Cuatro objetos de uso cotidiano que Albert Einstein ayudó a crear

Albert Einstein es famoso por desarrollar su teoría de la relatividad, con la que revolucionó nuestro conocimiento sobre el espacio, el tiempo y la gravedad del universo. La relatividad también nos demostró que la materia y la energía son apenas dos formas diferentes de la misma cosa. Pero la relatividad es apenas una parte del prodigioso legado de Einstein. Él fue igualmente inventivo en materia de física de átomos, moléculas y luz.

Hoy, mucha de la tecnología que nos rodea nos recuerda su genialidad.

El crédito por la invención de las toallas de papel se lo lleva la Scott Paper Company de Pennsylvania, que introdujo el producto descartable en 1907 como una alternativa más higiénica que las toallas de tela. Pero en el primer artículo sobre física que publicó Einstein, el científico analizó el efecto pabilo: fenómeno que posibilita que las toallas de papel absorban líquido aun cuando la gravedad quiere arrastrar el fluido hacia abajo. Este proceso es el que atrae a la cera caliente al pabilo de una vela (de allí su nombre). Formalmente conocida como capilaridad, es también la que ayuda a que la savia suba por los troncos y la tinta fluya hacia la pluma de una lapicera. El trabajo de Einstein, publicado en 1901, pretendió explicar cómo funcionaba esa atracción. No fue un muy buen intento, como él mismo admitiera más adelante. No obstante, ese primer trabajo demostró que Einstein ya abrazaba la idea de los átomos y las moléculas, algo controvertido en esa época. Einstein coincidía con científicos más jóvenes que creían que la capilaridad era uno entre los muchos fenómenos que podían ser explicados por la forma en que interactúan átomos y moléculas. En ese sentido, estaba en lo cierto, y así contribuyó a sentar las bases científicas de las toallas de papel modernas.

Las empresas de Wall Street contratan ejércitos de matemáticos para analizar las subas y bajas diarias de los precios de las acciones usando las herramientas sofisticadas. Si estos aces de las matemáticas logran tener una idea de la forma en que se moverán las acciones, ganan miles de millones. Y parte de los cálculos de estos delicados análisis de acciones pueden remontarse hasta Einstein, quien intentaba explicar un hecho extraño observado por primera vez por el botánico inglés Robert Brown en 1827 que a través del microscopio notó que las moléculas de una gota de agua giraban desordenadamente. La explicación completa la dio un trabajo de Einstein de 1905 que los impactos provendrían de todas direcciones en igual proporción. Pero en un instante dado, más moléculas de agua chocaban más de un lado del grano que del otro, impulsándolo rápidamente en una dirección aleatoria. Einstein convirtió esta observación en una ecuación que la describió matemáticamente y todavía sirve de base para algunos pronósticos sobre las acciones de la bolsa.

ENERGIA SOLAR

En marzo de 1958, la marina estadounidense lanzó a la órbita de la Tierra una esfera del tamaño de un pomelo llamada Vanguard I. Llamó la atención, en parte, porque era la primera que funcionaba con células solares, pequeñas placas de semiconductor que convertían la luz solar en electricidad. Hoy las células solares alimentan a casi todos los satélites en órbita alrededor de la Tierra, y a muchas de la sondas enviadas a planetas tan distantes como Júpiter. Einstein no inventó las células solares pero sí diseñó su principio de funcionamiento básico en 1905 a partir de una analogía simple: si toda sustancia del universo consiste en átomos y moléculas, lo mismo debe suceder con la luz.

Supuso Einstein que los físicos acababan de descubrir que cuando un objeto absorbía o emitía luz, sólo podía hacerlo dando un paso discreto hacia arriba o hacia abajo en cuestión de energía. Y la mejor manera de comprender ese extraño hecho era asumiendo que la luz en sí era un enjambre de paquetes de energía- partículas de luz que más tarde serían denominadas fotones.

Según Einstein, la energía de cada paquete sería proporcional a la frecuencia de la luz, y eso sugería una forma fácil de probar la idea: apuntar el rayo de luz hacia una superficie metálica. Si la frecuencia era suficientemente alta, al menos algunos de sus paquetes de energía lograría desprender electrones del metal y los científicos los detectarían. Las células solares funcionan esencialmente así: la luz del sol mueve los electrones de la célula a niveles de energía superiores, produciendo un flujo de corriente eléctrica.

Antes que Einstein, nadie había podido explicar totalmente este fenómeno. Su logro fue considerado tan importante que cuando Einstein finalmente ganó el Premio Nobel de física en 1921, no fue por la relatividad sino por explicar el llamado efecto fotoeléctrico.

PUNTEROS LASER

Los punteros laser se usan desde hace casi 60 años. Todo parte de una idea que tuvo Einstein en 1917, cuando intentaba comprender mejor cómo interactuaba la luz con la materia. Comenzó imaginando un conjunto de átomos bañados por luz. Como ya sabía, los átomos que se encuentran en su estado de energía más bajo pueden absorber fotones y saltar a un estado de energía más alto. De manera similar, los átomos de alta energía pueden espontáneamente emitir fotones y bajar a energías menores. Cuando ha pasado suficiente tiempo, todo vuelve a un equilibrio. Ese supuesto le dio una ecuación que podía usar para calcular cómo se vería la radiación de un sistema como ese. Desafortunadamente, sus cálculos no coincidieron con lo que los físicos vieron realmente en el laboratorio. Faltaba algo.

Entonces Einstein hizo una conjetura inspirada: quizás a los fotones les gusta marchar a un mismo ritmo, de manera que la presencia de muchos de ellos en una misma dirección aumentaría la probabilidad de que un átomo de alta energía emita otro fotón en esa dirección. Le dio a este proceso el nombre de emisión estimulada, y cuando lo incluyó en su ecuación, sus cálculos coincidieron perfectamente con las observaciones.

Un láser no es más que un aparato para aprovechar este fenómeno. Excita un grupo de átomos con luz o energía eléctrica, luego canaliza los fotones liberados en un grupo que marcha a ritmo precisamente en una dirección.