Einstein su vida

Einstein escribió en 1905 cinco trabajos, de los cuales cuatro se publicaron ese mismo año (de hecho, en el curso de 6-7 meses) y el otro (el segundo escrito) hasta 1906. En estos trabajos Einstein aborda tres temas, y abre con ellos sendos nuevos y grandes capítulos de la física, que, en su orden cronológico, fueron: la teoría fotónica de la luz, la teoría del movimiento browniano y la teoría(especial) de la relatividad. Los trabajos sobre el cuanto de radiación y el movimiento browniano tienen como antecedente natural las investigaciones estadísticas y termodinámicas previas de Einstein realizadas en el periodo de 1902 a 1904, mientras que los trabajos sobre la relatividad abren una línea diferente, que va a mantener paralelamente a sus investigaciones estadísticas y cuánticas durantevarias décadas. Vamos a recorrer brevemente a continuación estos trabajos.
La física estadística, como preámbulo a la narración es oportuno describir brevemente el trabajo -que resultara preparatorio a sus grandes teorías- que el joven Einstein realizó como primeras investigaciones. En el curso de la segunda mitad del siglo XIX diversos investigadores, entre quienes sobresalen por su enormetalento Maxwell y Boltzmann, estudiaron las propiedades físicas de los gases tratándolos como conjuntos de un número enorme de moléculas. Esto es lo que se llamó teoría cinética del calor1 (que en aquel entonces se aplicaba prácticamente solo a los gases), la que alcanzó un grado de desarrollo relativamente elevado. Sin embargo, esta teoría progresó un tanto a contracorriente, pues un númerosignificativo de físicos -y de químicos-consideraba que el modelo atómico de la materia era un artilugio muy útil, pero ajeno a la realidad física. Einstein participaba de una fuerte convicción atomista y, desde su primer trabajo de investigación, se dio la tarea de obtener resultados que dieran indiscutible evidencia de la visión atómica de la materia.
En tres trabajos publicados de 1902 a 1904, Einsteinelaboró una novedosa fundación de la termodinámica, abandonando la teoría cinética del calor para sustituirla por principios mecánicos y argumentos estadísticos, basado en la descripción de la materia como constituida por moléculas, posiblemente en interacción. Esta teoría le permitió derivar las leyes de la termodinámica (el primero y el segundo principio, más resultados adicionales).Aproximadamente en la misma época el físico-químico estadounidense Josiah Willard Gibbs propuso una teoría cercana, por lo que en la actualidad se considera que con sus respectivos trabajos Einstein y Gibbs se convirtieron en los fundadores de la física estadística, una de las grandes ramas de la física contemporánea. Entre otros problema importantes y novedosos Einstein aplicó sus resultados al estudio delas fluctuaciones2 de varias propiedades físicas (energía, etc.) que ocurren en gases y otros los sistemas que aceptan su descripción estadística. De particular interés para nosotros es su observación de que podía aplicar su teoría también al análisis de las fluctuaciones que ocurren en el campo electromagnético contenido en una cavidad cerrada y en equilibrio, sistema que es usual llamar, por suspropiedades, cuerpo negro.
El cuanto de radiación
La necesidad de cuantizar la descripción del campo electromagnético fue descubierta por Max Planck en 1900, al estudiar y tratar de explicar las propiedades que este campo adquiere cuando se encuentra en equilibrio termodinámico con la materia, simulando un cuerpo negro. Este investigador descubrió que para obtener la fórmula correcta quedescribe el campo en este caso, se hace necesario suponer que el constante intercambio de energía entre él y la materia, que es el proceso que mantiene el equilibrio térmico, sucede como si la energía de los átomos de ésta (representados por simplicidad en su teoría como osciladores armónicos) pudiera cambiar solo de manera discreta, en saltos por cantidades que son siempre un número entero de veces...