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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_/