Marie e Pierre Curie (1867-1934) e (1859-1906)

Matrimonio de físicos franceses, premiados co Nobel, que descubriron conxuntamente os elementos químicos radio e polonio. O estudo do matrimonio Curie dos elementos radioactivos contribuíu á comprensión dos átomos nos que se basea a física nuclear moderna. Pierre Curie naceu en París o 15 de maio de 1859, e estudou ciencias na Sorbona. En 1880 el e o seu irmán Jacques observaron que se produce un potencial eléctrico cando se exerce unha presión nun cristal de cuarzo; os irmáns chamaron piezoelectricidad ao fenómeno (ver Efecto piezoeléctrico). Durante os estudos posteriores sobre magnetismo, Pierre Curie descubriu que as sustancias magnéticas, a unha certa temperatura (coñecida como punto de Curie), perden o seu magnetismo. En 1895 foi profesor da Escola de Física e Química de París. Marie Curie, de solteira Marja Sklodowska, naceu en Varsovia (Polonia) o 7 de novembro de 1867. O seu pai foi profesor de física. En 1891 trasladouse a París (onde cambiou o seu nome por Marie) e incorporouse á Sorbona. Dous anos máis tarde acabou os seus estudos de física co número un da súa promoción. En 1894 coñeceu a Pierre Curie e casaron en 1895. Marie Curie estaba interesada nos recentes descubrimentos dos novos tipos de radiación. Wilhelm Roentgen descubrira os raios X en 1895, e en 1896 Antoine Henri Becquerel descubriu que o uranio emitía radiacións invisibles similares. Curie comezou a estudar as radiacións do uranio e, utilizando as técnicas piezoeléctricas inventadas polo seu marido, mediu coidadosamente as radiacións na pechblenda, un mineral que contén uranio. Cando viu que as radiacións do mineral eran máis intensas que as do propio uranio, deuse conta de que tiña que haber elementos descoñecidos, ata máis radioactivos que o uranio. Marie Curie foi a primeira en utilizar o termo ?radioactivo? para describir os elementos que emiten radiacións cando se descompón os seus núcleos. Pierre Curie finalizou o seu traballo sobre o magnetismo para unirse á investigación da súa esposa, e en 1898 o matrimonio anunciou o descubrimento de dous novos elementos: o polonio (Marie deulle ese nome en honra da súa Polonia natal) e o radio. Durante os catro anos seguintes os Curie, traballando en condicións moi precarias, trataron unha tonelada de pechblenda, da que illaron unha fracción de radio dun gramo. En 1903 compartiron con Becquerel o Premio Nobel de Física polo descubrimento dos elementos radioactivos. Marie Curie foi a primeira muller en recibir un Nobel. En 1904 Pierre Curie foi nomeado profesor de física na Universidade de París, e en 1905 membro da Academia Francesa. Estes cargos non eran normalmente ocupados por mulleres, e Marie non tivo o mesmo recoñecemento. Pierre morreu o 19 de abril de 1906, ao ser atropelado por un coche de cabalos. A súa esposa fíxose cargo das súas clases e continuou as súas propias investigacións. En 1911 recibiu un segundo Nobel, un feito sen precedentes. Nesta ocasión foi o de Química, polas súas investigacións sobre o radio e os seus compostos. Foi nomeada directora do Instituto de Radio de París en 1914 e fundouse o Instituto Curie. Marie Curie sufriu unha anemia perniciosa causada polas longas exposicións á radiación. Morreu o 4 de xullo de 1934 na Alta Saboya. Os Curie tiveron dúas fillas, unha delas tamén gañou un Nobel: Irène Joliot-Curie e o seu marido, Frédéric, recibiron o Premio Nobel de Química en 1935 pola obtención de novos elementos radioactivos.

Albert Einstein (1879-1955)

