Programa Nacional de Formación de Medicina Integral Comunitaria.

Capítulo II. Los años en Berna

“Realmente fueron hermosos esos años en Berna”. – Albert Einstein

Einstein vivió en Berna hasta finales de 1990, al mismo tiempo que se preparaba para salir de Berna e ir a tomar su puesto en la Universidad de Zurich, ya había escrito el trabajo en que propone que la luz tiene una naturaleza cuántica (ese trabajo es el que le valiera el premio nobel).

También había descubierto la que probablemente es la fórmula más famosa de la física contemporánea: E = mc2. Einstein habito en el número 49 de la kramgasse, en este departamento vivo Einstein durante 1905.

Einstein estuvo en la oficina de patentes hasta finales de 1909. Logrando ser promovido a experto técnico de segunda clase en 1906. En 1908 intento ser profesor privado en la Universidad de Berna,  Después logro un puesto de profesor privado en la universidad de Zurich en la que no estaría por mucho tiempo.

En 1908 la universidad de Zurich decidió crear la cátedra de física teórica (ahí surge la oportunidad para Einstein), para este puesto habían dos candidatos, el nombrado Einstein y su excompañero de estudios Friedrich Adler (1879-1960), cabe mencionar que el puesto se le ofreció al segundo por simpatías políticas, cuando el joven Adler se entero que Einstein si tendría interés en el puesto, en un acto de lealtad escribió una carta al comité de educación que básicamente decía que: “Si podían tener a alguien como Einstein dando clases, debían de aprovecharlo, pues según Adler sus habilidades como investigador en física no tenían comparación con las de Einstein, también dijo que teniendo a Einstein dando clases se elevaría el nivel de la Universidad y que esa oportunidad no se debía perder por simpatías políticas.¨ Adler tuvo que seguir insistiendo para que le dieran el puesto.

En 1916, durante la primera guerra mundial y dominado por su pacifismo, Adler asesino a el Primer Ministro Austriaco y Einstein se ofreció como testigo de descargo. Esa fue una de las primeras intervenciones de Einstein pacíficamente hablando.

En el año 1905 todo sucede como un milagro, en el mes de marzo escribe el trabajo de la cuantización de la luz y para su tesis doctoral fue el trabajo del efecto fotoeléctrico, después en Mayo escribe sobre la teoría del movimiento browniano y en Junio escribe sobre la teoría de la relatividad, en Septiembre de ese mismo año Einstein escribe sobre la formula que relaciona la masa con la energía.

Los corpúsculos de luz

En este trabajo sobre la radiación electromagnética, Einstein dice que la luz está compuesta por corpúsculos, este trabajo es más conocido como “el efecto foto- eléctrico, este problema de la física teórica, tuvo una solución parcial en el año de 1900 y fue parcialmente resuelto por el científico alemán Max Planck (1858-1947).

Ahora bien el problema que tenemos es el de la radiación de un cuerpo negro, es decir, sobre algo que absorbe toda la luz que apunta hacia el cuerpo, cuando este tipo de cuerpos sube de temperatura emite radiación electromagnética, Un ejemplo claro de esto, es cuando calentamos el horno pues se siente la radiación o mejor dicho el calor que emana. Otro problema se presento cuando los físicos se preguntaron cuanta luz tenía un cuerpo negro en altas temperaturas, hubo confusión cuando descubrieron que en la física clásica la teoría que había dado Maxwell combinada con la teoría de la termodinámica predecían que debe de haber mas radiación si es más alta la frecuencia, esto es porque hay demasiadas frecuencias altas y demasiadas frecuencias bajas y todas pueden aparecer. Después se dan cuenta de que ese resultado está mal porque si fuera cierto significaría que toda la radiación solo se da a frecuencias altas muy altas y se descubre que no tiene nada que ver.

Los físicos del siglo pasado encontraron dos formulas para explicar este fenómeno, una la creo Rayleiigh que describía lo que ocurría en bajas frecuencias pero no en altas, la otra es de Wien, esta explicaba excelentemente las frecuencias altas pero no las bajas. Planck intento entender este problema y en 1900 pudo dar una formula, está sumamente reconocida, la formula tenía su nombre; para obtener su fórmula Planck debía de hacer una hipótesis que decía que la energía que absorbe o emite un cuerpo negro viene en “paquetes” y estos solo se pueden intercambiar por otros paquetes de energía. A los paquetes de energía electromagnética Planck los llamo cuantos (esa palabra viene de la palabra latina “quantos” y significa cuanto), a este trabajo se le considera como el primero de las teorías cuánticas  por lo tanto planco es el padre de las teorías cuánticas.

El problema se quedo aquí donde Planck lo dejo, aunque la formula era correcta, ni el propio Planck no estaba convencido de que se podía introducir un elemento tan exótico como el cuanto de energía.

Hasta finales del siglo pasado no se aceptaba que la materia tenia una estructura molecular, grandes figuras como Ostwald y Mach pensaban que la moléculas eran este cosas de ficción.

En 1905 Einstein tomo este problema pero él lo vio de una manera totalmente diferente, para esas fechas Einstein había creado una forma de calcular el comportamiento estadístico de de sistemas constituidos por muchos cuerpos, por lo tanto Einstein disponía de herramientas teóricas para resolver el problema, entonces Einstein se pregunto: ¿Qué sucede si aplico mis conocimientos con lo del cuerpo negro?, Einstein tenía dos caminos: estudiar el problema con la fórmula de Rayleigh (la que posiblemente estuviera mal) o estudiarlo con la formula de Planck (con esta fórmula posiblemente hubiera un resultado correcto). Einstein encontró algo llamado “las fluctuaciones de la luz”, después de eso se descubrió que las formulas de Rayleigh y la de Plank eran iguales, pero agregando un término adicional a las fluctuaciones. Todas la piezas del rompecabezas embonan si asimilamos que en el campo electromagnético existen cosas similares a las moléculas de un gas, que tiene pequeños corpúsculos o “paquetes” de luz, cada uno de esos paquetes tienen energía definida y se pueden ver como moléculas, con el curso de los años a estas moléculas se les llamo fotones.

El efecto fotoeléctrico

Einstein probo su hipótesis, si la luz tiene una estructura granular. El efecto foto eléctrico es que algunos materiales al ser expuestos a la luz emiten electrones.

Cuando hubo experimentación se dieron cuenta de que era inaccesible para la física de esa por las propiedades sorprendentes que tenía, entre esas propiedades están las siguientes.

Se observo que cuando se aumenta la iluminación no aumenta la energía de los electrones sino aumenta el número de electrones, también se observo que cada material tiene un color que produce un efecto foto eléctrico. Einstein creo una fórmula para el efecto fotoeléctrico, la formula es: Emax = hf – w. El hf simboliza que la luz está constituida por paquetes de energía, la w es el valor de la energía que pierde el electrón al salir del átomo. Entonces se leería “Energía máxima es igual a la energía en paquetes menos la energía que pierde el electrón al salir del átomo”.

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