido algo que viola la Teoría de la Relatividad, los neutrinos superaron la velocidad de la luz . Antes de seguir, vemos que son las partículas subatómicas y los neutrinos. Aunque empecemos mejor por definir el átomo, palabra que procede del griego y significa “sin partes” o “no divisible”. Como tantas otras cosas el concepto del átomo nació en Grecia y se lo debemos a dos filósofos presocráticos ,  denominación usada para todos aquellos filósofos griegos anteriores a la aparición de Sócrates(470-399 a.C). Uno de ellos era Leucipo de Mileto, que vivió en el siglo V a. C  del que apenas sabemos de su vida y obra excepto por los fragmentos recogidos de la misma por Aristóteles (384-322 a.C). Lo más importante de la vida de Leucipo es que fue maestro de uno de los grandes filósofos presocráticos , Demócrito de Abdera (hacia 460-370 a.C) y ambos darían a luz una nueva teoría conocida como atomismo mecanicista.

DOCUMENTAL DEL ASTRÓNOMO CARL SAGAN SOBRE DEMÓCRITO Y SU TEORÍA DEL ATOMISMO

Demócrito de Abdera fue un hombre que viajó por gran parte del mundo de entonces. Él mismo decía “Yo soy, entre mis contemporáneos , el que ha recorrido la mayor parte de la Tierra, investigando las cosas más extrañas; y vi cielos y tierras innumerables; escuché a la mayor parte de los hombres doctos; y en la composición de las figuras geométricas , con su correspondiente demostración, no me superó nadie, ni siquiera los llamados arpedonaptos” Para Demócrito el mundo estaría formado por pedacitos de materia, con diferentes formas geométricas que se mueven en la nada . Estos pedacitos serían los átomos  que se irían uniendo y despegando . Según el filósofo, existirían desde siempre y desde siempre se movían en el vacío . Demócrito no creía ni en los dioses, ni en el alma inmortal, pues todo estaba hecho de materia  , incluido los pensamientos. Del ser humano decía “el hombre es un microcosmos” . Era un materialista y por ello llegó a ser perseguido por impiedad y no adorar a los dioses.

Según el atomismo enunciado por estos dos filósofos, el Universo estaría formado por las diferentes combinaciones de unas partículas de pequeñas dimensiones e indivisibles a las que llamaron átomos , que, como hemos visto, significa precisamente “que no se puede dividir” y además de esta naturaleza indivisible, serían eternos, homogéneos e invisibles , pudiendo diferenciarse tanto en la forma como en el tamaño, pero no en sus cualidades internas , en su naturaleza. En base a como estas partículas o átomos estuvieran agrupadas variarían las propiedades de la materia . Esta teoría no se basaba en la experimentación, sino en el razonamiento lógico, pues Leucipo y Demócrito pensaban que la materia no podía dividirse de manera indefinida, por lo que era necesario que existiera una partícula indivisible e indestructible que al combinarse de formas diferentes diera lugar a todo lo que existe        
Mucho tiempo después, en el siglo XVIII, el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) enunciaba la Ley de Conservación de la Materia, esa Ley  que todos aprendemos en la escuela y con la que demostraba que ,en una reacción química, la cantidad de materia es la misma al tanto al comienzo como al final de dicha reacción y que nos enseñan con el célebre principio de que “la materia ni se crea ni se destruye, simplemente se transforma” A Lavoisier debemos entre otras muchas contribuciones a la ciencia,la investigación del agua y la distinción de sus dos componentes a los que llamó Hidrógeno y Oxígeno. Años después, otro químico, el inglés John Dalton (1766-1844), enunciaría la llamada Teoría Atómica de Dalton, con la que confirmaba que los elementos están constituidos por partículas diminutas llamadas átomos, que los átomos de un mismo elemento son idénticos entre si y son diferentes a los de otro elemento aunque pueden combinarse con ellos formando compuestos químicos y también confirmaba la teoría de Lavoisier sobre que estas partículas eran indivisibles y no se creaban ni se destruían en el proceso de una reacción química , sólo se transformaban al agruparse los átomos de forma diferente