Físico alemán nacionalizado estadounidense, premiado cun Nobel, famoso por ser o autor das teorías xeral e restrinxida da relatividad e polas súas hipóteses sobre a natureza corpuscular da luz. É probablemente o científico máis coñecido do século XX. Albert Einstein Albert Einstein é considerado un dos maiores científicos de todos os tempos. Tres artigos seus publicados en 1905 foron transcendentais para o desenvolvemento da física e influíron no pensamento occidental en xeral. Os artigos trataban da natureza da luz, describían o movemento molecular e introducían a teoría da relatividad restrinxida. Einstein é famoso por reformularse continuamente suposicións científicas tradicionais e sacar conclusións sinxelas ás que ninguén chegara antes. Non se coñece tanto o seu compromiso social, aínda que era un ardente pacifista e sionista.
Naceu en Ulm o 14 de marzo de 1879 e pasou a súa mocidade en Munich, onde a súa familia posuía un pequeno taller de máquinas eléctricas. Xa desde moi novo mostraba unha curiosidade excepcional pola natureza e unha capacidade notable para entender os conceptos matemáticos máis complexos. Aos doce anos xa coñecía a xeometría de Euclides. Á idade de 15 anos, cando a súa familia trasladouse a Milán, Italia, por mor de sucesivos fracasos nos negocios, Einstein abandonou a escola. Pasou un ano cos seus pais en Milán e viaxou a Suíza, onde terminou os estudos secundarios e ingresou no Instituto Politécnico Nacional de Zúric.
Durante dous anos Einstein traballou dando clases particulares e de profesor suplente. En 1902 conseguiu un traballo estable como examinador na Oficina Suíza de Patentes en Berna.

PRIMEIRAS PUBLICACIÓNS CIENTÍFICAS

En 1905 se doctoró na Universidade de Zúric, cunha tese sobre as dimensións das moléculas; tamén publicou catro artigos teóricos de gran valor para o desenvolvemento da física do século XX. No primeiro deles, sobre o movemento browniano, o segundo artigo, sobre o efecto fotoeléctrico, tamén afirmou que a enerxía que levaba toda partícula de luz, denominada fotón, era proporcional á frecuencia da radiación. As teses de Einstein apenas foron aceptadas. De feito, cando o físico estadounidense Robert Andrews Millikan confirmou experimentalmente as súas teses case unha década despois, este mostrouse sorprendido e inquedo polos resultados. Einstein, interesado por comprender a natureza da radiación electromagnética, propugnou o desenvolvemento dunha teoría que fusionase as ondas e partículas da luz. De novo foron moi poucos os científicos que comprenderon e aceptaron estas ideas.

TEORÍA ESPECIAL DA RELATIVIDADA

Terceira publicación de Einstein en 1905, Sobre a electrodinámica dos corpos en movemento, e a cuarta titulada Depende a inercia dun corpo da enerxía que contén?, formulaban o que despois chegou a coñecerse como a teoría especial da relatividad (ou teoría restrinxida da relatividad). Desde os tempos do matemático e físico inglés Isaac Newton, os filósofos das ciencias naturais (nome que recibían os físicos e químicos) intentaran comprender a natureza da materia e a radiación, e a súa interacción nalgúns modelos unificados do mundo. A hipótese que sostiña que as leis mecánicas eran fundamentais denominouse visión mecánica do mundo. A hipótese que mantiña que eran as leis eléctricas as fundamentais recibiu o nome de visión electromagnética do mundo. Ningunha das dúas concepcións era capaz de explicar con fundamento a interacción da radiación (por exemplo, a luz) e a materia ao ser observadas desde diferentes sistemas de inercia de referencia, ou sexa, a interacción producida na observación simultánea por unha persoa parada e outra movéndose a unha velocidade constante. Na primavera de 1905, tras reflexionar sobre estes problemas durante dez anos, Einstein deuse conta de que a solución non estaba na teoría da materia senón na teoría das medidas. No fondo da súa teoría restrinxida da relatividad atopábase o achado de que toda medición do espazo e do tempo é subxectiva. Isto levoulle a desenvolver unha teoría baseada en dúas premisas: o principio da relatividad, segundo o cal as leis físicas son as mesmas en todos os sistemas de inercia de referencia, e o principio da invariabilidad da velocidade da luz, segundo o cal a velocidade da luz no baleiro é constante. Deste xeito puido explicar os fenómenos físicos observados en sistemas de inercia de referencia distintos, sen ter que entrar na natureza da materia ou da radiación e a súa interacción, pero ninguén entendeu o seu razoamento. No seu cuarto artigo, Einstein deduciu a famosísima fórmula E = m?c2 que relaciona a enerxía (E) coa masa (m) e a velocidade da luz (c). Como o valor de c é moi elevado, unha pequena masa equivale a unha gran cantidade de enerxía.

