El itinerario científico de Einstein, 30 años después de su muerte

Albert Einstein expiraba en el Hospital de Princeton (New Jersey, USA) hace 30 años, exactamente la madrugada del lunes 18 de abril de 1955, tras murmurar unas ininteligibles palabras en su alemán materno. Moría a los 76, años, de un derrame producido por un aneurismo de la aorta. Según sus decisiones testamentarias, su cuerpo -a excepción de su cerebro, que podía ser investigado médicamente- fue incinerado; y sus cenizas, esparcidas.En la popularidad de sus últimos años había desarrollado importantes actividades éticas y políticas. La guerra había concluido con dos terribles bombas atómicas de las que Einstein se sentía en parte culpable. Pocos meses antes de morir confesaba: "Cometí un gran error en mi vida... cuando firmé la carta al presidente Roosvelt recomendando que se hicieran bombas atómicas. Pero había una justificación: el peligro de que las hicieran los alemanes". De ahí sus enormes esfuerzos, a veces quijotescos, por asegurar la paz para el futuro. Según él, "la única salvación para la civilización y la raza humana está en la creación de un gobierno mundial con fundamento legal de la seguridad de las naciones".

Por otra parte, la guerra le había hecho vivir el holocausto de su pueblo judío, en el que se sentía especialmente insertado al fin de su vida. Dos años antes, tras la muerte del primer presidente de Israel, Chaim Weizmann, el Gobierno israelí decidió ofrecer a Einstein la presidencia. Su negativa ante el embajador de Israel en Washington fue firme y cortés: "Conozco un poco sobre la naturaleza, pero apenas nada sobre los hombres".

El espacio-tiempo relativista

Ciertamente, de Einstein quedarán sus conquistas intelectuales sobre las bases de nuestra naturaleza física. La más famosa de ellas es sin duda su teoría especial de la relatividad, formulada en su año estelar de 1905. Con esta teoría, Einstein revisa los conceptos más básicos de la física, nuestros conceptos ordinarios de espacio y de tiempo, modificándolos y relacionándolos indisolublemente. El tiempo ya no será ese marco absoluto en el que pueden ordenarse inequívocamente todos los sucesos del universo. El que un objeto esté situado a nuestra derecha o a nuestra izquierda depende de nuestra situación espacial. De la misma manera, el que un suceso digamos de Sirio sea anterior o posterior a uno de nuestra tierra depende de nuestra situación espacio-temporal, es decir de la velocidad con que nuestra tierra se acerque o aleje de Sirio.Esta modificación de los conceptos físicos no se limita al espacio y el tiempo. Paralelamente se modifican y relacionan también los conceptos físicos de energía cinética y momento lineal. Y como es bien conocido, según la ecuación de Einstein, la masa se transforma en energía, y la energía en masa. Esta teoría especial de la relatividad ha venido a ser uno de los dogmas indiscutibles de la física moderna.

Pero las ideas relativistas de Einstein se generalizaron hacia 1915 para incluir en el espacio-tiempo a la materia. Elaboró así una concepción nueva, geométrica, de la gravitación universal de Newton. Las fuerzas de gravitación producidas por la presencia de materia se expresan por una curvatura del espacio-tiempo. Esta teoría general de la relatividad ofrecía contrastaciones experimentales. Históricamente, la más famosa es la aparente separación de dos estrellas colocadas en lados opuestos del disco solar eclipsado. La comprobación espectacular, realizada durante el eclipse de 1919, dio una reputación popular a las teorías de Einstein.

La teoría especial de la relatividad, además de un dogma, es un modelo de la física moderna. Es un primer descubrimiento de la simetría de las leyes físicas. Técnicamente "simetría" equivale a "invariancia bajo un grupo de transformaciones". Un jarrón de barro moldeado en el torno por un alfarero resulta simétrico, porque al girar no varía de forma. Su "simetría" es su "invariancia bajo el grupo de las rotaciones alrededor de un eje vertical".

La lucha contra el indeterminismo cuántico

Ese concepto de simetría lo aplica la relatividad de Einstein, no a los objetos como ese jarrón de barro, sino a las leyes físicas. Las leyes físicas, esas relaciones matemáticas entre las magnitudes de un proceso físico, son invariantes bajo tras laciones y rotaciones en el espacio: las mismas leyes rigen en los laboratorios europeos que en los americanos, en los orientados hacia el este que en los orientados hacia el sur. Las leyes físicas son también invariantes bajo traslaciones en el tiempo: son las mismas hoy que ayer. Pero Einstein creó la relatividad especial para que esas leyes físicas, incluidas las de la mecánica y el electromagnetismo, sean invariantes bajo rotaciones espacio temporales: sean las mismas para un laboratorio en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme.Esa simetría relativista inspira la física moderna. Las leyes del mundo subatómico se buscan como variantes bajo nuevos y, nuevos grupos de transformaciones.

Transformaciones en el espacio-tiempo, o transformaciones "internas", que actúan en diversos espacios matemáticos, imaginados por los físicos. Otras dos conquistas de Einstein se originan el año estelar 1905. Una de ellas comprueba el carácter atómico de la materia, y aun estima el número de átomos de un fluido, por el movimiento browniano (o de agitación aleatoria de corpúsculos visibles en el seno del fluido). La otra introduce la concepción corpuscular de la luz, los "cuántos de luz" que hoy llamamos fotones. Es una concepción muy revolucionaria, que toma en serio la teoría cuántica tímidamente formulada por Max Planck en 1900, e inspira a Niels Bohr en 1913 su teoría de las órbitas atómicas cuantificadas.

