Si preguntàrem a peu de carrer pel nom d'un científic, les respostes es repartirien majoritàriament entre Albert Einstein, Marie Curie, Isaac Newton, Stephen Hawking i científics locals, com Santiago Ramón y Cajal, o apareguts al cinema, com Robert Oppenheimer.
Segons algunes enquestes, els quatre primers es quedarien amb aproximadament entre el 60 % i el 90 % de les respostes i Albert Einstein eixiria guanyador, per golejada.
Ara bé, si preguntàrem a continuació per què coneixen a Einstein, la immensa majoria dels enquestats respondrien la teoria de la relativitat!, encara que no saberen de què tracta tal teoria… Estarem d'acord que Einstein va contribuir al progrés de la ciència amb este assoliment, encara que també ho va fer en altres àmbits, menys coneguts i de gran importància en el nostre dia a dia.
Quatre articles pioners
En 1905, abans de donar a conéixer la seua teoria més reconeguda, Albert Einstein va publicar quatre articles mereixedors, cada un d'ells, del premi Nobel:
- Sobre un punt de vista heurístic sobre la producció i transformació de la llum, en el qual va proposar els quants d'energia i va explicar el efecte fotoelèctric.
Sobre el moviment de xicotetes partícules suspeses en un líquid estacionari, segons ho requerix la teoria cinètica molecular de la calor, en el qual va proporcionar evidència empírica de la realitat de l'àtom i va donar crèdit a la mecànica estadística, una branca de la física relegada en aquells dies.
Sobre l'electrodinàmica dels cossos en moviment, avançada de la seua gran teoria, en el qual Einstein va conciliar les equacions de Maxwell de l'electromagnetisme i les lleis de la mecànica clàssica: va proposar la velocitat de la llum com la màxima velocitat assolible, només accessible per als fotons.
Depén la inèrcia d'un cos del seu contingut d'energia?, en el qual Einstein va deduir l'equació més famosa de tots els temps o, almenys, la més reproduïda en samarretes i tasses de desdejuni. L'equivalència entre la massa d'un cos en repòs i l'energia en què pot convertir-se: E=mc².
Semblen resultats importants i ho són. Però de què ens servix tot això a la gent del carrer?
Sincronització de rellotges
Cada vegada que algú obri Google Maps o el navegador del cotxe, el bon funcionament del GPS depén directament de la teoria de la relativitat d'Einstein.
Els satèl·lits que formen el sistema GPS es mouen molt de pressa i es troben lluny de la superfície terrestre, on la influència gravitatòria de la Terra és menor. Einstein va descobrir que el temps no avança al mateix ritme en qualsevol circumstància: la gravetat i la velocitat de l'objecte el modifiquen. Els rellotges dels satèl·lits, per tant, tendixen a avançar-se o retardar-se respecte als que hi ha en la superfície de la Terra.
El sistema GPS corregix este efecte aplicant les equacions de la relativitat especial i general. Si no ho fera, el posicionament tindria errors de diversos quilòmetres al cap d'un sol dia. De la mateixa manera, la infraestructura d'internet i de les telecomunicacions modernes depén d'una sincronització extremadament precisa entre rellotges distribuïts per tot el planeta, molts d'ells també en satèl·lits.
Si no es corregiren estos rellotges d'acord amb la relativitat general, les xarxes elèctriques, els pagaments electrònics, la navegació aèria i la pròpia internet patirien fallades importants.
Cada connexió, cada videotelefonada i cada transacció bancària es beneficia, sense que ho notem, del mode en què Einstein va canviar la nostra comprensió del temps i de la gravetat.
Panells solars: qüestió de fotons
Els panells solars moderns funcionen gràcies a l'efecte fotoelèctric, que va ser explicat per Einstein en 1905 –va ser este mèrit el que es va premiar amb el Nobel en 1921–.
Va plantejar que la llum està formada per paquets d'energia anomenats fotons i que, quan un fotó amb suficient energia colpeja uns certs materials, pot arrancar un electró de la seua superfície. Eixa expulsió d'electrons és el que genera corrent elèctric en una cèl·lula solar.
Tot panell fotovoltaic domèstic, tot fanal solar i cada xicotet carregador solar portàtil es basen exactament en el procés que este científic va descriure: llum que allibera electrons i electrons que generen electricitat.
Videotelefonades i pantalles digitals
La fotografia digital, les càmeres dels mòbils, les webcams i pràcticament qualsevol sistema modern de captura d'imatges funcionen també gràcies al mateix efecte. En els sensors CCD i CMOS, que substituïxen a la pel·lícula fotogràfica clàssica, cada punt de la imatge és una minúscula cel·la que allibera electrons quan rep llum.
Eixe alliberament és mesura electrònicament i convertida en una imatge digital. El principi físic darrere de cada foto, vídeo o videotelefonada quotidiana és exactament el que Einstein va descriure en 1905.
Làsers grans i xicotets
Els làsers, que hui dia apareixen en molt diverses aplicacions, funcionen seguint un mecanisme que va predir Einstein: la emissió estimulada. En un article de 1917, va aventurar que un àtom podia ser “forçat” a emetre llum idèntica a la qual rebia, creant un feix de llum extremadament pur, concentrat i òpticament coherent.
Dècades després, esta predicció es va convertir en el principi de funcionament del làser. Hui dia, trobem làsers en lectors de codis de barres en el supermercat, en ratolins òptics, en impressores làser, en reproductors de CD, en fibra òptica per a internet i en alguns procediments mèdics.
Medicina nuclear
L'energia nuclear i diverses tècniques mèdiques modernes depenen de l'equació E=mc². Eixa relació establix que una xicoteta quantitat de massa tanca una enorme quantitat d'energia.
La comprensió d'este vincle va permetre explicar el funcionament dels nuclis atòmics i va obrir el camí als reactors nuclears, però també a usos mèdics essencials, com la radioteràpia o les exploracions PET (tomografia per emissió de positrons), que permeten diagnosticar malalties detectant xicotetes quantitats de radiació procedent de desintegracions atòmiques.
Encara que no siga una cosa que una persona use directament cada dia, sí afecta profundament a la salut pública i al tractament de milions de pacients al voltant del globus.
En definitiva, cada vegada que algú rep un radiodiagnòstic o un tractament basat en física nuclear, consulta un trajecte en el seu GPS o càrrega el seu telèfon mòbil amb un panell solar, està aprofitant d'algun mode una de les idees d'Albert Einstein.
Francisco José Torcal Milla, Professor Titular. Departament de Física Aplicada. Centre: EINA. Institut: I3A, Universitat de Saragossa
Este article va ser publicat originalment en The Conversation. Llija el original.
* ho pots llegir perquè som Creative Commons.
No hay comentarios :