dissabte, 22 d’agost de 2009

Biografia d'Albert Einstein

Fitxer:Albert Einstein Head.jpg

Albert Einstein (14 de març del 1879 - 18 d'abril del 1955) va ser un físic d'origen alemany, nacionalitzat posteriorment suís i estatunidenc. És el científic més conegut i important del segle XX.[1]

L'any 1905, publicà la seva Teoria Especial de la Relativitat quan encara era un jove físic desconegut treballador de l'Oficina de Patents de Berna. En aquesta teoria incorporà, en un marc teòric simple, fonamentat en postulats físics senzills, conceptes i fenòmens estudiats anteriorment per Henri Poincaré i Hendrik Lorentz. Probablement, l'equació de la física més coneguda a nivell popular és l'expressió matemàtica de l'equivalència entre massa i energia, E=mc², deduïda per Einstein com a conseqüència lògica d'aquesta teoria. Aquell mateix any publicà altres treballs que fonamentarien algunes de les bases de la física estadística i la mecànica quàntica.

L'any 1915[2] va presentar la Teoria General de la Relativitat que va reformular per complet el concepte de gravetat. Una de les conseqüències d'aquest estudi, fou el neixament de l'estudi científic de l'origen i l'evolució de l'Univers per la branca de la física anomenada cosmologia. El 1919, quan les observacions britàniques d'un eclipse solar van cofnfirmar les seves prediccions sobre la curvatura de la llum, Einstein va ser idolatrat per la premsa.[3] Einstein es va convertir en un icona popular de la ciència mundialment famós, un privilegi a l'abast de molt pocs científics.[1]

Va obtenir el Premi Nobel de Física del 1921 per la seva explicació de l'efecte fotoelèctric i per les seves nombroses contribucions a la física teòrica, i no per la Teoria de la Relativitat, car el científic a qui es va encomanar la tasca d'avaluar-la, no la va entendre, i van témer el risc que es demostrés errònia posteriorment.[4] En aquella època era encara considerada un mica controvertida per part de molts científics.

Enfront de l'ascens del nazisme, Einstein va abandonar Alemanya el desembre de 1932 i va escollir Estats Units com el seu destí, on va impartir docència a l'Institut d'Estudis Avançats de Princeton. Es va nacionalitzar estatunidenc el 1940. Durant els seus últims anys va treballar per a integrar en una mateixa teoria les quatre Forces Fonamentals. Einstein va morir a Princeton, Nova Jersey, el 18 d'abril de 1955.

Albert Einstein, encara que es considera el «pare de la bomba atòmica», encara que la seva aportació es redueix a la publicació de la formula d'equivalència entre la massa en repòs i l'energia, i la signatura d'una carta a petició de Léo Szilárd, dirigida al president Franklin Delano Roosevelt en la que es recomanava la investigació sobre armes nuclears.. A més a més, va advocar en els seus escrits pel pacifisme, pel socialisme i el sionisme. Va ser proclamat el «personatge del segle XX» i el científic més preeminent segons la cèlebre revista Time.[5]

La veritat és que la seva aportació es redueix a la publicació de la cèlebre fórmula E=mc², d'equivalència entre la massa, en repòs, i l'energia, i a la signatura d'una carta, a petició de Léo Szilárd, dirigida al president Franklin Delano Roosevelt en la que es recomanava la investigació sobre armes nuclears.

Biografia

Einstein va néixer a Ulm (Baden-Württemberg) el 14 de març de 1879. Va créixer a Munic i més tard a Itàlia.

Encara que arribaria a ser un dels més importants físics teòrics, un mestre va dir al seu pare: "Mai farà res de profit". Interessat en matemàtiques als 12 anys, va interessar-se als 15 per l'àlgebra i la geometria i finalment pel càlcul infinitesimal. I tot i havent-se graduat a l'Escola Politècnica Federal de Zuric l'any 1900 com a professor de matemàtiques i física, no va poder obtenir una plaça a la universitat. L'any 1896 renuncià a la seva ciutadania alemanya per aconseguir la nacionalitat suïssa l'any 1901. Sense poder accedir a la universitat cercà una feina temporal a Berna i posteriorment una d'indefinida a l'Oficina de Patents suïsses l'any 1904.