A TEORÍA XERAL DA RELATIVIDAD

Antes de deixar a oficina de patentes, en 1907, Einstein xa traballaba na extensión e generalización da teoría da relatividad a todo sistema de coordenadas. Empezou co enunciado do principio de equivalencia segundo o cal os campos gravitacionales son equivalentes ás aceleracións do sistema de referencia. Deste xeito, unha persoa que viaxase nun elevador ou ascensor non podería en principio determinar se a forza que actúa sobre ela débese á gravitación ou á aceleración constante do ascensor. Esta teoría xeral completa da relatividad non foi publicada ata 1916. De acordo con ela, as interaccións entre os corpos, que ata entón se atribuían a forzas gravitacionales, explícanse pola influencia daqueles sobre a xeometría espazo-tempo (espazo de catro dimensións, unha abstracción matemática na que o tempo únese, como cuarta dimensión, ás tres dimensións euclídeas). Baseándose na teoría xeral da relatividad, Einstein puido entender as variacións ata entón inexplicables do movemento de rotación dos planetas e logrou predicir a inclinación da luz das estrelas ao aproximarse a corpos como o Sol. A confirmación deste fenómeno durante unha eclipse de Sol en 1919 foi toda unha noticia e a súa fama estendeuse por todo o mundo. Einstein consagrou gran parte do resto da súa vida a xeneralizar a súa teoría. O seu último traballo, a teoría do campo unificado, que non tivo demasiado éxito, consistía nun intento de explicar todas as interaccións físicas, incluídas a interacción electromagnética e as interaccións nucleares forte e débil, a través da modificación da xeometría do espazo-tempo entre entidades interactivas. A maioría dos seus colegas pensaron que os seus esforzos ían en dirección equivocada. Entre 1915 e 1930 a corrente principal entre os físicos era o desenvolvemento dunha nova concepción do carácter fundamental da materia, coñecida como a teoría cuántica. Esta teoría contempla a característica da dualidade onda-partícula (a luz presenta as propiedades dunha partícula, así como as dunha onda), que Einstein intuíra como necesaria, e o principio de incerteza, que establece que a exactitude dos procedementos de medición é limitada. Ademais, esta teoría supuña un rexeitamento fundamental á noción estrita de causalidad. Con todo, Einstein mantivo unha posición crítica respecto destas teses ata o final da súa vida. ?Deus non xoga aos dados co mundo?, chegou a dicir. A partir de 1919, Einstein recibiu o recoñecemento internacional e acumulou honras e premios de distintas sociedades científicas, como o Nobel de Física en 1921. As súas visitas a países de todo o mundo, como a que realizou a España en 1923, impulsada polo matemático Xullo Rei Pastor, ou as que realizou a Arxentina, Uruguai e Brasil en 1925, eran un acontecemento; seguíanlle fotógrafos e xornalistas.

FISICOS DA HISTORIA

Arquímedes (287-212 a.C.)

Notable matemático e inventor grego, que escribiu importantes obras sobre xeometría plana e do espazo, aritmética e mecánica. Naceu en Siracusa, Sicilia, e educouse en Alexandría, Exipto. No campo das matemáticas puras, anticipouse a moitos dos descubrimentos da ciencia moderna, como o cálculo integral, cos seus estudos de áreas e volumes de figuras sólidas curvadas e de áreas de figuras planas. Demostrou tamén que o volume dunha esfera é dous terzos do volume do cilindro que a circunscribe. Arquímedes é coñecido sobre todo polo descubrimento da lei da hidrostática, o chamado principio de Arquímedes, que establece que todo corpo mergullado nun fluído experimenta unha perda de peso igual ao peso do volume do fluído que desaloxa (véxase Mecánica de fluídos). Dise que este descubrimento fíxoo mentres se bañaba, ao comprobar como a auga se desprazaba e desbordábase. Arquímedes pasou a maior parte da súa vida en Sicilia, en Siracusa e os seus arredores, dedicado á investigación e os experimentos. Aínda que non tivo ningún cargo público, durante a conquista de Sicilia polos romanos púxose a disposición das autoridades da cidade e moitos dos seus instrumentos mecánicos utilizáronse na defensa de Siracusa. Ao ser conquistada Siracusa, durante a segunda Guerra Púnica, foi asasinado por un soldado romano que lle atopou debuxando un diagrama matemático na area. Aínda subsisten moitas das súas obras sobre matemáticas e mecánica, como o Tratado dos corpos flotantes, O arenario e Sobre a esfera e o cilindro. Todas elas mostran o rigor e a imaxinación do seu pensamento matemático.


