El premio Nobel de física de 1921 (que se otorgó en 1922) fue para Albert Einstein por… su explicación del efecto fotoeléctrico que dio en 1905. ¿Qué ocurrió con la Relatividad?
La Teoría de la Relatividad General fue enunciada por Einstein en 1916. Más de un siglo después sigue siendo muy válida a pesar de que, desde que se enunciara, la física ha avanzado más que en los dos milenios anteriores. Finalmente de la relatividad no recibió el premio Nobel, y parece lógico preguntarse: ¿por qué?
Para entenderlo es necesario remontarse a los orígenes que llevaron a Einstein a elaborarla.
Un consenso sin acuerdo
A finales del siglo XIX todos los físicos tenían muy claro que la luz se propagaba en forma de onda electromagnética. Pero el concepto de onda que se tenía entonces era una perturbación de un medio que se propagaba por las vibraciones de las partículas de dicho medio. Si la luz se propagaba como una onda debía de hacerlo a través de un un medio extraño que llenaba todo el espacio, e incluso el vacío, que debía ser más rígido que cualquier otro material, ya que la luz viaja más lenta en cualquier materia que no sea el vacío. Pero también debía ofrecer una resistencia prácticamente cero al movimiento de materia, porque la Tierra llevaba miles de millones de años sin detenerse. Este extraño material se llamó éter.
Éter o no éter
En 1887 Michelson y Morley realizaron un experimento destinado a medir la velocidad de la Tierra respecto del éter. El experimento se basaba en un interferómetro que dividía un haz de luz en dos: ambos recorrían exactamente el mismo camino dentro del interferómetro hasta que se volvían a unir. Pero si uno de los rayos viajaba en la misma dirección de la Tierra, su velocidad dentro del interferómetro sería menor y al unirse con el otro iría desfasado y debería producir interferencia. La diferencia de fase proporcionaría la velocidad de la tierra respecto del éter.
Avances logrados con el tiempo
Sin embargo, en ninguna orientación, los dos rayos mostraron interferencia. Daba igual en qué dirección se movieran los rayos de luz siempre viajaban a la misma velocidad dentro del interferómetro.
Para explicar el “fracaso” del experimento se pensó que la Tierra arrastraba al éter en su movimiento, pero eso iba en contradicción con la aberración de la luz que se ve en las estrellas. Lorentz, uno de los mejores físicos teóricos de la época, encontró que si la longitud del interferómetro se acortaba en la dirección del movimiento lo justo para compensar el descenso de velocidad de la luz los rayos llegarían a la vez. Fue más lejos aún y se dio cuenta que si introducía un tiempo local que transcurría más lentamente en la dirección del movimiento, se conseguía que las ecuaciones de Maxwell fueran invariantes en una transformación de Galileo. Dio así con las famosas transformaciones que llevan su nombre.
Pero Lorentz introdujo la contracción y el tiempo local como un artilugio matemático que mataba dos pájaros de un tiro, explicaba el experimento de Michelson y dejaba invariantes las ecuaciones de Maxwell. Sin embargo, el fondo seguía creyendo en el éter.
Einstein comienza a caminar sobre hombros de gigantes
En 1905 el joven Einstein supo ver en los artificios matemáticos de Planck y de Lorentz la física real que se escondía tras ellos. Explicó el sentido físico del efecto fotoeléctrico y enunció su teoría especial de la relatividad en la que eliminaba el éter y establecía la velocidad de la luz en el vacío como constante universal. Pero una cosa era hacer matemáticas raras que funcionaran y otra muy distinta decir que la realidad era tan rara. Importantes físicos de la época plantearon diversas paradojas (como la de los gemelos) en las que se veían implicados cambios de dirección, y por lo tanto, aceleraciones que la teoría de la relatividad especial no contemplaba.
Curvaturas difíciles de demostrar
Once años le llevó a Einstein resolver el problema de la aceleración y en 1916 dio a conocer su teoría de la relatividad general en la que la gravedad se interpretaba como una curvatura del espacio tiempo. Si ya la idea de longitudes que se acortan y tiempos que se alargan por el simple hecho de moverse resultaban raras, un entretejido de espacio y tiempo que se curvaba en presencias de grandes masas resultaba de lo más surrealista. A pesar de las brillantes matemáticas que respaldaban esas ideas, hacían falta pruebas experimentales irrefutables para que toda la comunidad científica diera crédito a la teoría de la relatividad. No se puede otorgar un premio Nobel a una teoría que no esté ampliamente corroborada con experimentos. De modo que el premio a una teoría tan revolucionaria debía esperar.