El 1895 als 16 anys escriu el seu primer assaig científic: Sobre la investigació de l'estat de l'èter en un camp magnètic. Seguí la formació superior a Suïssa, a l'ETHZ. Allà conegué als seus companys d'estudis: Marcel Grossman i Mileva Marić (amb la qual es casaria), i Michele A. Besso, un enginyer suïs que després seria el seu millor amic. Es va doctorar el 1905, al ETH (com era conegut el Eidgenössische Technische Hochschule de Zuric) iniciant llavors els seus primers estudis teòrics en tres articles importants: el primer, on explica l'efecte fotoelèctric; el segon introdueix la teoria de la relativitat restringida, i al darrer hi explica el moviment brownià.

El 1914, just abans de la Primera Guerra Mundial, torna a Alemanya i s'estableix a Berlín un bon nombre d'anys. El seu pacifisme i activitats polítiques però, especialment, els seus orígens jueus, irritaven als nacionalistes alemanys, iniciant-se així una campanya de descrèdit contra ell i les seves teories.

Amb l'arribada al poder d'Adolf Hitler l'any 1933 fou acusat pel règim nazi de crear una "Física jueva" en contraposició de la "Física alemanya" o "Física ària", arribant a patir atacs de físics tant importants com Johannes Stark i Philipp Lenard. Aquell mateix any abandonà Alemanya per establir-se als Estats Units, aconseguint la nacionalitat nord-americana l'any 1940.

Albert Einstein morí a Princeton, estat nord-americà de Nova Jersey el 18 d'abril de 1955.

Trajectòria científica

Premi Nobel
Premi Nobel de Física
(1921)


Primera Conferència Solvay de 1911. Albert Einstein es troba situat, a la fila posterior, el segon per la dreta

Els articles de 1905

El 1905 va finalitzar el seu doctorat presentant una tesi titulada Una nova determinació de les dimensions moleculars. Aquest mateix any va escriure quatre articles fonamentals sobre la física a petita i gran escala. En ells explicava el moviment brownià, l'efecte fotoelèctric i desenvolupava la relativitat especial i l'equivalència massa-energia. El treball d'Einstein sobre l'efecte fotoelèctric li proporcionaria el Premi Nobel de Física l'any 1921.

Aquests articles van ser enviats a la revista "Annalen der Physik" i són coneguts generalment com els articles del "Annus Mirabilis" (del Llatí: Any extraordinari).

Moviment brownià

Article principal: Moviment brownià

El primer dels seus articles de 1905, titulat Sobre el moviment requerit per la teoria cinètica molecular de la calor de petites partícules suspeses en un líquid estacionari, cobria els seus estudis sobre el moviment brownià.

L'article explicava el fenomen fent ús de les estadístiques del moviment tèrmic dels àtoms individuals que formen un fluid. El moviment brownià havia desconcertat a la comunitat científica des del seu descobriment per Robert Brown l'any 1827. L'explicació d'Einstein proporcionava una evidència experimental incontestable sobre l'existència real dels àtoms. L'article també aportava un fort impuls a la mecànica estadística i la teoria cinètica dels fluids, dos camps que en aquella època romanien controvertits.

Abans d'aquest treball els àtoms es consideraven un concepte útil en física i química, però la majoria dels científics no es posaven d'acord sobre la seva existència real. L'article d'Einstein sobre el moviment atòmic lliurava als experimentalistes un mètode senzill per a contar àtoms mirant a través d'un microscopi ordinari.

El físic alemany Wilhelm Ostwald, un dels líders de l'escola antiatòmica, va comunicar a Arnold Sommerfeld que havia estat transformat en un creient en els àtoms per l'explicació d'Einstein sobre el moviment brownià.

