Según lo relató el profesor Carlos Graef Fernández, director del Instituto de Física de la Universidad Nacional de México y ex profesor de Relatividad en Harvard, a Samuel Kaplan.
C Graef Fernández, Mi inclinación con Albert Einstein, científico americano 44 (2) (1956), 204-211.
Mi inclinación con Albert Einstein
Einstein está muerto. ¡Cómo ese acontecimiento profundamente triste me trae el recuerdo de mi inolvidable encuentro con el científico supremo de nuestro tiempo!
Mi corazón latía aceleradamente mientras estaba frente al número 112 de Mercer Street en Princeton, Nueva Jersey. Iba a defender las ideas de mi amigo fallecido, el profesor George D. Birkhoff, contra las del profesor Albert Einstein. Pero quizás no sepas quién fue Birkhoff. ¡Sepa entonces que Birkhoff, presidente del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Harvard, fue uno de los diez más grandes matemáticos de todos los tiempos!
Y permítanme decir que Birkhoff no minimizó la importancia de sus extraordinarios poderes, como se puede juzgar por este intercambio entre él y el Prof. Luis Enrique Erro, Director del Observatorio Nacional de Astrofísica de México.
"Profesor Birkhoff", dijo Erro, espero que en el futuro el gobierno de los Estados Unidos siga enviándonos sabios de su talla."
"Profesor Erro", fue la sorprendente respuesta de Birkhoff, "en Estados Unidos soy el único de mi estatura".
A lo que podría añadir las palabras del Dr. Norbert Wiener, el mayor matemático estadounidense actual, quien, al pronunciar su discurso necrológico ante el cuerpo de Birkhoff en la capilla de la Universidad de Harvard, dijo: "Él fue el primero entre nosotros y aceptó el hecho. No fue el primero entre nosotros". modesto."
Conocí a Birkhoff cuando vino a México en 1942 y pronunció una charla improvisada en español que dio un indicio de su destreza intelectual. ¡Imaginar! Después de aprender español por su cuenta en Cambridge y practicarlo durante sólo tres semanas en México, pronunció esta charla improvisada que nos dejó a los científicos mexicanos hechizados por su elocuencia. ¡Una actuación increíble!
Yo estaba en la puerta de Einstein aquel día de diciembre de 1944 para discutir con él sobre la Nueva Teoría de la Relatividad de Birkhoff; la Teoría que choca frontalmente con la teoría gravitacional de Einstein en su famosa Teoría General de la Relatividad.
¿Qué tiene de importante una teoría gravitacional? Déjame decirte. Es una explicación racional de los movimientos de las estrellas, los planetas, los cometas... de todos los cuerpos celestes. Semejante teoría es decididamente importante porque nos permite predecir el curso futuro del universo. Seguramente estarás de acuerdo en que es enormemente importante si te paras a pensar que nos permite dar cuenta de las posiciones futuras de todos los cuerpos celestes y sus estados de movimiento.
Ahora bien, tengamos en cuenta que hoy en día se utilizan tres teorías gravitacionales (la de Newton, la de Einstein y la de Birkhoff) en los cálculos reales de los fenómenos físicos. ... Durante casi tres siglos la teoría de Newton había estado defendiendo el fuerte, cuando sucedió algo tremendamente significativo. Einstein, el gran iconoclasta, llegó para hacerle un agujero tremendo.
¿Cómo? En 1905, en su majestuosa Teoría Especial de la Relatividad, proporcionó la llave que abre la puerta a una explicación completa de todos los fenómenos relacionados con la luz, la electricidad y el magnetismo. Esto inició la mayor agitación en el ámbito de la ciencia. Obligó a los estupefactos científicos a arrojar por la borda un montón de nociones newtonianas sobre el espacio y el tiempo: la forma en que caen los cuerpos, la forma en que los planetas -incluido aquel en el que vive esa criatura constructiva y destructiva el HOMBRE- se mueven alrededor del sol, y la forma en que los cometas mover.
Déjame darte un ejemplo de lo que esto significa.
Supondremos que un astrónomo en la Tierra está barriendo los cielos con su telescopio en 1957 y es testigo del estupendo espectáculo de la explosión de una estrella. Hace cálculos y descubre que la catástrofe celestial realmente tuvo lugar allá por 1945, el 6 de agosto, a las 8:15 a. m. Éste, se recuerda, fue el momento exacto en que la bomba atómica destruyó Hiroshima.
