Este mes marca exactamente 100 años desde que Albert Einstein presentó el primer documento que describe completamente la teoría general de la relatividad. Fue a la vez impresionante y revolucionario.

En pocas palabras, la gravedad es una propiedad geométrica del espacio-tiempo que se permite curvar. Era como mirar el mundo de Newton a través del fondo de un vaso.

La relatividad general se basa en las ecuaciones de campo de Einstein, que describen la relación entre la geometría de una descripción cuatridimensional del espacio-tiempo y el momento de energía contenido en ese espacio–tiempo.

La curvatura del espacio-tiempo es causada por la masa; cuanta más masa, más espacio-tiempo se curva. Esta curvatura puede inducir desviaciones o retrasos en la propagación de la luz.

Incluso cerca de casa, nuestro sol, no tan masivo como las estrellas, alterará el camino de la luz cerca de él. La teoría de Newton predice una desviación de la luz de 0.875 segundos de arco en la extremidad del sol, mientras que la relatividad predijo una desviación de 1,75 segundos de arco. Observaciones durante eclipses solares totales de campos estelares de fondo confirmaron el valor de Einsteins.

Incluso si Einstein hubiera muerto poco después de su trabajo sobre la relatividad general, todavía sería considerado por muchos hoy en día como el físico más grande que haya existido, y quizás incluso el científico más grande.

Hacia una teoría unificada de campos

Sin embargo, mientras continuó trabajando en muchos problemas hasta su muerte en 1955, se le describe regularmente como un fracaso en un área en particular: the unified field theory (en inglés).

A partir de la década de 1920, Einstein intentó desarrollar una teoría unificada que fusionara la relatividad general y el electromagnetismo, representando las dos únicas fuerzas conocidas que existen.

Tal teoría describiría un solo campo en el que todas las fuerzas están mediadas y las propiedades de todas las partículas, que en ese momento eran solo electrones y protones, con el neutrón no descubierto hasta 1932, podrían deducirse.

Aparecieron otros jugadores en la misión. Theodor Kaluza demostró que si el espacio-tiempo tenía cinco dimensiones, entonces cuatro dimensiones podrían reflejar la relatividad general, y una podría representar el electromagnetismo. En el floreciente mundo cuántico de mediados de la década de 1920, Oskar Klein redujo la 5a dimensión de Kaluza a compacta, en cierto sentido ofreciendo una interpretación mecánica cuántica.

Einstein se basó en otro trabajo si podía ayudar a su causa. Incluso miró variaciones a la base matemática exitosa de la relatividad general. Se informa ampliamente que no apoyó la mecánica cuántica, pero la promovió (¿la sufrió?) siendo un derivado de una eventual teoría unificada.

Fuertes desarrollos

De alguna manera, su enfoque matemático obstaculizó su aceptación de los principales descubrimientos en curso en la física, como la mecánica cuántica. El descubrimiento de dos nuevas fuerzas, además de la gravedad y el electromagnetismo, las fuerzas nucleares fuertes y débiles, también hizo que su trabajo de un campo unificado basado solo en dos fuerzas fuera inalcanzable.

Los protones y neutrones de los núcleos atómicos tenían que mantenerse unidos por una fuerte fuerza de atracción. Los mesones, la fuerza portadora de partículas para la fuerza nuclear fuerte, fueron descubiertos experimentalmente en 1947. Enrico Fermi en 1933 trató de explicar la desintegración beta, que era una transmutación radiactiva entre protones y neutrones. Estaba relacionado con una fuerza nuclear débil.

Finalmente, Sheldon Glashow, Steven Weinberg y Abdus Salam anunciaron una teoría unificada del electromagnetismo y la fuerza nuclear débil en 1968. Su teoría electrodébil postulaba las partículas portadoras de fuerza débil-bosones W y Z-que fueron descubiertas en la década de 1980.

Ahora sabemos que todas las fuerzas, aparte de la gravitación, están relacionadas matemáticamente, aunque con algunas diferencias en los fenómenos.

Esfuerzos actuales en un campo unificado

El camino principal hacia la unificación en las últimas tres décadas ha sido la teoría de cuerdas. Dos formas de teoría de cuerdas tienen diez y veintiuna dimensiones respectivamente. En un extraño paralelo, la miniaturización o compactación de muchas dimensiones en la teoría de cuerdas es el equivalente moderno de la cuantificación de una 5a dimensión por Klein.

A pesar de su escaso poder predictivo, y los críticos que atacan su relación con un multiverso, no hay otras áreas hacia la teoría de unificación que parezcan tan fructíferas como la teoría de cuerdas.

Durante treinta años, una teoría unificada demostró ser un digno oponente de Einstein. Trabajó en ello incluso en su penúltimo día en el Hospital de Princeton. J. Robert Oppenheimer fue más tarde poco halagador,

Durante todo el final de su vida, Einstein no hizo nada bueno. Dio la espalda a los experimentos para darse cuenta de la unidad del conocimiento.

…y la envidia,

por supuesto, me hubiera gustado ser el joven Einstein. Esto no hace falta decirlo.

Parece existir un consenso: en años posteriores, Einstein trabajó con anteojeras matemáticas, inmune a los descubrimientos relevantes, e incapaz de cambiar su método de investigación.

Como escribió James Joyce:

Un hombre de genio no comete errores. Sus errores son volitivos y son los portales del descubrimiento.

Fracaso y error son palabras duras. A menudo son los precursores del descubrimiento. El campo unificado era el némesis de Einstein por una variedad de razones. A pesar de esto, muchos envidiaban su genio temprano y deberíamos centrarnos en esto especialmente en este año centenario de la mayor revolución de la física.