La luz física

El Año Internacional de la Física en la UNAM Este año se celebra el Año Internacional de la Física, para conmemorar las aportaciones fundamentales que hiciera Albert Einstein hace 100 años. En México, la UNAM ha constituido un Comité Organizador de las Actividades del Año Internacional de la Física, que preside honorariamente el doctor Marcos Moshinsky, uno de los físicos mexicanos más destacados, y que dirige el doctor Arturo Menchaca, director del Instituto de Física. Además participan varias decenas de investigadores, divulgadores y maestros de física de la UNAM, así como los directores de institutos y centros relacionados con la física, la Facultad de Ciencias y la Dirección General de Divulgación de la Ciencia (DGDC). Paralelamente, la Sociedad Mexicana de Física y otras instituciones y universidades realizan gran cantidad de actividades. En la UNAM se realizan conferencias semanales de físicos destacados, algunos de ellos premios Nobel de física, se realizan cada semana programas de radio que se transmitirán en Radio UNAM; una radionovela; una serie de videos de física; carteles e historietas; una feria de física; un timbre conmemorativo, así como concursos de esculturas, dibujos infantiles, carteles y ciencia ficción, entre otras actividades. En todas ellas se pretende acercar la sociedad mexicana a la física y cambiar la imagen deformada que se tiene de dicha disciplina entre la población. Todos los interesados pueden consultar la página de internet: http://fisica2005.unam.mx

Einstein no sólo perfeccionó la física clásica del movimiento con sus dos teorías de la relatividad —la especial y la general—, sino que también hizo aportaciones fundamentales para entender el comportamiento microscópico de la materia, del que se encarga la mecánica cuántica. Se dice fácil, pero crear una teoría más general que la de Newton, que prevaleció durante durante más de tres siglos, para explicar nuevos fenómenos supone una tarea titánica.

Es común pensar que con las teorías de la relatividad Einstein desplazó la física newtoniana, pero eso no es cierto. Einstein creó una teoría más general, pero la física newtoniana sigue vigente en pleno siglo XXI. Se sigue usando cuando los objetos se mueven a velocidades pequeñas comparadas con la de la luz. Las naves espaciales se abren paso por el Sistema Solar con las leyes del movimiento de Newton, y gran cantidad de fenómenos terrestres y celestes se siguen explicando con la física clásica (la de antes de la relatividad y la mecánica cuántica). En física —y en ciencia en general— suele suceder que las teorías nuevas engloban a sus predecesoras. De hecho, si las teorías de la relatividad de Einstein no pudieran desembocar en la física newtoniana, si no la contuvieran como caso particular cuando las velocidades son bajas, no serían correctas. No hay que olvidar que la validez de una teoría física se comprueba en los experimentos, en los fenómenos que de hecho ocurren en la naturaleza. Sabemos por experimentos que la física newtoniana es válida para las velocidades a las que estamos acostumbrados los mortales terrestres, muy inferiores a la velocidad de la luz.
Einstein hizo contribuciones de gran relevancia para sentar las bases de la mecánica cuántica, como la explicación del efecto fotoeléctrico y, en general, para entender el comportamiento de la materia a nivel microscópico. Fue el primero en afirmar que la luz está hecha de fotones y en explicar correctamente fenómenos físicos microscópicos con los principios de la mecánica cuántica.

Einstein también sentó las bases para entender cómo se formó el Universo. La cosmología moderna se basa en la teoría de la relatividad general. Ésta da fundamento a la afirmación de que el Universo se creó de una Gran Explosión y a la observación de que el espacio-tiempo se está expandiendo. Usando la teoría general de la relatividad, Einstein predijo la existencia de nuevos objetos celestes: los hoyos negros, objetos tan densos que atrapan incluso a la luz. La equivalencia entre masa y energía, consecuencia de la teoría especial de la relatividad, permitió entender las reacciones nucleares que ocurren en el interior de las estrellas y dio los fundamentos para aprovechar la energía nuclear.