En otro planeta, digamos Venus, otro astrónomo observa tanto la explosión de una estrella como el bombardeo de Hiroshima. Según Newton, descubre que sucedieron simultáneamente. Pero según Einstein, sus cálculos demuestran que una catástrofe ocurrió antes que otra, porque Venus se mueve con respecto a la Tierra en la que se encuentra el primer astrónomo.
Todo muy bien. Pero cuando en 1916 Einstein estableció su Teoría General de la Relatividad, quedó completamente expuesto, y quiero decir completamente abierto, a una avalancha de críticas. ¿Por qué? Porque no es la continuación lógica de su Teoría de la Relatividad Especial. Chocan de manera muy inarmónica.
En la Relatividad Especial, Einstein supone que el espacio no está distorsionado. Pero obsérvese que en la Relatividad General, para explicar los movimientos curvos de los planetas, se supone lo contrario: un espacio curvo. Durante años, Einstein y sus colaboradores, trabajando en la teoría del campo unificado, han intentado casar estas teorías rebeldes, pero aún no han logrado que duerman en la misma cama.
Y luego, en 1942, con el estallido de un maremoto, surgió la Nueva Teoría Gravitacional de mi venerado amigo Birkhoff.
Cielos, cómo sacudió el barco científico de punta a punta. Su brillante lógica hace comprensible cada fenómeno que Newton y Einstein no pueden entender; como por ejemplo, el movimiento de una estrella alrededor de otra, fenómeno incapaz de explicarse correctamente en ninguna de las otras teorías.
Apreciará su grandeza si tiene en cuenta que Birkhoff toma la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein y la desarrolla de modo que el nuevo sistema explique todos los fenómenos relacionados con la luz, la electricidad, el magnetismo, la caída de los cuerpos, los planetas en movimiento y los cometas. En una palabra, ofrece una única explicación unificada de fenómenos extremadamente diversos.
La teoría de Birkhoff supone que la atracción que el sol ejerce sobre la Tierra y todos los demás planetas viaja con la velocidad de la luz a través del espacio; que la atracción de la Tierra sobre la Luna tiene la misma velocidad. Además, la atracción gravitacional que ejerce un cuerpo sobre otro depende de las velocidades con las que ambos se mueven. Estos dos son los rasgos característicos de la teoría de Birkhoff.
¿Cuáles son sus ventajas sobre la de Einstein? Sus matemáticas son mucho más simples. Es más coherente con el sentido común: no introduce propiedades tan peculiares como el espacio curvo y un universo cerrado y finito.
Cuando Birkhoff comenzó a trabajar con científicos mexicanos (llegó a la Universidad Nacional de México en 1943 como profesor invitado, enviado por el Departamento de Estado de Estados Unidos), su Teoría aún carecía de una base matemática rigurosa. A esta tarea se abocó mi colega Barajas Celis, actual director de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de México.
Les pediré que se imaginen abandonados con un científico en el espacio entre las estrellas, muy por encima de la estratosfera, en una nave espacial cerrada, sin propulsión. Notarás que es atraído por la estrella más cercana y se mueve con un movimiento acelerado. Esto lo hace de acuerdo con el Principio de Equivalencia de Einstein: ¡que las estrellas se atraen entre sí!
Con enorme satisfacción Barajas Celis demostró que este Principio es igualmente válido en la Teoría de Birkhoff; De esta manera sentó una sólida base matemática para el nuevo sistema científico.
Mientras tanto, yo mismo estaba haciendo un poco de carpintería matemática, trabajando en otra aplicación de la teoría de Birkhoff a los fenómenos astronómicos.
En una brillante noche de verano, cuando miras a nuestros vecinos celestes a simple vista, puedes pensar que estás viendo estrellas individuales. Estarás en un error. En realidad, alrededor de un tercio de estos cuerpos aparentemente únicos resultan ser sistemas de dos, tres o más estrellas que giran unas alrededor de otras.