Esquema de un átomo. No sería hasta 1897 cuando Joseph John Thompson descubrió el electrón , la primera partícula subatómica, que terminaba con la idea del átomo como la partícula de materia más pequeña. Después le seguiría el descubrimiento del protón, una partícula subatómica que formaba parte del núcleo del átomo y también del neutrón, con lo que también se desmontaba la idea vigente desde la época de Demócrito de que el átomo era indivisible . Después se descubriría que también estas partículas subatómicas están formadas por otras aún más pequeñas, los leptones y los muones . Y la más pequeña de las partículas subatómicas es el neutrino (imagen procedente de http://www.ooche813.blogspot.com )
Habría que esperar hasta 1897 para que se descubriera el electrón, la primera partícula subatómica, es decir, más pequeña que el átomo, la cual fue descubierta por Joseph John Thompson(1856-1940). En 1918  el físico y químico neozelandés Ernest Rutherford (1871-1937) , descubría el protón , nombre procedente del griego y que significa “primero”, con una carga eléctrica positiva . Los protones eran partículas más pequeñas que el átomo , formaban parte de su núcleo, y eran la prueba de que el átomo si era divisible en partículas más pequeñas , las subatómicas. Entre estas partículas subatómicas se encuentran los neutrinos, que habían sido propuestos teóricamente por el físico austríaco Wolfgang Ernst Pauli(1900-1958) y demostrados experimentalmente por Clyde Lorrain Cowan(1919-1974) y Frederick Reines(1918-1998), unas partículas particularmente dificiles de detectar ya que no tienen carga eléctrica y su masa es casi inapreciable, menos de una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno. Debido a ello no interactuan con el resto de la  materia y pueden atravesarla y , de hecho, ahora mismo estamos siendo atravesados por millones de ellos sin que sintamos nada.
Sin embargo, aunque los neutrinos es la porción de materia más pequeña que podemos imaginar , son fundamentales para la existencia de todo lo que conocemos, pues permiten que los electrones y los protones se unan formando neutrones, la otra partícula que, junto al protón, constituye el núcleo del átomo . Los neutrones, sin carga eléctrica , hacen posible que varios protones se unan en un mismo núcleo, pues sin la acción de los neutrones los protones se repelerían entre sí. Por lo tanto, si existe la silla sobre la que ahora me encuentro escribiendo, o si existo yo mismo, es gracias a los neutrinos, que permiten a electrones y protones formar neutrones y este a su vez permite que los protones se combinen dentro del núcleo del átomo sin romperlo. Una forma de definirlo sería considerar al neutrino como el pegamento del Universo.

REPORTAJE SOBRE EL EXPERIMENTO OPERA

Perdonad la voz robótica del narrador, pero el resumen del experimento Opera es bastante completo

Ahora que ya sabemos un poco de la historia del átomo y de las partículas subatómicas que lo forman ,como son los protones, neutrones , electrones y partículas aún más pequeñas como los quarks y los leptones, que son considerados hoy en día como los ladrillos básicos de la materia,  podemos entender un poco del experimento realizado bajo el nombre de Opera por el CERN. En un acelerador de partículas se utilizan campos electromagnéticos para acelerar las partículas a grandes velocidades , haciéndolas colisionar a unas contra otras para producir nuevas divisiones de la materia y creando nuevas partículas. Esto es lo que hicieron en el Acelerador de Partículas de Ginebra, obteniendo en estas colisiones neutrinos que, a continuación , dirigieron los neutrinos a través de un cañón de neutrinos hasta el Laboratorio de Gran Sasso, en Italia. Tenían que atravesar 732 kilómetros bajo tierra hasta llegar a este Laboratorio que , a su vez, se encuentra a 1400 metros bajo tierra para evitar la influencia que los rayos cósmicos pudieran tener en el resultado de los experimentos.
Estos neutrinos saldrían lanzados a la velocidad de la luz  que es de 299.792 metros por segundo, por lo que el tiempo que tardaría en recorrer los 732 kilómetros del CERN al Laboratorio del Gran Sasso debía ser de 2,4 milésimas de segundo. ¿Por qué el portavoz de este experimento dijo ayer en Ginebra “Queremos que la comunidad científica nos ayude a comprender nuestros enloquecidos resultados, porque esto es una locura”? Pues porque al registrar el tiempo que habían tardado los neutrinos en llegar al Laboratorio del Gran Sasso encontraron con que habían sido 60 nanosegundos más rápidos que la luz, o lo que es lo mismo, habían roto este limite en un 0,002%. Pero esto, que nos puede parecer insignificante, en realidad supone un golpe a uno de los cimientos sobre los que se sustenta gran parte de lo que sabemos o creemos saber del Universo y su funcionamiento, pues una de las leyes fundamentales de la Física actual ,establecida por la Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein, afirma que ninguna partícula puede viajar más rápido que la luz en el vacío. Si se demuestra que esta afirmación no es cierta,   estaríamos abriendo una nueva ventana al conocimiento del Universo.