Efecte fotoelèctric

Article principal: Efecte fotoelèctric
Albert Einstein l'any 1921 a Viena

El segon article es titulava Un punt de vista heurístic sobre la producció i transformació de llum. En ell Einstein proposava la idea de "quàntum" de llum, ara anomenat fotó, i mostrava com es podia utilitzar aquest concepte per a explicar l'efecte fotoelèctric.

La teoria dels quàntums de llum va ser un fort indici de la dualitat ona-corpuscle i que els sistemes físics poden mostrar tant propietats ondulatòries com corpusculars. Aquest article va constituir un dels pilars bàsics de la mecànica quàntica. Una explicació completa de l'efecte fotoelèctric solament va poder ser elaborada quan la teoria quàntica va estar més avançada. Per aquest treball, i per les seves contribucions a la física teòrica, Einstein va rebre el Premi Nobel de Física l'any 1921.

Relativitat especial

El tercer article d'instein d'aquest any es titulava Zur Elektrodynamik bewegter Körper (Sobre l'electrodinàmica de cossos en moviment). En aquest article Einstein introduïa la teoria de la relativitat especial estudiant el moviment dels cossos i l'electromagnetisme en absència de la força de gravetat.

La relativitat especial resolia els problemes oberts per l'experiment de Michelson-Morley en el qual s'havia demostrat que les ones electromagnètiques que formen la llum es movien en absència d'un mitjà. La velocitat de la llum és, per tant, constant i no relativa al moviment. Ja el 1894 George Fitzgerald havia estudiat aquesta qüestió demostrant que l'experiment de Michelson-Morley podia ser explicat si els cossos es contreuen en la direcció del seu moviment. De fet, algunes de les equacions fonamentals de l'article d'Einstein havien estat introduïdes anteriorment (1903) per Hendrik Lorentz, físic holandès, donant forma matemàtica a la conjectura de Fitzgerald.

Aquesta famosa publicació està qüestionada com a treball original d'Einstein, a causa del fet que en ella va ometre citar tota referència a les idees o conceptes desenvolupades per aquests autors així com els treballs d'Henri Poincaré. En realitat *Einstein desenvolupava la seva teoria d'una manera totalment diferent a aquests autors deduint fets experimentals a partir de principis fonamentals i no donant una explicació fenomenològica a observacions desconcertants. El mèrit d'Einstein radicava, per tant, en explicar el succeït en l'experiment Michelson-Morley com a conseqüència final d'una teoria completa i elegant basada en principis fonamentals i no com una explicació ad-hoc o fenomenològica d'un fenomen observat.

El seu raonament es va basar en dos axiomes simples: En el primer va reformular el principi de simultaneïtat, introduït per Galileu Galilei segles abans, pel qual les lleis de la física han de ser invariants per a tots els observadors que es mouen a velocitats constants entre ells, i el segon, que la velocitat de la llum és constant per a qualsevol observador. Aquest segon axioma, revolucionari, va més enllà de les conseqüències previstes per Lorentz o Poincaré que simplement relataven un mecanisme per a explicar la ressolució d'uns dels braços de l'experiment de Michelson-Morley. Aquest postulat implica que si un centelleig de llum es llança al creuar-se dos observadors en moviment relatiu, ambdós veuran allunyar-se la llum produint un cercle perfecte amb cadascun d'ells al centre. Si a banda i banda dels observadors es posés un detector, cap dels observadors es posaria d'acord en quin detector es va activar primer , perdent-se així els conceptes de temps absolut i simultaneïtat.

La teoria rep el nom de "teoria especial de la relativitat" o "teoria restringida de la relativitat" per a distingir-la de la Teoria general de la relativitat, que va ser introduïda per Einstein el 1915 i en la qual es consideren els efectes de la gravetat i l'acceleració.

Equivalència massa-energia

El quart article d'aquell any es titulava Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? ("Depèn la inèrcia d'un cos del seu contingut d'energia?") i mostrava una deducció de l'equació de la relativitat que relaciona massa i energia.

