domingo, 6 de diciembre de 2009

Einstein y...las matemáticas de la relatividad.


En la respuesta a una carta de una niña de doce años en 1943 Einstein escribió: “Querida Barbara: No te preocupes por tus dificultades con las matemáticas; te puedo asegurar que las mías son todavía mayores”. El que Einstein suspendiese las matemáticas es sólo un mito. Pero es cierto que no era un matemático particularmente creativo. Su fuerza estaba en la física, y veía las matemáticas meramente como un medio para un fin, o lo que es lo mismo, que en más de una ocasión tuvo que apoyarse en otros para que le ayudaran con algunos obstáculos matemáticos.

Einstein se enseñó a sí mismo matemáticas y física a una edad bastante temprana. En 1949, en sus Notas autobiográficas escribe que descubrió las maravillas de un libro “santo” de geometría [Elementos, de Euclides] a la edad de doce años. Atribuía al estudio tan temprano de las pruebas geométricas el haberle enseñado el disfrute de usar el pensamiento para resolver problemas. Basándose en libros fuera del programa de estudios, Einstein siempre estuvo más adelantado que el resto de su clase. Sin embargo, las matemáticas no le emocionaban. Más adelante en su autobiografía escribe: “Mi interés en el conocimiento de la naturaleza era […] absolutamente más fuerte, y no estaba claro para mí como estudiante que el acceso a un conocimiento más profundo de los principios básicos de la física está unido a los métodos matemáticos más complejos”.

Esta parece una descripción bastante adecuada de las matemáticas de las teorías de Einstein sobre la relatividad; al principio no le importó demasiado el aspecto matemático para descubrir más tarde lo importante que podía ser. Tras la publicación de la teoría especial de la relatividad en 1905, su profesor de matemáticas en el Politécnico de Zürich, Hermann Minkowski [en la imagen] expresó su sorpresa, ya que no podía imaginar cómo ese joven que se había saltado tantas clases podía tener la capacidad de producir una teoría tan revolucionaria. Después de un examen más detallado, Minkowski descubrió que las matemáticas eran ciertamente menos elegantes de lo que él creía que debían ser. En esa época, había un grupo de élite de matemáticos alemanes y suizos que creían que la física era realmente demasiado dura para los físicos y que, por lo tanto, debía ser dejada en manos de los que estaban mejor preparados para manejarla. Por lo que Minkowski se dispuso a acudir al rescate.

Dado que la teoría especial de la relatividad implicaba cambiar el tiempo y el espacio, Minkowski creó una serie de herramientas para describir el espaciotiempo mismo. La primera reacción de Einstein fue negativa, porque pensaba que hacía su sencilla teoría infinitamente más complicada, pero rápidamente cambió de opinión. Las matemáticas de Minkowski le daban a la teoría especial de la relatividad tanto una base como un vocabulario, que abría la puerta para que otros pudiesen trabajar mejor con la nueva teoría. Y cuando Einstein puso su atención en el desarrollo de una extensión de su teoría de la relatividad para describir la gravitación, las matemáticas de Minkowski probaron ser muy útiles.

Einstein también recibió ayuda matemática para la teoría general de la relatividad. Einstein publicó una versión de la teoría general de la relatividad en 1911 pero sabía que todavía quedaba trabajo por hacer. Recurrió a su amigo Marcel Grossmann, diciéndole que se volvería loco si no le ayudaba. Grossmann sugirió que una oscura rama de las matemáticas llamada geometría de Riemann podría ser aplicable, aunque, según la biografía de Einstein de Abraham Pais, Subtle is the Lord, Grossmann también le dijo a Einstein que era “un lío terrible en el que los físicos no deberían meterse”. A pesar de ello, Einstein se metió, y resultó que la geometría de Riemann era la pieza que faltaba para desarrollar sus ecuaciones de la teoría general de la relatividad, cuya versión final se publicaría en 1916.

Einstein, efectivamente necesitó la ayuda de los matemáticos pero, como David Hilbert, un profesor de matemáticas de la Universidad de Gotinga, dijese: “Cualquier niño de las calles de Gotinga comprende más de geometría de cuatro dimensiones que Einstein. Sin embargo, a pesar de ello, Einstein hizo el trabajo y no los matemáticos. ¿Sabes por qué Einstein dijo las cosas más originales y profundas acerca del espacio y el tiempo de nuestra generación? Porque no había aprendido nada sobre todas las matemáticas y la filosofía del espacio y el tiempo”.

5 comentarios:

Tito Eliatron dijo...

DE toda la serie "Einstein y..." de largo éste es el artículo que más me ha gustado. ¿Será porque habla de las Matemáticas?

Ciertamente es muy interesante. Aunque echo en falta alguna referencia a las soluciones singulares de las ecuaciones de la relatividad.

mjt dijo...

Ah el espacio-tiempo. Me tiene entretenida considerarlo desde mi pequeña perspectiva interiorista y filosófica, que es el sello con que me nacieron. Entiendo la teoría, pero me gusta aplicar las teorías a la practica, o a la experiencia. Ahí sigo, dandole vueltas mientras braceo y pataleo contra los límites de cualquier piscina. Un saludo.

Eugenio Manuel dijo...

Estoy harto de repetir que es un mito aquello de que Einstein suspendía matemáticas. Es increíble que lo reproduzcan de medio en medio sin contrastar fuentes. Me alegra que cites este aspecto.

Saludos cordiales.

César dijo...

Muchas gracias por los comentarios.

@ Eliatron. Bienvenido a este blog. Quizás las entradas sobre Lemaître o de Sitter recojan algo de lo que buscas.

@ María José. Ya nos contarás el detalle de los braceos y pataleos. Promete ser interesante.

@ Eugenio. El hecho es ese y así había que reflejarlo. Lo que no tenía previsto y me veo cada vez más motivado a hacer es una entrada sobre Mileva, la primera mujer de Einstein. El mito de que la relatividad especial es obra suya empieza a estar demasiado extendido. Alteraré el orden que tenía previsto y puede que el próximo domingo aparezca, si me da tiempo a recopilar datos durante la semana.

Un cordial saludo.

Noxbru dijo...

@Cesar el mito, aunque no tengo datos para decir si es o no, de que era la primera esposa de Einstein la que le hacía el trabajo matemático está extendido incluso en mi clase (2º físicas). Personalmente, no tengo datos para afirmar o negar tal afirmación. Pero te estaré muy agradecido si preparas esa entrada.

Y gracias por estos posts acerca de Einstein y sus "coetaneos"