Esta ponencia ha sido desarrollada por el profesor Manuel Lozano Leyva ( Catedrático de Física Atómica Molecular y Nuclear de la Universidad de Sevilla) en la Escuela de Verano "Ortega y Gasset" de la Universidad Internacional Menendez Pelayo - UIMP 2008 en el Palacio de la Magdalena, Santander

1. Cuatro artículos que definieron un siglo Universidad Internacional Menéndez Pelayo 18 agosto 2008 Manuel Lozano Leyva

2. La visión del mundo a finales del XIX: La electricidad: El átomo: La termodinámica: La radiación: Las fuerzas de la naturaleza: La tecnología:

3. Las instituciones científicas europeas La Royal Society La Academie Fran ç aise Las universidades alemanas

4. Un tipo oscuro llamado A. Einstein Infancia extraña Adolescencia fracasada Juventud vaga Madurez prematura y atormentada

5. Mileva Maric

6. El oficinista de Berna

7. Annalen der Physik

8. Un autor desconocido de filiación extraña:

9. ¡ 1905 ! Marzo: Mayo: Junio: Septiembre: “ Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt” “ Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen” “ Zur Elektrodynamik bewegter Körper” “ Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig? ”

10. Primer artículo: El Efecto Fotoeléctrico Hipótesis del fotón: la luz se comporta como constituida por partículas de energía E=h ν , denominadas fotones. “ I spent ten years of my life testing Einstein’s theory. Contrary to all my expectations, I was compelled in 1915 to assert its unambigous verification in spite of its unreasonableness, since it seemed to violate everything we knew about the interference of light”. Millikan (1948) Potasio: 2 eV necesarios para emitir electrones No electrones Energía del electrón emitido:

11. Una aplicación actual:

12. Segundo artículo: El Movimiento Browniano Explicación de Einstein: “Si partículas pequeñas pero visibles estuvieran inmersas en un líquido, el bombardeo irregular de los átomos invisibles del líquido les provocarían a esas partículas trayectorias aleatorias” Consecuencias: Primera visualización de la existencia de los átomos desde los griegos. Desarrollo de la teoría cinética.

13. Tercer artículo: La Teoría de la Relatividad (Especial)

14. Galileo (1564-1642) Newton (1642-1727) Descripción del movimiento: sistemas de referencia Sistemas de referencia inerciales Son aquellos sistemas en los cuales se cumple el principio de inercia: “un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme”. Todos los sistemas inerciales se mueven unos respecto a otros con velocidad constante. Leyes clásicas de la mecánica

15. Todas las leyes de la física (mecánica) son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales. Todos los sistemas inerciales son equivalentes. Ningún experimento puede indicarnos qué sistema está realmente en reposo y cuál se mueve. No existe el sistema en reposo absoluto. Sistema de referencia inercial Sistema de referencia inercial Principio de Relatividad de Galileo y Newton

16. x’=x-ut t’=t Velocidad en ambos sistemas: v’=v-u Las longitudes de los objetos y el transcurso del tiempo son idénticos para todos los sistemas inerciales Principio de relatividad: “las leyes de la mecánica no cambian con las transformaciones de Galileo”. 5 km/h 30 km/h Velocidad relativa = 25 km/h Transformaciones de Galileo

18. EXPERIMENTO DE MICHELSON Y MORLEY La velocidad de la luz medida era exactamente la misma en todas las direcciones. Contradicción con las transformaciones de Galileo. Física a finales del siglo XIX: conflicto entre las teorías de Newton (mecánica) y Maxwell (electromagnetismo) Las leyes del electromagnetismo (ecuaciones de Maxwell) SÍ se modifican frente a las transformaciones de Galileo.

19. POSTULADOS FUNDAMENTALES Principio de relatividad: todas las leyes de la física (mecánica y electromagnetismo) son las mismas en todos los sistemas inerciales. Principio de la constancia de la velocidad de la luz: la velocidad de la luz en el vacío, c , es siempre la misma independientemente del sistema de referencia inercial considerado. Pulso de luz Para ambos observadores el pulso va a 300 000 km/s Teoría de la Relatividad de Einstein

20. H.A. Lorentz (1853-1928) Concorde u = 2000 km/h  = 1.000000000 Velocidad de la Tierra u = 30 km/s  = 1.000000005 Muones (partículas) u = 0.9994 c  = 28.8718 Las transformaciones de Lorentz

21. Sucesos simultáneos son los que ocurren al mismo tiempo. Pero, ¿cómo podemos afirmar que dos sucesos que ocurren en lugares muy alejados son simultáneos? Todos los observadores en un mismo sistema de referencia inercial pueden sincronizar sus relojes. ¿Qué sucede para un observador en otro sistema inercial? “ Sucesos simultáneos para un observador no lo son necesariamente para otro”. Medida del tiempo. Simultaneidad

22. ¿Tiene un reloj en movimiento relativo el mismo periodo que otro reloj idéntico, pero en reposo? Dos observadores en el mismo sistema de referencia inercial pueden sincronizar sus relojes ¿QUÉ SUCEDE SI LOS OBSERVADORES ESTÁN EN SISTEMAS INERCIALES DISTINTOS? El astronauta ve a la luz viajar una distancia 2D El observador en tierra ve a la luz viajar una distancia 2s Dilatación del tiempo

23. La longitud de un cuerpo en movimiento se reduce en la dirección del movimiento L = L 0 /  “ Las medidas de longitud que hace un observador están contraidas respecto a las que hace otro en movimiento relativo” Contracción del espacio

25. Dos gemelos (Alberto y Carlos) de 30 años se despiden. Alberto inicia un viaje a Vega situada a 26 años-luz de la Tierra y regresa. La velocidad de la nave es u =0.98 c. ¿Cómo se encuentran ambos hermanos al reunirse? Para Carlos (en la Tierra) han transcurrido unos 53 años, es decir, tiene 83 años. Por el contrario, para Alberto (en la nave) han pasado unos 10 años y medio. Tiene sólo 40 años. El viajero regresa más joven que su gemelo Paradoja de los gemelos

26. Segunda ley de Newton: F = m a La masa varía con la velocidad (depende del sistema inercial) m =  m 0 E = m c =  m 0 c 2 2 Equivalencia masa-energía Aumento de la masa con la velocidad Masa a 0% de la velocidad de la luz = 10 kg Masa a 99,5% de la velocidad De la luz = 100 kg Cuarto artículo: Masa y energía en la relatividad

27. Una terrible consecuencia:

28. … y una consecuencia bella:

29. ¡Loor y gloria al héroe! ¡… por el efecto fotoeléctrico !

30. La obra magna de A. Einstein: La Teoría General de la Relatividad

31. Masa y energía en el espacio-tiempo

32. Consecuencia comprobable: la luz se curva en la vecindad de grandes masas

33. Consecuencias inquietantes: agujeros negros… … y agujeros de gusano

34. Exilio, fama y… decadencia Según la relatividad, el vacío no existe Salvo en algunos cerebros

35. Ensalzado como icono del siglo XX Menospreciado: Charles Chaplin Despreciado: Hans Einstein Odiado: sus hijos

36. Albert Einstein fue, probablemente, el hombre más influyente del siglo XX y un pacifista capaz de escribir: “ Me opongo al uso de la fuerza bajo cualquier circunstancia excepto para enfrentarse a un enemigo que persiga la destrucción de la vida como un fin en sí mismo”