En aquest article es deia que "la variació de massa d'un objecte que emet una energia L és L/V²", on V era la notació per a la velocitat de la llum usada per Einstein el 1905. Aquesta equació implica que l'energia E d'un cos en repòs és igual a la seva massa m multiplicada per la velocitat de la llum al quadrat: E=mc².

Mostra com una partícula amb massa posseïx un tipus d'energia, "energia en repòs", diferent de les clàssiques energia cinètica i energia potencial. La relació massa-energia s'utilitza comunament per a explicar com es produeïx l'energia nuclear; amidant la massa de nuclis atòmics i dividint pel nombre atòmic es pot calcular l'energia d'enllaç atrapada en els nuclis atòmics. Paral·lelament, la quantitat d'energia produïda en la fissió d'un nucli atòmic es calcula com la diferència de massa entre el nucli inicial i els productes de la seva desintegració multiplicada per la velocitat de la llum al quadrat.

Teoria General de la Relativitat

Al novembre de 1915 Einstein va presentar una sèrie de conferències a l'Acadèmia de Ciències de Prússia en les quals va descriure la teoria de la relativitat general. L'última d'aquestes xerrades va concloure amb la presentació de l'equació que reemplaça a la llei de gravetat d'Isaac Newton. En aquesta teoria tots els observadors són considerats equivalents i no únicament aquells que es mouen amb una velocitat uniforme. La gravetat no és ja una força o acció a distància, com era en la gravetat de Newton, sinó una conseqüència de la curvatura de l'espai-temps. La teoria proporcionava les bases per a l'estudi de la cosmologia i permetia comprendre característiques essencials de l'Univers, moltes de les quals no serien descobertes sinó amb posterioritat a la mort d'Einstein.

La relativitat general va ser obtinguda per Einstein a partir de raonaments matemàtics, experiments hipotètics Gedanken experiment i rigorosa deducció matemàtica sense contar realment amb una base experimental. El principi fonamental de la teoria era el denominat principi d'equivalència. A pesar de l'abstracció matemàtica de la teoria, les equacions permetien deduir fenòmens comprovables. El 1919 Arthur Eddington va ser capaç d'amidar, durant un eclipsi, la desviació de la llum d'una estrella passant prop del Sol, una de les prediccions de la relativitat general. Quan es va fer pública aquesta confirmació la fama d'Einstein es va incrementar enormement i es va considerar un pas revolucionari en la física. Des de llavors la teoria s'ha verificat en tots i cadascun dels experiments i verificacions realitzats fins al moment.

A pesar de la seva popularitat, o potser precisament per ella, la teoria va comptar amb importants detractors entre la comunitat científica que no podien acceptar una física sense un sistema de referència absolut.

Estadístiques Bose-Einstein

El 1924 Einstein va rebre un article d'un jove físic indi, Satyendra Nath Bose, descrivint la llum com un gas de fotons i demanant l'ajuda d'Einstein per a la seva publicació. Einstein es va adonar que el mateix tipus d'estadístiques podien aplicar-se a grups d'àtoms i va publicar l'article, conjuntament amb Bose. Les estadístiques de Bose-Einstein expliquen el comportament de grups de partícules indistingibles entre si i conegudes com bosons.

Activitat política

Albert Einstein va tenir sempre una inclinació cap a la política i al compromís social com a científic, interessant-se profundament per les relacions entre ciència i societat. Va ser cofundador del Partit Democràtic Alemany.

Einstein i Oppenheimer

Amb l'auge del moviment nacional socialista a Alemanya Einstein va deixar el seu país i es va nacionalizar nord-americà. En plena Segona Guerra Mundial va donar suport a una iniciativa de Robert Oppenheimer per a iniciar el programa de desenvolupament d'armes nuclears conegut com a Projecte Manhattan, ja que va considerar aquesta l'única forma de reduir els governs alemany i japonès. Einstein, però, sempre va voler que aquestes armes nuclears no fossin utilitzades.

