6 | Capítulo 24 LA ÓPTICA, EL ELECTROMAGNETISMO Y LA RELATIVIDAD

Hoy vamos a meternos de lleno en una de las historias más alucinantes de la ciencia. Es una auténtica aventura que conecta la luz, la electricidad y la mismísima estructura del espacio y el tiempo. A primera vista parece una pregunta un poco rara, ¿verdad? O sea, ¿qué tienen que ver la luz de una bombilla, el imán de la nevera y el paso del tiempo? Pues aunque parezcan mundos distintos, vamos a ver que están unidos por una de las revoluciones intelectuales más bestias de la historia. Todo esto arranca en el siglo XIX. una época de máquinas de vapor, de grandes cambios y de unificaciones científicas. Los físicos de la época empezaron a intuir que varias fuerzas de la naturaleza, que hasta ese momento se veían como cosas separadas, eran en realidad distintas caras de la misma moneda. Y aquí es donde empieza nuestro viaje. Vamos a ver como los científicos de aquel entonces fueron capaces de conectar los puntos, de empezar a juntar las piezas de un puzzle cósmico gigantesco. A ver, pensemos cómo estaban las cosas a principios del siglo XIX. Por un lado tenías la electricidad, esa fuerza entre cargas que no se mueven y por otro el magnetismo, esa cosa tan misteriosa de los imanes que se atraen y se repelen. Se estudiaban como dos fenómenos que no tenían nada que ver el uno con el otro. Pero entonces se hizo la luz o mejor dicho se descubrió la conexión. Resulta que las cargas en movimiento, o sea, una corriente eléctrica, creaban un campo magnético a su alrededor y lo más increíble es que funcionaba al revés. Un imán que se mueve podía generar una corriente eléctrica. De repente, boom, ya no eran dos fuerzas, sino una sola, el electromagnetismo. Y bueno, mientras todo esto pasaba, había otra gran batalla científica en marcha. La pregunta era, ¿qué narices es la luz? ¿Es un chorro de partículas, como defendía el Gran Newton, o es más bien una onda, como las del mar? La prueba definitiva llegó en 1801 con el experimento genial de Thomas Jong. Lo que hizo fue hacer pasar luz por dos rendijas muy finitas. Si la luz fueran partículas, vería dos puntos de luz detrás, pero no. Lo que vio fue un patrón de franjas, unas con luz y otras oscuras, y ese patrón de interferencia es la firma inconfundible de una onda. Debate zanzado, la luz era una onda. Y aquí, justo aquí, es donde las dos historias que hemos contado se crozan de una forma absolutamente espectacular. Un físico escocés, James Clerg Maxwell, se puso a jugar con las matemáticas del electromagnetismo. Calculó a qué velocidad se moverían estas nuevas ondas electromagnéticas y el resultado lo dejó de piedra. Coincidía casi a la perfección con la velocidad de la luz. Su conclusión fue tan valiente como acertada. La luz es una onda electromagnética. Y esto que vemos es lo que Maxwell visualizó. Es una especie de danza que se mantiene a sí misma. Un campo eléctrico que cambia crea un campo magnético y ese campo magnético al cambiar crea de nuevo un campo eléctrico y así uno a otro se van empujando por el espacio. Es una idea de una belleza brutal, la óptica y el electromagnetismo unificados. Pero claro, como suele pasar en ciencia, esta victoria tan increíble creó un problema nuevo y además gigantesco. A ver, si la luz es una onda como las del sonido o las del agua, necesita viajar a través de algo, ¿no? Un medio. ¿Y cuál era ese medio en el vacío del espacio? Esta pregunta sumió a la física en una crisis profundísima. La solución que se propuso fue, bueno, hoy nos suena un poco rara. Se inventaron el éter luminífero. Imaginaos una sustancia invisible que no pesa nada. que lo llena absolutamente todo y que está en reposo absoluto. Ese era el éter, el mar cósmico por el que supuestamente navegaban las ondas de luz. Esta idea, por muy ara que parezca, tenía una consecuencia lógica y