Las contribuciones de Einstein a la física tienen hoy muchas aplicaciones tecnológicas indirectas, como las celdas fotoeléctricas de los elevadores y el láser que usamos diariamente en nuestros aparatos de sonido, video y computadoras.
En todo lo anterior, muchos físicos han hecho contribuciones importantes y lo siguen haciendo. Pero Einstein destacó no sólo como investigador en física, sino en muchas otras áreas.

La luz en la divulgación y la educación

Lector voraz de libros de divulgación en la infancia, Einstein fue también un gran divulgador de la ciencia que se preocupó por hacer accesible a un público más amplio sus teorías de la relatividad y la física en general por medio de libros, artículos y conferencias.

En 1907 aceptó la invitación del físico Johannes Stark para escribir una monografía acerca de la teoría especial de la relatividad en una revista para especialistas de otros temas. A los pocos años, en 1914, lo invitaron por primera vez a exponer sus ideas en una revista de gran tiraje. En 1916, poco después de publicar la teoría general de la relatividad, Einstein vio la necesidad de divulgarla. Aunque se sentía negado para la comunicación (y hasta le pidió a Hendrik Lorentz que fuera él quien divulgara la teoría general), puso manos a la obra y escribió un texto dirigido ya no a especialistas, sino a un público con conocimientos de enseñanza media. El resultado fue Las teorías de la relatividad especial y general (exposición al alcance de todos). Einstein más adelante criticó su propia obra diciendo que no estaba tan al alcance de todos como pretendía el título, pero pese a todo el libro tuvo éxito y se tradujo a varios idiomas. Al parecer, despertó además vocaciones científicas en muchos jóvenes.

A partir de 1919, cuando una expedición inglesa fue a observar un eclipse para confirmar una predicción de la teoría general de la relatividad, Albert Einstein se hizo famoso en todo el mundo. Desde esa fecha los medios de comunicación lo buscaron constantemente para solicitarle artículos y conferencias de divulgación. Einstein viajó a muchos países exponiendo sus ideas para públicos generales. No sólo explicaba las teorías de la relatividad. También habló de los métodos de la física y la relación entre la ciencia y la religión y la moral.

Uno de sus mayores éxitos divulgativos fue La física, aventura del pensamiento, escrito junto con Leopold Infeld (por cierto, uno de los mejores libros de divulgación sobre las aportaciones de Einstein lo escribió este último). En ese libro, los autores tratan las principales ideas de la física desde los inicios hasta la relatividad y la mecánica cuántica.

Einstein también se preocupó por la educación y cito textualmente: “Pero detrás de cada logro está la motivación que lo cimienta y que a su vez se fortalece y se nutre con el cumplimiento de la empresa. En ella radican las más grandes diferencias y las de mayor importancia para el valor educativo de la escuela. Una misma tarea puede tener su origen en el temor o en la coacción, en el ambicioso deseo de autoridad y distinción o en una amorosa afición por el objeto, en una ansia de verdad y de comprensión y, en definitiva, en esa divina curiosidad que todo niño sano posee, pero que a menudo ha sido debilitada. La influencia educativa que se ejerce sobre el alumno con el cumplimiento de una misma tarea puede variar según radique en el temor al castigo, en un entusiasmo egoísta o en el deseo de placer y satisfacción”. Y más adelante: “Lo peor en la escuela, a mi juicio, es trabajar con métodos basados en el temor, en la fuerza y en la autoridad artificial. Tal procedimiento destruye los sanos sentimientos, la sinceridad y la confianza en sí mismo del alumno”. Para Einstein estaba claro cuál debía ser el impulso para la educación: “En la escuela y en la vida el más importante estímulo de trabajo es el placer, placer en su resultado y en el conocimiento del valor de este resultado para la comunidad.” (De mis últimos años, Aguilar, 1969).