Albert Einstein El personaje del Siglo XX [Times] Albert con su hermana 1870 nace en Ulm-Alemania, hijo de Hermann y Pauline Einstein, una típica familia judía de clase media. Su padre trabajaba con electricidad, junto a su “tío Ingeniero” Su madre le obliga a estudiar violín, lo que luego se convierte en su principal hobby. Tardó en hablar. A los 5 años, recuerda haber quedado impresionado con la magia invisible del magnetismo Einstein como Estudiante Buen alumno, con excelentes notas en matemáticas, se molestaba contra el sistema memorista y autoritario de la época. 1989 Escuela de Munich A los 15 años quedó impresionado con la Geometría Euclidiana Vocación A los 16 años escribe una composición explicando su predisposición por el pensamiento matemático abstracto y su falta de cualidades en áreas prácticas e imaginativas. “Uno siempre tiende a hacer aquello en lo que se siente talentoso” 1895 toma examen en el Instituto Tecnológico Federal de Zurich - Suiza (ETH), pero no ingresa. Einstein se gradúa en la Escuela de Aarau y finalmente ingresa en el Instituto Tecnológico de Zurich (1896 – 1900), donde queda impresionado con la Teoría Electromagnética de Maxwell (1865) y su dificultad en expresarla conforme a las leyes mecánicas de Newton (siglo XVII), escuchando las críticas de Ernst Mach a la física clásica. Relatividad Clásica Electromagnetismo “las mismas leyes físicas se aplican en todos los marcos de referencias inerciales” Solo se cumple la relatividad usando las transformaciones de Lorentz x’ = x - v t vs. x’ = x-vt 1 - (v/c)2 Después de varios intentos de tener un trabajo universitario, consigue su primer trabajo estable en la oficina de patentes de Berna – Suiza (1902 – 1905) y contrae matrimonio con la única compañera de la universidad, la servia Mileva Maric (1903), a pesar de la desaprobación de sus padres. Tienen un hijo (1904) en la casa que hoy es un museo en su homenaje y otro en 1910. Mejores años: Oficina de Patentes Publicaciones en la Annalem der Physik (1905) § Teoría Especial de la Relatividad § Comportamiento cuántico del efecto fotoeléctrico Tesis Doctoral, en el Instituto de Zurich (ETH) Efecto Fotoeléctrico Luz con potencia P I I [A] P2 P1 f Potencial V RESULTADOS EXPERIMENTALES •El potencial de corte solo depende de la frecuencia f de la luz y no de su intensidad o potencia P de la luz. •Al aumentar la potencia P de la fuente de luz, se aumenta I, pero no se varía el potencial de corte. Postulado de Einstein: fotones con E = h.f Postulados de la Teoría de la Relatividad (1) Principio de la Relatividad: v “las mismas leyes físicas se aplican en todos los marcos de referencias inerciales” K’ (2) Velocidad Constante de la luz K “ la velocidad de la luz en el vacío, medida por un observador en un marco de referencia inercial, es siempre c ” Relatividad Clásica K K’ vt P (x; y) v (x’; y’) Transformaciones de Galileo t’ = t x’ = x - v t y’ = y z’ = z x Fx = m ax x’ F’x = m a‘x • Si las leyes de la mecánica se cumplen. • ¿La teoría electromagnética es incorrecta? Experimento de Michelson-Morley (1.887) v vp’ = vp - v ¡No existe ether! c = 2.9979250 x 108 m/s K’ Transformación de Lorentz t’ = ct ct’ K v K’ x2 + y2 + z2 - (ct)2 = 0 x’ = t - v x/ c2 1 - (v/c)2 x-vt 1 - (v/c)2 y’ = y x’2 + y’2 + z’2 - (ct’)2 = 0 c = 2.9979250 x 108 m/s z’ = z Implicancias físicas de la Transformación de Lorentz • Ley de adición de velocidades • Contracción de la longitud • Simultaneidad • Dilatación del tiempo Albert Einstein Ley de adición de velocidades Vp = dx dt K’ K vt v P Vp’ = dx’ dt’ (x’; y’) (x; y) x’ x Galileo xp’ = xp - v t Vp ’ = Vp - v Lorentz xp’ = xp - v t 1 - (v/c)2 Vp’ = (Vp - v ) / ( 1- v Vp / c2 ) Ejemplo 1 11 km/h Galileo: Vp’ = 61 km/h Vp = 72 km/h K’ Lorentz: Vp’ = 61 km/h Ejemplo 2 V+ = 0.999 c e+ K’ Galileo: V-’ = 1.998 c !!!! Lorentz: V-’ = 0.99999 c ¡¡cc......es eslalavelocidad velocidadmáxima! máxima! e- V- = 0.999 c Contracción de la longitud K K’ v En K’ se tiene: L0 = x2’ - x1’ L0 En K se