ALBERT EINSTEIN: NAVEGANTE SOLITARIO - Colsit

espuesta. Y llega 1905, año en que sucede todo como un milagro: en marzo escribe el trabajo de la
cuantización de la luz y el efecto fotoeléctrico; en abril su tesis doctoral —que hoy en día, 80 años
después, sigue siendo uno de sus trabajos más citados por su interés industrial— en mayo escribe su
primer ensayo sobre la teoría del movimiento browniano; y, aunque parezca increíble, un mes después, en
junio, envía a publicación el trabajo que da nacimiento a la teoría de la relatividad. Y en septiembre de este
mismo año, Einstein expide el manuscrito que contiene la fórmula que relaciona la masa con la energía. En
el ínterin, usa las vacaciones de verano para ir a Yugoslavia y conocer a la familia de su esposa.
Revisaremos los trabajos de 1905 en su orden cronológico, para asomarnos a las teorías que propusiera
Einstein en sus años en Berna.
LOS CORPÚSCULOS DE LUZ
El trabajo sobre la radiación electromagnética, en el que Einstein propone que la luz está constituida por
corpúsculos, más conocido como el trabajo sobre el efecto fotoeléctrico, tiene su origen en un viejo
problema de la física teórica, al que el gran físico alemán Max Planck (1858-1947) había encontrado
solución parcial en 1900, el año de la graduación de Einstein.
El problema en cuestión es el llamado de la radiación de un cuerpo negro, es decir, de un cuerpo que
absorbe toda la luz que cae sobre él. Cuando un cuerpo negro es calentado emite radiación
electromagnética. Algo similar a lo que sucede cuando calentamos un horno y sentimos cómo la radiación
emitida nos quema. Más aún, si lo calentamos a temperaturas muy altas, podemos ver la radiación emitida,
parte de la cual cae en la región visible del espectro. El problema se presentó cuando los físicos se
preguntaron cuánta luz emite un cuerpo negro en las altas frecuencias (cuánta en la azul, cuánta en la
violeta, y cuánta más allá, en el ultravioleta, rayos x, etc., hasta el infinito) y cuánta en las bajas
frecuencias. El problema tiene importancia teórica —por razones que no viene al caso detallar— y grande
fue el desconcierto cuando se encontró que la física clásica (en este caso, la teoría de Maxwell combinada
con la teoría del calor o termodinámica) predice que debe haber mayor radiación conforme más alta es la
frecuencia —debido a que hay muchas más frecuencias altas que bajas y todas tienen iguales posibilidades
de aparecer—. Pero este resultado está equivocado, pues si fuera cierto significaría que prácticamente toda
la radiación sería a frecuencias muy, muy altas, y se observa que éste no es el caso. Por ejemplo, conforme
calentamos el horno, vemos que el color de la luz radiada va cambiando; pasa de rojizo, a rojo subido, a
naranja, a azuloso finalmente, pero no es violeta ni menos aun ultravioleta a cualquier temperatura.
Los físicos del siglo pasado lograron encontrar dos fórmulas para describir parcialmente este fenómeno;
una es la fórmula de Rayleigh, derivada con los métodos de la física, que describe correctamente lo que se
observa a bajas frecuencias pero no a las altas. La otra es la fórmula de Wien, que no tenía justificación
teórica alguna pero ajustaba excelentemente los datos experimentales a altas frecuencias, pero no a las
bajas. Planck se dio a la tarea de entender este problema y en 1900 pudo ofrecer una fórmula
—famosísima, y que lleva su nombre— que describe correctamente los datos observacionales a todas las
frecuencias y a todas las temperaturas. El punto crucial está en que para obtener su fórmula, Planck tuvo
que introducir una hipótesis por demás extraña: la energía electromagnética que absorbe o que emite un
cuerpo negro viene en "paquetes" y sólo se pueden intercambiar paquetes enteros de energía. Como en los
supermercados: se puede comprar uno, dos..., cien kilos de azúcar, pero no kilo y cuarto, por ejemplo. A
estos paquetes de energía electromagnética Planck los llamó cuantos (o quantos; palabra latina que
significa precisamente cuanto). Se considera a este trabajo como la primera piedra de la física moderna y a
Planck, en consecuencia, como el fundador de las teorías cuánticas. Sin embargo, un largo camino tenían
aún los físicos por delante.
El problema se quedó aquí, donde Planck lo dejó, por varios años. Aunque estaba claro que la fórmula de
Planck era correcta, la idea de introducir un elemento tan exótico como el cuanto de energía no convencía
a nadie —de hecho, ni al propio Planck, quien durante varios años hizo un tan inútil como honesto
esfuerzo por rederivar su fórmula sin romper tan bruscamente con los principios clásicos—. Como
veremos más adelante, a finales del siglo pasado todavía no era universalmente aceptada la idea de que la
materia tiene estructura molecular —grandes figuras como Ostwald y Mach consideraban a las moléculas