DOCUMENTAL SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DEL ACELERADOR DE PARTÍCULAS DE GINEBRA 

En este documental nos describen el funcionamiento del Acelerador de Partículas de Ginebra, de los experimentos que se realizán allí, así como de la historia de los átomos, las partículas subatómicas , incluido el neutrino, la materia oscura, los orígenes del Universo y los agujeros negros.

 

Dice el portavoz del CERN, Dario Autiero, que  “No pretendemos hacer ninguna interpretación teórica de los resultados que altere las leyes fundamentales de la Física” pero si se confirma nada será igual y habrá que replantearse todo, desde el Big Bang, la gran explosión que habría dado inicio a la expansión del Universo, hasta la teoría de la materia oscura ,que supuestamente debería existir y aún no hemos detectado, o los propios agujeros negros. Una revolución comparable a la que significo la obra de Isaac Newton(1643-1727) y su Ley de la Gravitación Universal y ya en el siglo XX la Teoría de la Relatividad Especial y la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, que iban a sentar las bases de la física actual , de la mecánica cuántica y de nuestra forma de ver el Universo. Es esto lo que ahora puede cuestionar el resultado del experimento Opera . Y creo que es una buena ocasión para adentrarnos en la biografía y la obra de este gran genio que fue Albert Einstein , con las limitaciones que me marcan mis escasos conocimientos científicos, y que continuaré mañana en la segunda parte de este artículo. 
Albert Einstein nacía en la ciudad alemana de Ulm el 14 de marzo de 1879 , en el seno de una familia judía formada por su padre Hermann Einstein y la  esposa Pauline Koch. En sus primeros años muestra un carácter introspectivo, silencioso , solitario y hasta los tres años no comenzará a hablar, todo lo contrario que su hermana Maya, mucho más alegre y extrovertida y que era la única que podía interrumpir al pequeño Einstein en sus pensamientos. Diréis que es exagerado decir que un niño de cuatro o cinco años dedica su tiempo a meditar y reflexionar, pero él mismo recoge en sus “Notas Autobiográficas” el asombro y el entusiasmo que despertaban en su mente el mundo que le rodeaba, como aquello que no llamaba la atención de los adultos a él le hacía nacer unas ganas incontenibles de investigar, de aprender, de descubrir lo que había detrás de las cosas. Así nos lo cuenta el genio alemán :”Experimenté un gran asombro a los cuatro o cinco años , cuando mi padre me enseñó una brújula . Su precisión no se ajustaba en absoluto al comportamiento de los fenómenos que sucedían en el mundo inconsciente de los conceptos. Creo recordar que esta experiencia me impresionó de manera profunda e imborrable. Detrás de las cosas debía de haber algo tremendamente oculto.”