Descubrí que en el caso de un sistema de dos estrellas, la línea que une los dos cuerpos brillantes, cuando están más cerca el uno del otro, gira lentamente en un plano. Este fascinante fenómeno se llama en el lenguaje astronómico "rotación de la línea absidal". Así que ahora, con las herramientas matemáticas proporcionadas por la teoría de Birkhoff, tuve el honor de resolver "el problema de los dos cuerpos" de calcular completamente los movimientos de los sistemas de dos estrellas.
Debo añadir que en la teoría de Einstein es imposible resolver el problema de los dos cuerpos excepto haciendo suposiciones muy descabelladas.
Nuevamente, utilizando la teoría de Birkhoff como brújula, estudié los movimientos de las galaxias del universo.
Eres un observador de estrellas aficionado, ¿no? Entonces, para ti, esos puntos de luz celestiales pueden parecer dispersos al azar, como si fueran sacudidos de un mantel cósmico. Por el contrario, están agrupadas en sistemas de galaxias. No se trata de asuntos insignificantes. ¡La galaxia a la que tiene el honor de pertenecer nuestro Sol, con su tren de planetas, contiene aproximadamente doscientos mil millones de estrellas!
Como se ve desde nuestra galaxia, todos los demás están huyendo de nosotros.
La luz, que viaja a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo, tarda 500.000.000 de años en atravesar el inconcebible abismo que separa la galaxia más lejana jamás fotografiada hasta nuestra Tierra. Esta galaxia, que no parece querer estar en las proximidades de un planeta que disfruta de una guerra mundial, y algunas menores, cada pocos años, se aleja de nosotros a la respetable velocidad de 20.000 millas por segundo.
[Nota de EFR. Esto fue escrito en 1956. En 2023 observaremos galaxias con el Telescopio Espacial James Webb cuya luz ha tardado casi 14.000.000.000 de años en llegar hasta nosotros. Hoy estas galaxias estarán alrededor 35x1022 km de nosotros.
Deseo señalarles que la teoría de Einstein no puede decir sin la ayuda de observaciones si las galaxias se están alejando de nosotros o acercándose a nosotros. Pero no ocurre lo mismo con la teoría de Birkhoff. Predice rotundamente su movimiento de alejamiento entre sí y excluye cualquier movimiento de aproximación.
Encontré las leyes del movimiento de las galaxias y de los "fotones". Estos últimos son los portadores de energía luminosa. Usted se da cuenta, ¿no es así? de que las necesidades de espacio de los átomos y los electrones son extremadamente modestas. ¡Los de fotones lo son aún más! Los fotones son "corpúsculos" que atraviesan las gigantescas distancias que nos separan de otras galaxias y permiten a los astrónomos y físicos captar e interpretar fragmentos vitales de "noticias" que fluyen constantemente desde sistemas estelares distantes.
Como puedes comprender, fue con el mayor placer que presenté mis hallazgos a mi amigo Erro. Este distinguido astrónomo comparó mis conclusiones con el material de observación recopilado durante muchos años por astrónomos de todo el mundo. Para su sorpresa, encontró una completa concordancia entre mis juicios teóricos y los datos observacionales. Por desgracia, a Birkhoff, que murió en noviembre de 1944, se le negó la emoción de presenciar la confirmación de esta fase de su teoría trascendental por parte de Erro y de mí. Las repercusiones de aquel dramático acontecimiento, que tuvo lugar en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en 1946, todavía reverberan en el mundo científico.
Como invitado del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Princeton en diciembre de 1944, me sentí tremendamente complacido cuando Einstein me invitó a venir a discutir la teoría de Birkhoff.
Durante todo el camino hasta la casa de Einstein seguí pensando en Birkhoff. ¡Qué pérdida irreparable para el mundo morir a los sesenta y dos años, en el cenit de sus poderes creativos! Los científicos mexicanos estábamos eternamente en deuda con él. Había estimulado nuestras habilidades y se ganó nuestra admiración y amor al compartir libremente con nosotros su vasto acervo de conocimiento original.
Una criada me acompañó a la biblioteca. Einstein me saludó con una sonrisa y una mirada penetrante pero amigable. Después de un intercambio de cortesías, Einstein comentó cordialmente:
Creo que la principal diferencia entre el punto de vista de Birkhoff y el mío reside en lo que consideramos la explicación científica de un sistema físico. Ahora bien, ¿cuál es tu opinión sobre este asunto, Graef?