El 1939 es produeix la seva més important participació en qüestions mundials. L'informe Smyth, tot i que amb subtils retalls i omissions, narra la història de cóm els físics varen intentar, sense èxit, d'interesar a la marina i a l'exèrcit en el projecte atòmic. Pero la cèlebre carta d'Einstein a Roosevelt fou la que aconsiguí trencar la resistència de la posició dels militars. Amb tot, Einstein, que sentia despreci per la violència i les guerres, és considerat el «pare de la bomba atòmica».[6]

Al seu discurs pronunciat a Nova York, el desembre de 1945, va exposar:

Carta d'Einstein a Roosevelt
« En l'actualitat, els físics que varen participar a la construcció de l'arma més tremenda i perillosa de tots els temps, se senten abrumats per un similar sentiment de responsabilitat, por no dir de culpa. (...)
Nosaltres varem ajudar a construir la nova arma per a impedir que els enemics de la humanitat ho fessin abans, ja que amb la la mentalitat dels nazis haurien consumat la destrucció i l'esclavitut de la resta del mon. (...)
Cal desitjar que l'esprit que va impulsar a Alfred Nobel quan va crear la seva gran institució, l'esperit de solidaritat i confiança, de generositat i fraternitat entre els homes, estigui present a la ment dels que prenen les decissions que determinaran el nostre destí. D'altra forma la civilització quedaria condemnada.
»

—Einstein: Cal guanyar la pau (1945).[7]

Al maig de 1949 la revista Monthly Review va publicar a Nova York un article seu sota el títol de Per què el socialisme? en el qual reflexiona sobre la història, les conquestes i les conseqüències de l'"anarquia econòmica de la societat capitalista", article que avui segueix tenint vigència. Cal tenir en compte que Einstein fou un enardit activista polític molt perseguit durant la caça de bruixes del senador anticomunista Joseph McCarthy per manifestar opinions de caràcter antimperialistes, encara que es va salvar per aportar grans avanços científics dels quals el govern nord-americà es va valer per a la seva expansió armamentística.

Originari d'una família jueva assimilada va advocar per la causa sionista, encara que fins el 1947 s'havia mostrat més partidari d'un estat comú entre àrabs i jueus. L'Estat d'Israel es va crear l'any 1948, quan Chaim Weizmann, el primer president d'Israel i vell amic d'Einstein, va morir l'any 1952, Abba Eban, ambaixador israelià als Estats Units, li va oferir la presidència. Einstein va rebutjar l'oferiment dient "Estic profundament commogut per l'oferiment de l'Estat d'Israel i alhora tan entristit que m'és impossible acceptar-lo".

En els seus últims anys va ser un pacifista convençut i es va dedicar a l'establiment d'un utòpic Govern Mundial que permetria a les nacions treballar juntes i abolir la guerra. En aquesta època va llançar el conegut Manifest Russell-Einstein que feia un cridat als científics per a unir-se en favor de la desaparició de les armes nuclears. Aquest document va servir d'inspiració per a la posterior fundació de les Conferències Pugwash de Ciència i Afers Mundials que el 1995 foren guardonades amb el Premi Nobel de la Pau.

Creences religioses

Einstein distingeix tres estils que sovint es barregen en la pràctica de la religió. El primer està motivat per la por i la mala comprensió de la causalitat i, per tant, tendeix a inventar éssers sobrenaturals. El segon és el social i moral, motivat pel desig del suport i de l'amor. Ambdós tenen un concepte antropomórfic de Déu. El tercer — que Einstein considera el més madur—, està motivat per un profund sentit de sorpresa i misteri.[8]

Einstein creia en «un Déu que es revela en l'harmonia de tot el que existeix, no en un Déu que s'interessa en el destí i les accions de l'home». Desitjava conèixer «com Déu havia creat el món». En algun moment va resumir les seves creences religioses de la manera següent: «La meva religió consisteix en una humil admiració de l'il·limitat esperit superior que es revela en els més petits detalls que podem percebre amb la nostra fràgil i dèbil ment».

