Dualidad onda-partícula
Aunque la oficina de patentes promovió a Einstein a Examinador Técnico de Segunda Clase en 1906, no se había dado por vencido en el mundo académico. En 1908, se convirtió en un Privatdozent en la Universidad de Berna. [204] En " Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung " (" El desarrollo de nuestros puntos de vista sobre la composición y la esencia de la radiación "), sobre la cuantización de la luz, y en un artículo anterior de 1909, Einstein mostró que los cuantos de energía de Max Planck deben tener momentos bien definidos y actuar en algunos aspectos como partículas independientes y puntuales . Este artículo introdujo el concepto de fotones (aunque el nombreel fotón fue introducido más tarde por Gilbert N. Lewisen 1926) e inspiró la noción de dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica . Einstein vio esta dualidad onda-partícula en la radiación como evidencia concreta de su convicción de que la física necesitaba una base nueva y unificada.
Energía de punto cero
En una serie de trabajos completados desde 1911 hasta 1913, Planck reformuló su teoría cuántica de 1900 e introdujo la idea de energía de punto cero en su "segunda teoría cuántica". Pronto, esta idea atrajo la atención de Einstein y su asistente Otto Stern . Suponiendo que la energía de las moléculas diatómicas giratorias contiene energía de punto cero, luego compararon el calor teórico específico del gas de hidrógeno con los datos experimentales. Los números coinciden muy bien. Sin embargo, después de publicar los resultados, retiraron rápidamente su apoyo, porque ya no tenían confianza en la exactitud de la idea de energía de punto cero. [205]
Emision estimulada
En 1917, en el apogeo de su trabajo sobre la relatividad, Einstein publicó un artículo en Physikalische Zeitschriftque proponía la posibilidad de emisión estimulada , el proceso físico que hace posible el maser y el láser . [206]Este artículo mostró que las estadísticas de absorción y emisión de luz solo serían consistentes con la ley de distribución de Planck si la emisión de luz en un modo con n fotones se mejoraría estadísticamente en comparación con la emisión de luz en un modo vacío. Este documento fue enormemente influyente en el desarrollo posterior de la mecánica cuántica, porque fue el primer artículo en demostrar que las estadísticas de las transiciones atómicas tenían leyes simples.
Ondas de la materia
Einstein descubrió el trabajo de Louis de Broglie y apoyó sus ideas, que fueron recibidas de forma escéptica al principio. En otro artículo importante de esta era, Einstein dio una ecuación de onda para las ondas de Broglie , que Einstein sugirió que era la ecuación de la mecánica de Hamilton-Jacobi . Este artículo inspiraría el trabajo de Schrödinger de 1926.
Mecánica cuántica
Las objeciones de Einstein a la mecánica cuántica.
Einstein estaba disgustado con la mecánica cuántica moderna, ya que había evolucionado después de 1925. Contrariamente a la creencia popular, sus dudas no se debieron a la convicción de que Dios "no está jugando a los dados". [207] De hecho, fue el mismo Einstein, en su artículo de 1917, el que propuso la posibilidad de la emisión estimulada , [206] quien primero propuso el papel fundamental del azar en la explicación de los procesos cuánticos. [208]Más bien, se opuso a lo que la mecánica cuántica implica sobre la naturaleza de la realidad. Einstein creía que existe una realidad física independiente de nuestra capacidad para observarla. En contraste, Bohr y sus seguidores sostuvieron que todo lo que podemos saber son los resultados de las mediciones y las observaciones, y que no tiene sentido especular sobre una realidad última que existe más allá de nuestras percepciones. [209]
Bohr contra Einstein
Los debates Bohr-Einstein fueron una serie de disputas públicas sobre la mecánica cuántica entre Einstein y Niels Bohr , quienes fueron dos de sus fundadores. Sus debates son recordados por su importancia para la filosofía de la ciencia . [210] [211] [212] Sus debates influirían en las interpretaciones posteriores de la mecánica cuántica .
La paradoja de Einstein – Podolsky – Rosen
En 1935, Einstein devolvió la mecánica cuántica, en particular a la cuestión de su integridad, en el "documento EPR" . [212] En un experimento mental , consideró dos partículas que habían interactuado de manera que sus propiedades estaban fuertemente correlacionadas. Sin importar cuán lejos estuvieran separadas las dos partículas, una medición de posición precisa en una partícula resultaría en un conocimiento igualmente preciso de la posición de la otra partícula; Del mismo modo, una medida precisa del impulso de una partícula daría lugar a un conocimiento igualmente preciso del impulso de la otra partícula, sin necesidad de molestar a la otra partícula de ninguna manera. [213]
Dado el concepto de realismo local de Einstein , había dos posibilidades: (1) la otra partícula ya tenía determinadas propiedades, o (2) el proceso de medición de la primera partícula afectó instantáneamente la realidad de la posición y el momento de la segunda partícula. Einstein rechazó esta segunda posibilidad (popularmente llamada "acción espeluznante a distancia"). [213]
La creencia de Einstein en el realismo local lo llevó a afirmar que, si bien la corrección de la mecánica cuántica no estaba en duda, debe estar incompleta. Pero como principio físico, se demostró que el realismo local era incorrecto cuando el experimento Aspect de 1982 confirmó el teorema de Bell , que JS Bell había delineado en 1964. Los resultados de estos experimentos y los posteriores demuestran que la física cuántica no puede ser representada por ninguna versión de Imagen de la física en la que "las partículas son consideradas como entidades clásicas independientes no conectadas, y cada una no puede comunicarse con la otra después de haberse separado". [214]
A pesar de que Einstein estaba equivocado acerca del realismo local, su clara predicción de las propiedades inusuales de sus estados cuánticos opuestos y enredados ha hecho que el documento EPR se haya convertido en uno de los diez principales artículos publicados en Physical Review . Se considera una pieza central del desarrollo de la teoría de la información cuántica . [215]
Teoria del campo unificado
Después de su investigación sobre la relatividad general, Einstein inició una serie de intentos para generalizar su teoría geométrica de la gravitación para incluir el electromagnetismo como otro aspecto de una entidad única. En 1950, describió su " teoría del campo unificado " en un artículo de Scientific American titulado "Sobre la teoría generalizada de la gravitación". [216] Aunque siguió siendo alabado por su trabajo, Einstein se aisló cada vez más en su investigación y sus esfuerzos finalmente no tuvieron éxito. En su búsqueda de una unificación de las fuerzas fundamentales, Einstein ignoró algunos de los principales desarrollos en la física, en particular las fuerzas nucleares fuertes y débiles., que no se entendieron bien hasta muchos años después de su muerte. La física general, a su vez, ignoró en gran medida los enfoques de Einstein para la unificación. El sueño de Einstein de unificar otras leyes de la física con la gravedad motiva las búsquedas modernas de una teoría de todo y, en particular , de la teoría de cuerdas , donde los campos geométricos emergen en un entorno unificado de mecánica cuántica.
