Albert Einstein dejó su huella en el mundo entero cuando nos dio su teoría de la relatividad y la manera en que se veía el tiempo y el espacio cambió radicalmente.
A pesar de tratarse de un joven de tan solo 26 años de edad, en 1905 tuvo un enorme brote creativo donde escribió cinco estudios que impactaron en el mundo de la física.
“El año milagroso” de Einstein demostró que aunque fuera un genio desconocido, él mantenía de cerca las investigaciones para darle respuestas a aquellas incógnitas pendientes de otros científicos.
Sin embargo, a lo largo de la entrada te daremos a conocer otras de las teorías que Einstein desarrolló en su “año milagroso”
La teoría de la determinación de las dimensiones moleculares
Para abril de 1905 Einstein terminaba de escribir esta teoría aunque su publicación no se hizo hasta un año más tarde luego de que en agosto del mismo año, el físico inglés se lo había enviado a Annalen der Physik y se terminó corrigiendo unos cálculos de su investigación.
No obstante a la tardanza de su publicación, una gran variedad de autores aceptan que este estudio pertenece al “año milagroso”.
Se trató de un nuevo cálculo o método: dos ecuaciones para medir la masa y el tamaño de cada molécula. Los datos para las dos nuevas ecuaciones de Einstein consistían en la viscosidad y difusión de partículas del azúcar en el agua.
Para poder despejar las variables, señaló el tamaño de las moléculas así como el número Avogadro (que se refiere al número de partículas que constituyen una sustancia).
Fórmula E=mc2: la equivalencia de masa y energía
Aunque bien se sepa que esta es de las ecuaciones más populares del mundo, no necesariamente significa que es la más sencilla en entender.
Albert Einstein la presentó en noviembre de 1905 y a pesar de haberlo hecho, en una carta enviada a su amigo Conrad Habicht confiesa no estar del todo seguro de los resultados.
“Dios podría estar riéndose de todo el asunto y podría muy bien haberme tomado el pelo” expresó en la carta Einstein que envió a Habicht.
A pesar de todo, el matemático inglés tuvo razón y la fórmula desarrollada señaló los principios que él mismo dijo sobre las ecuaciones de Maxwell en conjunto al principio de la relatividad necesitan que se mida la masa directamente de la energía que exista en un cuerpo, ya que la luz transporta masa con ella.
E: energía
M: masa
C: velocidad de la luz – 300.000 km/s al cuadrado
Al aumentar la energía se conlleva a un aumento directamente proporcional de la masa. Dicho con otras palabras, mientras más rápido sea el viaje, incrementa la energía y, por lo tanto, la masa.
Cuando más masa tenga un cuerpo, entonces más lento o difícil será acelerarlo y por ende, no alcanzaría la velocidad de la luz. Esta es la fórmula de Einstein que sirvió para completar la teoría de la relatividad.
Las partículas de polen de Robert Brown: movimiento browniano
Primeramente, debemos explicar que en 1827, el escocés Robert Brown observó a través de su microscopio que los amiloplastos (partículas de polen) comenzaban a moverse una vez que se encontraban suspendidas en agua, pero el desplazamiento lo hacían sin seguir un patrón u orden en especial, Brown no supo descifrar el porqué.
A raíz de ese descubrimiento, se le dio el nombre “movimiento browniano”. Para 1905, Einstein entre todas sus investigaciones, aportó para dicho movimiento el estudio de que las partículas suspendidas en agua se desplazaban por la presencia de otras partículas pertenecientes al agua.
Las cuales también se movían a consecuencia de los efectos del calor. Lo que quiso decir que no era más que otro fenómeno de la termodinámica.
Por lo tanto, mientras más calor había, más desplazamientos de las partículas del polen y las moléculas del agua podrían presenciarse.
Otro de los aportes que pudo brindar esta misma investigación de Einstein es la confirmación (en aquel tiempo) de los átomos, pues aún no estaba del todo aceptada.
Este pequeño dato nos lleva al estudio del efecto fotoeléctrico de Einstein, debido a que para aquellos años, era aceptable la existencia de los electrones del mencionado efecto más no se creía sobre la presencia de átomos.
Por consiguiente, la duda sobre los átomos venía a raíz de que los electrones no pertenecían a ellos, sino que solamente se observaban como diminutas partículas de carga eléctrica negativa.
El efecto fotoeléctrico
Heinrich Hertz permitió desde 1887 que los demás científicos supieran del efecto fotoeléctrico, el cual trata básicamente de que al momento en que se ilumina una placa metálica esta emite electrones generando corriente eléctrica.
A pesar de que Hertz la dio a conocer, otros científicos no daban con la razón o explicación de algunas cuestiones relacionadas con el efecto fotoeléctrico. Ya que, estos seres partían de la idea de aquella época que veía a la luz como una onda.
Más tarde Max Planck, un físico alemán, dio su aporte en la idea de que la luz era transmitida como “pequeños paquetes descontinuos de energía” a los cuales los identificó como “cuantos”
No obstante, Planck no estuvo al cien por ciento seguro de estar en lo correcto debido a que no confirmaba que los cuantos fueran reales, sino que trataban más bien como de una idea para que los cálculos matemáticos salieran bien y, por lo tanto, arrojaran por medio del truco, los resultados adecuados.
El aplique de Einstein a la idea de Planck
Con todas las dudas que tuvo Planck sobre su “truco matemático”, Einstein tomó su aporte y volvió a proponerlo al efecto fotoeléctrico de que la luz podía comportarse como un grupo de partículas.
El inglés modificó el nombre de los cuantos a “cuantos de luz” y posteriormente, se llamaron “fotones”. Einstein se encargó de explicar que era más sencillo que los electros pudieran incidir en la luz por partícula que en ondas.
A pesar de todo lo que él explicó, su estudio no hizo más que generar en aquel momento dudas sobre el efecto fotoeléctrico y las partículas. Pues el mismo Planck, cuyas ideas estaban tomadas por el físico inglés, que además vio como la explicación hizo encajar aquellas incógnitas que él tuvo con los “cuantos”, no terminó de aceptarlas por el hecho de que las teorías sobre las ondas de luz estaban verificadas.
Sin embargo, Einstein supo cómo manejar la confusión y declaró que no había necesidad de descartar la teoría ondulatoria porque podía quedarse para explicar los fenómenos ópticos.
Mucho tiempo después, pudo determinarse que los fenómenos serían explicados dependiendo de cómo funcionara mejor la luz, si por las partículas o las ondas, ya que tiene ambas propiedades.
La verdad es que no fue hasta años más tarde que el propio Einstein quedó desconcertado plenamente por la dualidad de las ondas y partículas de la luz.
Se tiene entendido que en 1951, el matemático le escribió a uno de sus amigos, Michele Besso, que tras unos largos cincuenta años nada le había acercado a la respuesta sobre qué consisten los cuantos de luz.
Según un documento que tengo, en el vacío y en zona lejana alemisor de radiación, el fotón tiene forma cilíndrica, lago igual a la longitud de onda, diámetro longitud de onda dividida por 2 pi . El fotón no tiene carga eléctrica pero la región del vacío donde el fotón está presente está polarizada y hay un par de cargas ligadas que ocupa el volumen cilíndrico del fotón. De esto se deduce la ley de Planck e=h.f , el spin, la explicación física de lampropagación rectilínea y toda una secuencia de teoremas que llegan hasta la física de partículas, explicandompor ejemplo la causa física de la tenacidad del electrón y de la labilidad del positrón. Es mucho más, pero como muestra escribo eso.