Un Albert Einstein niño. Hasta los tres años no aprendió a hablar pero ya con cuatro años demostraba su inteligencia cuando se quedada asombrado ante el mecanismo que hacía funcionar una brújula de su padre. En aquel momento nació el espíritu científico de Albert Einstein, cuando comenzó a preguntarse por lo que había detrás de las cosas. Sin embargo, su experiencia en la escuela será frustrante para el pequeño Albert , que sólo disfrutaba con las asignaturas de ciencia y tendría constantes enfrentamientos con sus profesores, un problema con la autoridad que se prolongaría durante buena parte de su infancia y juventud   (imagen procedente de http://proyectoazul.com )
Realiza sus estudios primarios en una escuela católica, donde daba muestras de un espíritu rebelde que no aceptaba la autoridad de sus profesores. Años más tarde diría irónicamente “para castigarme por mi desprecio de la autoridad , el destino me convirtió en una autoridad” . De las pocas cosas que Einstein recordaría de esta primera etapa de su vida  estaban las clases de violín que le daba su madre y su relación con Jakob Einstein , su tío. Este había abierto con el padre de Einstein un taller para desarrollar nuevos proyectos de tecnología, y el pequeño Albert creció estimulado por ese ambiente creativo y por su propio tío que le daba libros de ciencia que avivaban aún más el interés del pequeño.En las clases destacaba sólo en matemáticas y física, pero no en las demás, simplemente porque no le interesaban y no se esforzaba en ellas.
A los doce años Albert experimenta un segundo episodio de entusiasmo, una especie de revelación , cuando descubre un libro que trata sobre geometría euclidiana . Así nos lo relata el propio Einstein “Experimenté un segundo asombro maravillado de una naturaleza totalmente distinta, con un librito que trataba de geometría plana euclidiana , el cual llegó a mis manos a comienzos de un año escolar. Allí había afirmaciones , como, por ejemplo, la relativa a la intersección de las tres alturas de un triángulo en un punto que, si bien no eran en modo alguno evidentes, podían ser demostradas con tal certeza que no quedaba duda alguna. Esta lucidez y certeza causaron sobre mí una indescriptible impresión.” Este descubrimiento , recordemos que con sólo doce años de edad, supuso para Albert la liberación de lo que él consideraba las cadenas de la religión tradicional y también de una vida convencional para descubrir algo mucho más grande y muy por encima del ser humano y sus costumbres y supersticiones. Volvamos a leer sus palabras
“Está totalmente claro para mí que el paraíso religioso de la juventud, que había perdido, fue un primer intento de liberarme de las cadenas de lo “meramente personal”, de una existencia que está dominada por deseos, esperanzas y sentimientos primitivos. Más allá estaba ese mundo enorme , que existe independientemente de nosotros, los seres humanos, y que se yergue ante nosotros  como un enigma grande y eterno, al menos parcialmente  accesible a nuestra inspección y a nuestro pensamiento. La contemplación de este mundo nos atrae como una liberación. El camino hacia este paraíso no era tan agradable y seductor como el camino hacia el paraíso religioso, pero ha demostrado ser  igualmente digno de confianza, y nunca he lamentado haberlo elegido”

Con sólo doce años Einstein tuvo una revelación cuando tuvo entre sus manos un libro de geometría euclidiana y le descubrió un mundo más allá de las limitaciones de la vida convencional, un mundo ilimitado, el Universo, que le liberaba de todas las normas y reglas de la sociedad humana. Su mente no podía funcionar encorsetada dentro de los convencionalismos del hombre normal, por eso nunca se puede juzgar a un genio de la misma forma que a cualquier otro ser humano, porque su forma de ver la existencia es diferente, más completa y más compleja (imagen procedente de http://elojocondientes.wordpress.com )