Casi premio Nobel
El eclipse total de Sol de1919 era una gran oportunidad de poner a prueba la teoría general de la relatividad que decía, no solo que la luz se desviaba al pasar cerca de una masa importante como la del Sol, sino también en qué ángulo. La expedición comandada por Eddington midió la desviación confirmado las predicciones de la relatividad. Parecía evidente que el premio nobel de 1920 recaería sobre Einstein.
Sin embargo, Arrhenius, que era el presidente del comité que otorgaba el premio, elaboró un informe desfavorable indicando que los resultados del eclipse eran ambiguos y que aún no se había detectado el corrimiento al rojo de la luz procedente del Sol por efectos gravitatorios como predecía la relatividad. Otro miembro del comité, Philipp Lenard que era un personaje influyente (había sido premio Nobel en 1905) pero claramente antisemita, argumentó que la teoría de la relatividad general no se basaba en experimentos o descubrimientos concretos. “Era una conjetura filosófica característica de la ciencia judía”. El comité dejó perpleja a la comunidad científica cuando otorgó el premio nobel a Guillaume por el descubrimiento de una anomalía en las aleaciones de níquel y acero.
Motivos en absoluto científicos
En 1921 la fama de Einstein seguía en aumento y existía una corriente de apoyo hacia él tanto de físicos teóricos como experimentales. Sin embargo, esta vez fue el oftalmólogo Gullstrand (premio Nobel de medicina en 1911) quien elaboró un informe negativo. No comprendía bien esas matemáticas tan alocadas de la teoría de la relatividad y estaba convencido que eran erróneas. Gullstrand era un profesor de reconocido prestigio en Suecia y escollo duro de superar. Ante la imposibilidad de convencerlo, el comité decidió aplazar la concepción del premio Nobel de física de 1921, quedando, de momento desierto.
De alidado a enemigo
En 1922 surgió otro importante opositor a la relatividad de Einstein que hasta entonces había sido un entusiasta seguidor. Henri Bergson era, a principios del siglo XX un afamado filósofo francés conocido y prestigiado internacionalmente. Dentro de su filosofía destacaba una concepción antropocéntrica del tiempo. Para Bergson el tiempo verdadero, el importante, era el que sentía la conciencia del ser humano, y era un tiempo relativo en oposición al tiempo absoluto que defendían los físicos. Cuando Einstein en su teoría de la relatividad le quitó el carácter absoluto al tiempo, Bergson creyó ver en él un aliado.
El 6 de Abril de 1922 Einstein daba una conferencia en Paris sobre su teoría de la relatividad general. Bergson acudió a la conferencia y cuando Einstein terminó, Bergson tomó la palabra. Durante media hora estuvo elogiando la teoría de la relatividad, pero cuando la llevó a su terreno y habló del tiempo filosófico como experiencia vital del ser humano, Einstein le replicó con una sencilla frase: “El tiempo filosófico no existe”. En caliente Bergson enmudeció, pero en frío dedicó el resto de su vida a criticar duramente la interpretación de Einstein de la teoría de la relatividad.
Una solución a medias
No pintaban bien las cosas tampoco en 1922 para Einstein cuando en Septiembre, Carl Oseen, un físico teórico sueco recién llegado al comité de los premios propuso que se le diera el premio Nobel de 1921 a Einstein por el descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico y no por la teoría de la relatividad.
De esta forma se contentaba a los que exigían que a Einstein se le diera el premio y a los que consideraban que la teoría de la relatividad no se lo merecía. Además también propuso que se le otorgara el Nobel de 1922 a Niels Bohr por su modelo atómico basado en las leyes que explicaban el efecto fotoeléctrico. La idea gustó a casi todos los miembros de la Academia, con la excepción de Lenard que se quejó calificando a Einstein como un judío ávido de publicidad cuyo planteamiento era ajeno al verdadero espíritu de la física alemana.
El 10 de diciembre de 1922 en su discurso de presentación del premio a Einstein por su explicación del efecto fotoeléctrico, Arrhenius dijo: “El gran debate sobre la obra de Einstein se centra en su teoría de la relatividad. Ésta pertenece a la epistemología, y por lo tanto ha sido objeto de vivas discusiones en los círculos filosóficos. No es un secreto que el famoso filósofo Bergson, en París, ha desafiado a esa teoría”.
Einstein estaba de gira en Japón y el premio lo recogió el embajador alemán. Pronunció su discurso de aceptación del premio en Julio de 1923. No habló del efecto fotoeléctrico, sino de la relatividad.