"Bueno, consideremos un ejemplo concreto, digamos el sistema solar", respondí. "Creo que una persona que tiene un conjunto de fórmulas que le permiten predecir con precisión el futuro del sistema solar ha explicado completamente ese sistema".
Con esto, si son tan amables de seguirme, quiero decir que alguien que comprenda plenamente el sistema solar puede predecir infaliblemente las posiciones de la Luna, Marte, Venus, Júpiter, Saturno y los demás planetas, en cualquier hora determinada de cualquier lugar. fecha futura.
Einstein no pudo ocultar su impaciencia. "¿De verdad crees que lo que afirmas es toda la explicación que hay?"
"Sí. Para nosotros una explicación no es más que un orden de fórmulas que permiten predecir el futuro."
Einstein no estuvo de acuerdo vehementemente. "El conjunto de fórmulas, que para usted es todo lo que hay para una explicación, tiene que ser consistente con la filosofía de la naturaleza para ser una explicación verdadera. De lo contrario, es sólo un dispositivo conveniente para predecir el futuro de un sistema, pero no da una idea real de su naturaleza."
Este pronunciamiento me hizo sonreír. Me recordó que durante más de dos mil años, un pensador tras otro había intentado crear un sistema de ideas que encarnara en una doctrina única y armoniosa todas las explicaciones de la naturaleza. Cada uno de ellos, a su vez, había caído en ruinas cuando un descubrimiento científico posterior se convirtió en la partera que creó un sistema completamente nuevo.
Y cada uno de ellos había sido considerado "la filosofía de la naturaleza" en los días de su aceptación.
En este punto casi me eché a reír al pensar en "la filosofía de la naturaleza" que existía en el momento de la publicación de la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein. Tuvo que someterse a una importante operación quirúrgica para adaptarse a las nuevas y revolucionarias ideas sobre el tiempo y el espacio que introdujo Einstein. Realmente es sorprendente, me dije, que el científico que precipitó la mayor revisión de "la filosofía de la naturaleza" adopte la posición de que su sistema de ideas es algo inmutable, inmutable, a lo que las teorías físicas deben ajustarse.
Por lo tanto, con viva curiosidad le pregunté: "Profesor Einstein, ¿cómo exactamente esta filosofía de la naturaleza descarta, en su opinión, la teoría de la gravitación de Birkhoff como explicación del sistema solar?"
Einstein dijo: "Para Newton, la causa fundamental de los movimientos curvos de los planetas era el propio Sol. La gran masa del Sol, en el centro del sistema, atrae hacia sí los cuerpos celestes cercanos. De ahí la presencia de un La masa en el espacio es la causa de la fuerza que impulsa a los planetas a seguir su curso".
"Pero la física contemporánea", prosiguió, "ha abandonado este punto de vista. Hoy consideramos la fuerza como primaria, como más fundamental. El físico puede medir esta fuerza directamente, como lo hace en la Tierra. La ciencia contemporánea prefiere considerarlas "Las entidades físicas, los planetas, son fundamentales; como causas que pueden observarse y medirse directamente. Y prefiere pensar en entidades que no pueden medirse ni observarse directamente, como el sol, como derivadas o secundarias."
Einstein hizo una pausa para asimilar sus palabras y luego: "Como ve, Graef, una teoría construida para explicar el sistema solar tiene que comenzar con el campo de fuerzas, los planetas. La masa del sol en sí es una cantidad derivada porque, como ya he señalado, no se puede observar ni medir directamente. Las cantidades primarias, los planetas, son las fuerzas que apuntan todas hacia un centro. Consideramos que en ese punto, el centro, hay algo singular que llamamos " masa del sol."
"Esta masa, como comprenderás, Graef, se obtiene calculándola a partir de los planetas: las fuerzas medidas".
"Pero en la teoría de Birkhoff", Einstein sacudió la cabeza, "la causa fundamental de la gravitación es un líquido. Su punto de vista es un paso atrás. Vuelve a una cantidad inobservable e inmensurable como causa de la gravitación". Sacudió de nuevo su leonina cabeza con desaprobación y luego, con una sonrisa, añadió: "Mientras que, en mi teoría, la masa del Sol se deriva y se calcula a partir del movimiento observado y mensurable de los planetas".