Cuando Albert cuenta ya quince años ,en 1894,  la empresa de su padre atraviesa serios problemas económicos y la familia se ve obligada a abandonar Munich, donde Albert había seguido sus estudios, para viajar hasta la ciudad italiana de Pavía. Sin embargo, Albert se queda un poco más para terminar sus estudios en el Luitpold Gymnasium ,pero  Albert ya no soportaba más aquel lugar, donde su mente se sentía encorsetada,además de ser despreciado por algunos de sus profesores que no toleraban sus faltas de disciplina y acatamiento de la autoridad, haciéndose famosas las palabras que le dirigió su profesor de griego “Tú nunca llegarás a nada”, que al menos harían pasar a aquel profesor a la historia. Para abandonar el instituto Albert consigue persuadir a un médico para que le escriba una nota en la que declaraba que el régimen escolar le estaba llevando al borde de una crisis nerviosa . Su familia intenta matricularle en el Instituto Politécnico de Zurich, en Suiza, pero como no había terminado sus estudios de bachillerato debe presentarse a una prueba de acceso que no supera por culpa de sus notas en una asignatura de letras.
Sin embargo, aunque no había logrado superar la prueba de acceso, el director del Instituto , impresionado por las brillantes calificaciones en las asignaturas de ciencias, le aconsejó que obtuviera el título de bachillerato y así podría entrar en el Instituto Politécnico sin necesidad de realizar la prueba de acceso, lo que finalmente consigue en 1896 con 16 años de edad , el mismo año en que renuncia a su nacionalidad alemana y solicita la nacionalidad suiza. Consigue ingresar por fin en el Instituto Politécnico de Zurich  , el mismo año que ingresaba allí la única mujer estudiante del Instituto, la matemática serbia Mileva Maric(1875-1948), cuatro años mayor que Albert , de carácter silencioso y solitario que  ,además, sufría  una cojera debido a una artritis que padecía y le causaba fuertes dolores. Pero Albert se sentirá atraído por Mileva , a pesar de la oposición de su madre, que le decía “ella es un libro igual que tu, pero tu deberías tener una mujer. Cuando tengas treinta años , ella será una vieja bruja” Vieja bruja o no, Mileva y Albert  se  enamoraron , como lo demuestran estas palabras escritas por Albert en una carta dirigida a Mileva en 1900 “Estoy solo con todo el mundo, salvo contigo. Qué feliz soy por haberte encontrado a ti, a alguien igual a mí en todos los aspectos, tan fuerte y autónoma como yo”

Albert Einstein y Mileva Maric se conocieron en el Instituto Politécnico de Zurich, donde ambos se habían matriculado en 1896 y terminaron también el mismo año, en 1900. Para entonces ya eran novios, pues Einstein se había sentido atraido desde un primer momento por la inteligencia de Maric, que le ayudaba con las matemáticas. Años después se diría que ella estaba detrás de parte de la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein, publicada en 1905. Pero antes de eso , en 1901 quedará embarazada sin estar casada , ya que no se casarían hasta 1903. El embarazo se mantendría en secreto para evitar el escandalo y Mileva abandonará Zurich para tener a su hija en Serbia en 1902, en la ciudad de Novi Sad . Mileva tuvo que abandonar sus estudios, pero Einstein no la acompañó en el parto y se enteró del nacimiento de su hija por una carta enviada por el padre de Mileva. La niña se llamaría Lieserl, pero desconocemos que sucedió con ella porque no aparece más en ningún registro , aunque se aventura que podría haber muerto de fiebres escarlatinas(imagen procedente de http://eltemplodelasmujeres.blogspot.com )
Preparaban juntos sus clases, ella le ayudaba con las matemáticas, que no se encontraba entre los puntos fuertes de Albert, y compartían su amor por la ciencia. Era habitual verles navegar en el lago de Zurich a bordo de un velero que habían alquilado , mientras que el propio Albert dedicaba parte de su tiempo a tocar el violín y también a sus lecturas de filósofos como Immanuel Kant o Baruch Spinoza, además de textos políticos de Karl Marx o Friedrich Engels , lo que le pondría en contacto con el movimiento socialista . Finalmente, en 1900 termina sus estudios junto a su novia Mileva Maric y un año después consigue la nacionalidad suiza. Sin embargo, al dejar el Instituto no consigue encontrar ningún trabajo como científico o como profesor  y se ve obligado a poner anuncios ofreciendo sus  servicios para dar clases de ciencias. ¿Os imaginais recibir clases de uno de los grandes genios del siglo XX? Para promocionarse mejor, añadió en su anuncio “Lecciones de prueba gratuitas”, aunque nunca tuvo demasiados alumnos que encontraban en Albert un profesor brillante pero de un pensamiento demasiado original y excentrico.  Y de momento dejamos aquí a Albert , a punto de casarse con Mileva y de entrar a trabajar en la Oficina de Patentes de Berna , donde desarrollará la teoría que cambiaría el mundo de la física y nuestra visión del Universo . Pero eso lo veremos mañana si queréis acompañarme.
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