Otras investigaciones
Einstein realizó otras investigaciones que no tuvieron éxito y fueron abandonadas. Estos pertenecen a la fuerza , la superconductividad y otras investigaciones.
Colaboración con otros científicos.
Además de los colaboradores de mucho tiempo Leopold Infeld , Nathan Rosen , Peter Bergmann y otros, Einstein también tuvo algunas colaboraciones únicas con varios científicos.
El experimento de Einstein – de Haas.
Einstein y De Haas demostraron que la magnetización se debe al movimiento de los electrones, hoy en día conocido como el giro. Para mostrar esto, invirtieron la magnetización en una barra de hierro suspendida en un péndulo de torsión . Confirmaron que esto hace que la barra gire, porque el momento angular del electrón cambia a medida que cambia la magnetización. Este experimento debía ser sensible, porque el momento angular asociado con los electrones es pequeño, pero estableció definitivamente que el movimiento de un electrón de algún tipo es responsable de la magnetización.
Modelo de gas Schrödinger
Einstein le sugirió a Erwin Schrödinger que podría reproducir las estadísticas de un gas Bose-Einsteinconsiderando una caja. Luego, a cada posible movimiento cuántico de una partícula en una caja, asocie un oscilador armónico independiente. Al cuantificar estos osciladores, cada nivel tendrá un número entero de ocupación, que será el número de partículas en él.
Esta formulación es una forma de segunda cuantización , pero es anterior a la mecánica cuántica moderna. Erwin Schrödinger lo aplicó para obtener las propiedades termodinámicas de un gas ideal semiclásico . Schrödinger instó a Einstein a agregar su nombre como coautor, aunque Einstein rechazó la invitación. [217]
Refrigerador de einstein
En 1926, Einstein y su ex alumno Leó Szilárd inventaron (y en 1930, patentaron) el refrigerador Einstein . Este refrigerador de absorción fue revolucionario por no tener partes móviles y usar solo calor como entrada. [218] El 11 de noviembre de 1930, la Patente de Estados Unidos 1.781.541 fue otorgada a Einstein y Leó Szilárd para el refrigerador. Su invención no se puso inmediatamente en producción comercial, y la más prometedora de sus patentes fue adquirida por la compañía sueca Electrolux . [219]
Legado no científico
Mientras viajaba, Einstein escribió diariamente a su esposa Elsa y adoptó a sus hijastras Margot e Ilse. Las cartas se incluyeron en los documentos legados a la Universidad Hebrea . Margot Einstein permitió que las cartas personales se pusieran a disposición del público, pero solicitó que no se hicieran hasta veinte años después de su muerte (murió en 1986 [220] ). Einstein había expresado su interés en la profesión de plomería y fue nombrado miembro honorario de la Unión de Fontaneros y Vaporizadores. [221] [222] Barbara Wolff, de la Universidad Hebrea 's Albert Einstein Archives , dijo a la BBCque hay aproximadamente 3.500 páginas de correspondencia privada escritas entre 1912 y 1955. [223]
Corbis , sucesor de la Agencia Roger Richman, autoriza el uso de su nombre y las imágenes asociadas, como agente de la universidad. [224]
En la cultura popular
En el período anterior a la Segunda Guerra Mundial, The New Yorker publicó una viñeta en su artículo de "The Talk of the Town", que decía que Einstein era tan conocido en Estados Unidos que la gente lo detendría en la calle para que le explicara "esa teoría". ". Finalmente descubrió una manera de manejar las incesantes consultas. Dijo a sus indagadores "¡Perdóneme, lo siento! Siempre me confunden con el profesor Einstein". [225]
Einstein ha sido objeto de o inspiración para muchas novelas, películas, obras de teatro y obras de música. [226]Es un modelo favorito para las representaciones de científicos locos y profesores distraídos ; Su rostro expresivo y su peinado distintivo han sido ampliamente copiados y exagerados. Frederic Golden, de la revista Time , escribió que Einstein era "el sueño de un dibujante hecho realidad". [227]
Premios y honores
Einstein recibió numerosos premios y honores y en 1922 fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1921 "por sus servicios a la Física Teórica, y especialmente por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico". Ninguna de las nominaciones en 1921 cumplió con los criterios establecidos por Alfred Nobel , por lo que el premio de 1921 fue otorgado y otorgado a Einstein en 1922.
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