Debo decirles que se refería a la suposición de Birkhoff de que toda la materia está formada por un fluido elemental llamado "fluido perfecto de Birkhoff".
Miré a Einstein y pensé indignado, ¡qué! ¿La configuración de Birkhoff es un paso atrás? Controlando mi emoción, respondí:
"Profesor Einstein, no creo que siempre se pueda descartar el regreso a viejas ideas diciendo: eso es un paso atrás. Considere la teoría de la luz. Para Newton, un cuerpo brillante emite partículas que son portadoras de energía luminosa, y que provocan la sensación de luz al incidir en el ojo humano."
Me refería, como comprenderá, a la teoría de Newton de que la luz consiste en pequeños cuerpos que se mueven tremendamente rápidos -los corpúsculos ya mencionados- que son emitidos por la fuente de luz.
Continué: "Esta teoría fue seguida por la teoría ondulatoria de Huygens: que un cuerpo brillante emite ondas que causan la sensación de luz cuando inciden en el ojo humano. La teoría ondulatoria, no hace falta que le diga, profesor Einstein, está completamente derrotada. la teoría corpuscular durante la vida de Newton y se mantuvo firme hasta nuestro siglo".
Con creciente emoción continué: "Ahora planteo una cuestión de primera importancia. ¿Quién es el principal responsable de que volvamos a los corpúsculos como portadores de energía luminosa?" Hice una pausa y miré a Einstein directamente a los ojos. Levantando el dedo índice lo señalé acusadoramente. "¡Usted, profesor Einstein, es el hombre! Sin embargo, nadie puede objetar ahora el uso del fotón en física".
El fotón, permítanme repetirlo, es un corpúsculo. Einstein descubrió el efecto que provocan los fotones cuando inciden sobre los metales. Este, llamado "efecto fotoeléctrico", es la razón principal para aceptar la existencia de fotones en la ciencia moderna.
Con entusiasmo proseguí con: "El paso atrás que usted dio ha sido en realidad un gran paso adelante en física. Pero, profesor Einstein, si hubiera aplicado el argumento de "la filosofía de la naturaleza", entonces el actual, que ahora utiliza. En contra de la teoría de Birkhoff, nunca lo habrías logrado."
"Ah, Graef", dijo, "el fotón, aunque es un corpúsculo, no es como un guijarro que se puede tirar por la ventana. Hay una gran diferencia entre mis fotones y las partículas de Newton".
Al instante repliqué: "Profesor Einstein, el líquido de Birkhoff, aunque es líquido, no se puede beber como una Coca-Cola. Hay una enorme diferencia entre el líquido perfecto de Birkhoff y el líquido real". ... En ese momento me di cuenta de que nuestros puntos de vista eran irreconciliables.
Einstein se levantó y me dio unas palmaditas en el hombro con buen humor. "Graef", dijo amablemente, "eres un rebelde nato. Te deseo mucha suerte. Adiós". Y nos dimos la mano de todo corazón.
Y ahora esa mente incomparable está en silencio por la eternidad. ... Ah, amigo mío, ¿cuándo el mundo volverá a ser testigo de su igual?
Nota del editor:
Hemos comprobado que sólo una minoría de físicos defiende las opiniones de Birkhoff frente a las de Einstein. Sin embargo, pensamos que muchos lectores estarían interesados en esta historia humana del difunto profesor Einstein, ya que ilustra, entre otras cosas, su urbanidad al abordar la controversia científica. Las siguientes observaciones del Profesor Peter G. Bergmann, Departamento de Física de la Universidad de Syracuse, deberían servir para situar el tema de este artículo en la perspectiva científica adecuada:
El profesor Graef Fernández relata en este encantador relato una de las innumerables discusiones que el profesor Albert Einstein ha mantenido con científicos y profanos por igual sobre los objetivos últimos y las nociones más fundamentales de la investigación científica. Nunca ha tomado muy en serio la teoría de Birkhoff, porque no proporciona lo que él habría considerado una teoría unificada de la gravitación y la electrodinámica, lógica y estéticamente satisfactoria. Esta opinión se formó en conversaciones personales con Birkhoff y, como vemos, con los defensores de las ideas de Birkhoff.
(De https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Extras/Graef_Einstein/ )