El sueño de una teoría unificada

Pero esas teorías cuánticas recibirán un nuevo impulso conceptual en 1925-27, por obra de Werner Heisenberg y Max Born entre otros. Es la llamada mecánica cuántica nueva. En ella las leyes físicas tienen valor estadístico, y a escala individual atómica resultan indeterministas. Por ejemplo, para una muestra de isótopo radioactivo está fijado el número de átomos que se desintegran cada segundo, pero no lo está cuándo se desintegra un átomo dado.Este carácter indeterminista de las leyes físicas, generalmente aceptado en los años 30, resultaba inaceptable para Einstein. Según decía: "El Anciano (Dios) no juega a los dados". Y sus discusiones con Niels Bohr, intentando demostrarle la inconsecuencia lógica de tales teorías, se prolongaron sin éxito.

Einstein trabajaba más bien bajo el modelo teórico de la relatividad general y, las simetrías. Buscaba una teoría unificada que explicara los dos tipos de interacción para él bien conocidos: la gravitacional y la electromagnética. Sus esfuerzos, prolongados hasta el final de su vida, fracasaron. La nueva física experimental de los rayos cósmicos y los aceleradores había ido descubriendo las nuevas partículas subatómicas, y los dos tipos de interacción nuclear, desconocidos para la teoría unitaria de Einstein. Hoy los llamamos interacción fuerte e interacción débil, por ser respectivamente más fuerte y más débil que la interacción electromagnética.

Einstein había dicho alguna vez: "Toda teoría es asesinada tarde o temprano por la experiencia. Pero si la teoría tiene algo de bueno, eso bueno es incorporado y continuado en la teoría siguiente". Y algo bueno debía de tener su teoría unificada, porque, aun asesinada antes de nacer, parece resurgir continuamente en la física actual. De momento, los logros no son tan audaces como el sueño de Einstein. Pero las teorías de campos que unifican las interacciones electromagnéticas y las débiles gozan de una sólida comprobación experimental, y aún han sido distinguidas por el premio Nobel teórico de 1978 y el experimental de 1984. Ni faltan intentos de "teorías de gran unificación" que incluyen también las interacciones fuertes, y aun de "supersimetrías" que incluyen las gravitaciones.

¿Cuál es la visión de la ciencia que acompañó a Einstein en su carrera científica? Las ciencias que le tocó estudiar durante el cambio de siglo estaban totalmente dominadas por el mecanicismo. Era una verdadera absolutización de la mecánica newtoniana como explicación científica única. Einstein la describió así: "Entre tantos logros de detalle, en cuestiones de principio dominaba la rigidez dogmática: en el principio (si es que hubo tal cosa) Dios creó las leyes newtonianas del movimiento, junto con las necesarias masas y fuerzas. Esto es todo; lo demás resulta del desarrollo de métodos matemáticos apropiados, por pura deducción".

De ese dogmatismo le liberarán sus lecturas filosóficas de los empiristas David Hume y Ernst Mach, este último antecesor del neopositivismo del Círculo de Viena. Einstein se creía empirista machiano, y aun consideraba a Mach, con sus críticas de Newton, un precursor de la relatividad. Así lo ponderaba en 1916 con ocasión de la muerte de Mach.

La peregrinación filosófica

Pero pronto caerá en la cuenta de su profunda discrepancia con la mentalidad de Mach. La ocasión fue lo que ha venido a llamarse una bomba de relojería. Es el prólogo de un libro redactado por Mach en 1913 y publicado póstumamente en 1921. Einstein leerá entonces con asombro la solemne abjuración relativista y aun atomista de Mach: "Necesito rechazar como absurdo que yo sea un precursor de los relativistas, del mismo modo que rechazo la doctrina atomística de la actual escuela, o iglesia". Desde entonces Einstein rechazará el empiricismo de Mach y hablará claramente de papel creativo del científico: "Los conceptos y principios fundamentales de la ciencia son invenciones libres del espíritu humano".Tres años antes de su muerte escribirá a un amigo de sus años de estudiante sobre el "misterio eterno" de la comprensibilidad del mundo, el "milagro" que crece continuamente con nuestro conocimiento científico. Pues el éxito de éste "presupone un alto grado de ordenación en el mundo objetivo, que a priori no tenemos ningún derecho a esperar". Lo misterioso constituye para Einstein la experiencia más profunda del investigador científico, y una cierta religiosidad cósmica: "La experiencia más bella y más profunda que puede tener el hombre es el sentido de lo misterioso.

Él constituye el fundamento de la religión y de todo afán profundo en arte y en ciencia. Quien no lo haya experimentado me parece -si no muerto- al menos ciego... El percibir que, tras lo que podemos experimentar, se oculta algo que es inalcanzable a nuestro espíritu -algo cuya belleza y sublimidad nos alcanza sólo indirectamente y a modo de pálido reflejo- es religiosidad. En este sentido yo soy religioso".