directa. La Tierra se mueve rapidísimo alrededor del Sol. Así que si nos estamos moviendo a través de ese mar de éter, deberíamos notar una especie de viento, un viento de éter, igual que notamos el aire en la cara cuando vamos en bici. Y se pusieron a buscarlo. Vaya, si lo buscaron. Se diseñaron experimentos super precisos como el famosísimo de Mitchelson y Morley para medir este dichoso viento. Pero el resultado era siempre, siempre el mismo. Cero. Nada, ni rastro del viento de Éter. Era como si la Tierra no se moviera, cosa que era, a todas luces imposible. La física estaba atascada. Y entonces, en 1905, un joven que trabajaba en la oficina de patentes de Berna, un tal Albert Einstein, propuso una solución. Pero no era un pequeño ajuste, era una idea tan radical que iba a poner patas arriba toda la física. Einstein no intentó arreglar la teoría de Letter, hizo algo mucho más bestia, la tiró a la basura. En su famoso artículo de 1905 lo dijo así de claro. Este concepto del éterio para la luz simplemente no hace falta. Es superflu y en su lugar construyó una física totalmente nueva sobre dos ideas, dos postulados muy simples, pero con unas consecuencias tremendas. El primero, que las leyes de la física son iguales para todo el mundo que se mueva a velocidad constante y el segundo, que es el que lo cambia todo. La velocidad de la luz en el vacío es siempre la misma para todos. Da igual si te acercas a la luz o te alejas. Si la mides, siempre te dará el mismo número. Claro, aceptar estos dos principios nos obliga a tirar por la borda algunas de las ideas más básicas que tenemos sobre el mundo. Nos mete de cabeza en una realidad física nueva y, la verdad, bastante extraña. Aquí está el meollo de la cuestión. Pensemos, la velocidad es espacio dividido entre tiempo. Si la velocidad de la luz es constante para todos, pero la distancia que recorre esa luz parece diferente según quien la mire, la única forma de que las cuentas salgan es que el espacio y el tiempo no sean fijos. Tienen que estirarse y encogerse. Y las ecuaciones de Einstein lo demuestran. Cuanto más rápido se mueve algo, más lento pasa su tiempo en comparación con alguien que está quieto. Es la famosa dilatación del tiempo. Y no solo eso, los objetos en movimiento también se acortan en la dirección en la que se mueven. O sea, que el espacio y el tiempo son relativos. La nueva realidad que surge de todo esto es que ya no vivimos en un universo con tres dimensiones de espacio y un tiempo que va por su cuenta, no. Vivimos en un tejido de cuatro dimensiones llamado espacioti tiempo, donde el espacio y el tiempo están unidos para siempre. Y una de las consecuencias más conocidas de esta nueva forma de ver el universo es, cómo no, esta ecuación. lo que nos dice es que la masa y la energía son en realidad lo mismo. Son dos caras de la misma moneda y que con un poquito de masa se puede generar una cantidad de energía brutal. Así que hagamos un repaso rápido de este viaje increíble. Empezamos con JN, que nos dijo que la luz es una onda. Luego vino Maxwell y la unió con el electromagnetismo. La búsqueda frustrada de Letter nos metió en una crisis y finalmente Einstein llegó y lo resolvió todo con su teoría de la relatividad. Es increíble pensar que algo que empezó como un intento de entender la luz y los imanes acabó cambiando por completo nuestra idea de la realidad. La relatividad especial no fue el final de nada, sino el principio de toda la física moderna, la que nos llevó a la relatividad general a la física cuántica y a cómo entendemos el cosmos hoy en día. Y todo esto nos deja con una última pregunta para darle vueltas. Si algo tan fundamental como el espacio y el tiempo resulta que no son absolutos, sino relativos, ¿qué otras cosas de nuestra realidad que damos por sentadas podrían no serlo tanto? Ahí lo dejamos. Gracias por acompañarnos.