« La més bella i profunda emoció que ens es donat sentir, és la sensació del místic. Ella és la que genera tota la verdadera ciència. L'home que desconeix aquella emoció, que és incapaç de meravellar-se i sentir l'encant i la sorpresa, està pràcticament mort. Saber que allò que per a nosaltres es impenetrable realment existeix, que es manifesta amb la més alta saviesa i la més radiant bellesa, sobre la qual les nostre embotades facultats només poden comprendre en les seves formes més primitives. Aquell coneixement, aquella sensació, és la verdadera religió. »

En alguna ocasió, en una reunió, se li va preguntar a Einstein si creia o no en un Déu, i respongué: «Crec en el Déu de Spinoza, que és idèntic a l'ordre matemàtic de l'Univers».

Una cita més llarg d'Einstein apareix a Science, Philosophy, and Religion, A Symposium (Simposi de ciència, filosofia i religió), publicat per la Conferència de Ciència, Filosofia i Religió en la seva Relació amb la FOrma de Vida Democràtica:

« Quant més imbuït estigui un home en l'ordenada regularitat dels esdeveniments, més ferm serà la seva convicció que no hi ha lloc —del costat d'aquesta ordenada regularitat—- per a una causa de naturalesa diferent. Per a aquest home, ni les regles humanes ni les "regles divines" no existiran com a causes independents dels esdeveniments naturals. Segurament, la ciència mai no podrà refutar la doctrina d'un Déu que interfereix en els esdeveniments naturals, perquè aquesta doctrina pot refugiar-se sempre que el coneixement científic no pot posar el peu en aquest tema. Però estic convençut que tal comportament de part de les persones religioses no només és inadequat sinó també fatal. Una doctrina que es manté no en la llum clara sinó en la foscor, que ja ha causat un mal incalculable al progrés humà, necessàriament perdrà el seu efecte en la humanitat. En la seva lluita pel bé ètic, les persones religioses haurien de renunciar a la doctrina de l'existència de Déu, això és, renunciar a la font de la por i l'esperança, que en el passat va posar un gran poder a les mans dels sacerdots. En la seva tasca, s'han de recolzar en aquelles forces que són capaces de conrear el bé, la veritat i la bellesa en la mateixa humanitat. Això és segur, una tasca més difícil però incomparablement més meritòria i admirable. »

En una carta datada del març de 1954, que fou inclosa en el llibre Albert Einstein, The Human Side (Albert Einstein, el costat humà), editat per Helen Dukas i Banesh Hoffman i publicada per Princeton University Press, Einstein diu:

« Sens dubte era una mentida el que s'ha llegit sobre les meves conviccions religioses; una mentida que és repetida sistemàticament. No crec en un Déu personal i no ho he negat mai sinó que ho he expressat clarament. Si hi ha alguna cosa en mi que se li pugui dir religiós és la il·limitada admiració per l'estructura del món, fins on la nostra ciència pot revelar-la. »

Comportament ètic

Einstein creia que la moralitat no era dictada per Déu, sinó per la humanitat:[9]

« No crec en la immortalitat de l'individu, i considero l'ètica una preocupació exclusivament humana sobre la que no hi ha cap autoritat sobrehumana. »

A l'última etapa de la seva vida, Einstein va mantenir una dieta vegetariana.[10][11] Segons ell, el vegetarianisme revestia una gran importància per a la humanitat, com pot apreciar-se en algunes de les seves cites sobre el tema:

« Res incrementaria tant la possibilitat de supervivència sobre la Terra com el pas cap a l'alimentació vegetariana. (...) Ja només amb la seva influència física sobre el temperament humà, la forma de vida vegetariana podria influir molt positivament sobre el destí de la humanitat. »

Curiositats

Einstein va visitar Barcelona entre el 22 i el 28 de febrer de 1923, formant part dels Cursos Monogràfics d'Alts Estudis i d'Intercanvi organitzats per la Mancomunitat de Catalunya i dirigits per Rafael de Campalans, com a resultat de la invitació del científic català Esteban Terradas i Illa.