tiene: L = x2 - x1 x1 pero: x’ = con ß = x-vt 1- (v/c)2 = ß (x - v t ) 1 > 1 2 1 - (v/c) luego: x2’ - x1’ = ß (x - v t ) - ß (x - v t ) = ß L 2 1 LL00==ßßLL x2 Simultaneidad ¤ Un evento [t1,x1] es simultáneo con un evento [t2,x2] (en un marco de referencia K) si señales luminosas emitidas por estos eventos llegan simultáneamente al punto medio xm= (x1+x2)/2. K’ v K x2 x2’ c c xm’ xm c c x1’ x1 Cono de causalidad t FUTURO r y Evento: e (x, y, z, t) c e0 o e2 o x o e1 PASADO Dilatación del tiempo x1 K x2 vT K’ T = t2 - t1 Tiempo propio: T0 = t2’ - t1’ v Lorentz: t’ = ß (t - v x/ c2 ) con: ß = 1 1- (v/c)2 > 1 T0 = t2’ - t1’ = ß (t2 - v x2 / c2 ) - ß (t1 - v x1 / c2 ) = ß (t2 - t1 ) - (ß v / c2) (x2 - x1) = ß T - (ß v / c2 ) (v T) = T ß ( 1 - (v/c)2 ) = T / ß TT==ßßTT00 Paradoja de los gemelos v = 0. 99 99 c t • 1971 experiencia con relojes atómicos de cesio. 1907 Demuestra en forma teórica la equivalencia entre masa y energía: cm p=0 L V c p = E/c MV - E/c = 0 cm M X= m L (E/cV) (VL /c) = m L X = Vt = VL/c 22 EE == m c mc • 1932 verificación experimental: Cockcroft y Walton • 1945 bombas atómicas en Hiroshima y Nagasaki Resultados Experimentales Fisión Nuclear división o escisión de un núcleo pesado en 2 o más partes. n + 92U235 --- 92U236* --- 56Ba144 + 36Kr89 + 3n Ejemplo: 0,5 kg de U235 produce 10.000.000 kwh Fusión Nuclear consiste en fundir o fusionar 2 o más núcleos ligeros para formar un núcleo más masivo. 1 + H1 --H 1 1 2 + ß + neutrino H 2 4 + 2 H1 He 2 1 1909 Prof. de la Universidad de Zurich 1911 Prof. de universidad alemana en Praga 1912 Regresa al ETH como Profesor Titular 1914/33 Profesor Investigador de la Universidad de Berlín 1915 publica la Teoría General de la Relatividad Masa Relativista con: m m==ßßm m00 ß = 1 > 1 2 1 - (v/c) Energía Relativista E(v) = m c2 = ß m0 c2 = m0 c2 / = m0 c2 + 1 - (v/c)2 1 m v2 + 3 m v2 (v/c)2 + . . . 8 0 2 0 1914 ... se inicia proceso de separación de su primera esposa (Mileva) que culmina con un divorcio en 1919. Se casa en segundas nupcias con Elsa. 1921 Premio Novel por Efecto Fotoeléctrico. 1916 ... mediante estudios estadísticos predice el LASER No era un judío muy practicante, pero si creyente. Participó activamente en actividades comunitarias y políticas en defensa de los derechos judíos en Europa, sionismo (visitó Palestina en 1920) y grupos de defensa contra el antisemitismo imperante. “Yo creo en el D-s de Espinoza, revelado en la perfecta armonía de todo lo que existe” Einstein con políticos alemanes. 1919 se inician las persecuciones a la Física JudeoComunista 1932 debido al antisemitismo, deja Alemania y sale para Estados Unidos 1933 asume Hitler y Einstein renuncia a su ciudadanía alemana 1933/55 Profesor de la Universidad de Princeton 1936 muere su esposa Elsa y queda con su hija (y secretaria) Margot 1940 ... Jura como ciudadano de los Estados Unidos 1947 ... se le ofrece la presidencia del Estado de Israel por su apoyo al movimiento Sionista De izquierda a derecha: Teodoro Herzl, Albert Einstein, Menajem Usishkin y Jaim Weizman Ya famoso, invirtió mucho esfuerzo en apoyar las ideas pacifistas, democráticas y sionistas, dando conferencias por todo el mundo y con varios escritos de alto contenido humanista y filosófico. Invirtió los mayores esfuerzos intelectuales de sus últimos años intentando encontrar una Teoría Física de la Unificación (Relatividad vs. Cuántica), sobre la que se está trabajando hasta la fecha (Teoría de las Supercuerdas). “D-s no creó al mundo jugando a los dados” 1955 ... fallece en Estados Unidos. “La política es para el momento, las ecuaciones para la eternidad” Referencias Consultadas en Internet • http://www.time.com/time/time100/poc/magazine/a_brief_hi story_of_rela6a.html • http://www.time.com/time/time100/poc/magazine/albert_ein stein5a.html • http://www.time.com/time/time100/poc/einstein_photo/einst ein1.html • http://www.aip.org/history/einstein/ • http://dir.yahoo.com/Science/Physics/Physicists/Einstein__ Albert__1879_1955_/