Campo unificado

Rev.R.Acad.Cienc.Exact.Fís.Nat. (Esp) Vol. 101, Nº. 1, pp 127-138, 2007 VII Programa de Promoción de la Cultura Científica y Tecnológica

EINSTEIN: RELATIVIDAD, MECÁNICA CUÁNTICA Y LA TEORÍA DEL CAMPO UNIFICADO
FRANCISCO J. YNDURÁIN MUÑOZ * * Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Física Teórica, C-XI Universidad Autónoma de Madrid, Canto Blanco. 28049, Madrid.fjy@delta.ft.uam.es

“... Does this mean that my observations become real only when I observe an observer observing something as itappens? This is a horrible viewpoint. Do you seriously entertain the thought that without the observer there is no reality? Which observer? Is a fly an observer? Is a star an observer?” R. P. Feynman, a propósito del problema de la medida en mecánica cuántica

1.INTRODUCCIÓN

En el año 1905, Albert Einstein produjo tres artículos básicos para el desarrollo de la ciencia del siglo XX: un artículo sobre el movimiento Browniano, que lo explicaba y, además, proporcionaba un método extremadamente preciso para contar átomos; un artículo en que desarrolló la teoría de la relatividad, algunas de cuyas consecuencias analizaremos; y, finalmente, un artículo enel que estableció que la luz (que hasta entonces se había considerado como una vibración) se comportaba, en el efecto fotoeléctrico, como partículas, a las que él llamó Lichtquanten y que son en la actualidad conocidas como fotones. Este último descubrimiento, tal vez el más fundamental, llevó —entre otras cosas— al desarrollo de la mecánica cuántica. No tiene, por supuesto, mucho sentido eldiscutir cuál de los tres descubrimientos es más importante. Cara al gran público, sin duda lo más conocido es la teoría de la relatividad, que ha producido la que es, probablemente, la ecuación más famosa de la física,
E = mc 2.

Lo menos conocido es la explicación del movimiento browniano, que la mayor parte de la gente (incluidos bastantes físicos) ignora o no aprecia. Entre los profesionalesinteresados en la historia de la física, la situación es distinta: la importancia del trabajo sobre el movimiento browniano es bien sabida. En efecto, y como ya se ha dicho, este trabajo proporcionó un método preciso para calcular el número de átomos en un gramo de hidrógeno, el llamado número de Avogadro, algo que el propio Einstein mejoró en un nuevo trabajo de 1911, lo que permitió establecerdefinitivamente la estructura corpuscular de la materia. A pesar de esta importancia, nosotros no discutiremos estas cuestiones en la presente nota; entre otras razones, porque no cabe duda de que, tanto la teoría de la relatividad como la explicación del efecto fotoeléctrico, representaron saltos conceptuales mucho más grandes que la explicación del movimiento browniano; después de todo, Daltonformuló la hipótesis atómica en 1808 y Avogadro consideró la cuestión de cuál es el número de átomos contenidos en un gramo de materia ya en 1811. No está claro es cuál de las dos, relatividad especial o explicación del efecto fotoeléctrico, representan un salto mayor. En general, puede decirse que los físicos con temperamento matemático se inclinan por la relatividad, y los fenomenólogos por losLichtquanten. De hecho, el Comité Nobel otorgó a Einstein el premio no por la relatividad (especial o general) sino por la explicación del efecto fotoeléctrico. En lo que sigue voy a intentar transmitir lo que, en mi opinión al menos, es más impresionante de los prodigios de intuición que

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Francisco J. Ynduráin Muñoz

Rev.R.Acad.Cienc.Exact.Fís.Nat. (Esp), 2007; 101

Einstein derrochó alresolver ambas cuestiones, y dónde condujeron —tanto a la física como al propio Einstein— estas soluciones.

2.

PROBLEMAS DE LA FÍSICA EN EL SIGLO XIX

Más de una vez hemos oido hablar del “optimismo decimonónico”. El hombre del siglo XIX, en Europa Occidental y Norteamérica, estaba tan impresionado por los avaces tecnológicos que se sucedieron a lo largo de ese siglo que dicho optimismo...