Leonardo Da Vinci (1452-1519)
Destacou por encima dos seus contemporáneos como científico. As súas teorías neste sentido, de igual modo que as súas innovacións artísticas, baséanse nunha precisa observación e documentación. Comprendeu, mellor que ninguén no seu século e aínda no seguinte, a importancia da observación científica rigorosa. Desgraciadamente, do mesmo xeito que frecuentemente podía fracasar á hora de rematar un proxecto artístico, nunca concluíu os seus planificados tratados sobre diversas materias científicas, cullas teorías chegáronnos a través de anotacións manuscritas. Os descubrementos de Leonardo non se difundiron na súa época debido a que supuñan un avance tan grande que os facía indescifrables, ata tal punto que, de haberse publicado, revolucionasen a ciencia do século XVI. De feito, Leonardo anticipa moitos descubrimentos dos tempos modernos. No campo da anatomía estudou a circulación sanguínea e o funcionamento do ollo. Realizou descubrimentos en meteorología e xeoloxía, coñeceu o efecto da Lúa sobre as mareas, anticipou as concepcións modernas sobre a formación dos continentes e conjeturó sobre a orixe das cunchas fosilizadas. Doutra banda, é un dos inventores da hidráulica e probablemente descubriu o hidrómetro; o seu programa para a canalización dos ríos aínda posúe valor práctico. Inventou un gran número de máquinas enxeñosas, entre elas un traxe de mergullador, e especialmente as súas máquinas voadoras, que, aínda que sen aplicación práctica inmediata, estableceron algúns principios da aerodinámica.


Isaac Newton (1642-1727)
Matemático e físico británico, considerado un dos máis grandes científicos da historia, que fixo importantes achegas en moitos campos da ciencia. Os seus descubrimentos e teorías serviron de base á maior parte dos avances científicos desenvolvidos desde a súa época. Newton foi, xunto ao matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz, un dos inventores da rama das matemáticas denominada cálculo. Tamén resolveu cuestións relativas á luz e a óptica, formulou as leis do movemento e deduciu a partir delas a lei da gravitación universal. Naceu o 25 de decembro de 1642 (segundo o calendario juliano vixente entón; o 4 de xaneiro de 1643, segundo o calendario gregoriano vixente na actualidade), en Woolsthorpe, Lincolnshire. Cando tiña tres anos, a súa nai viúva volveuse a casar e deixouno ao coidado da súa avoa. Ao enviudar por segunda vez, decidiu envialo a unha escola primaria en Grantham. No verán de 1661 ingresou no Trinity College da Universidade de Cambridge e en 1665 recibiu o seu título de bacharel. . Logo dunha interrupción de case dous anos provocada por unha epidemia de peste, Newton volveu ao Trinity College, onde lle nomearon bolseiro en 1667. Recibiu o título de profesor en 1668. Durante esa época dedicouse ao estudo e investigación dos últimos avances en matemáticas e á filosofía natural, que consideraba a natureza como un organismo de mecánica complexa. Case inmediatamente realizou descubrimentos fundamentais que lle foron de gran utilidade na súa carreira científica.

A HISTORIA DA FÍSICA (2ª parte)

A FÍSICA DO SÉCULO XX

Podemos situar o arranque da física do século XX no descubrimento de Becquerel, en 1896, da radiactividade, fenómeno que estudaron os esposos Curie, quenes en 1898 conseguiron aislar o polonio e o radio, e por Rutherford, quen descubriu a radiactividade do torio, distinguiu os raios alfa e beta nas emisións radiactivas (1903) e logrou a primeira transmutación artificial (1919).

Coa fórmula da radiación do corpo negro establecida por Planck (1900) produciuse a primeira gran ruptura na física do século XX. Para chegar a esta fórmula , Planck supuxo que a radiación electromagnética se emite en forma discontinua e introduciu a constante que hoxe leva o seu nome. En 1905, Einstein, para esplicar o efecto fotoeléctrico, ampliou o suposto de Planck postulando que, demáis de ser emitida de forma discontinua, a radiación electromagnética viaxa e é absorbida en forma de <> que poden ser asimilados a partículas (fotons). Neste mesmo ano, Einstein publicou asemesmo un artículo no cal, usando unha transformación establecida por Lorentz, formulaba a teoría da relatividade restrinxida ou da relatividade especial, teoría da que se deducía que a velocidade da luz no vacío constituye un límite físico inalcanzable e a célebre fórmula E=mc", ("= o cadrado). En 1916 Einstein presentou a teoría da relatividade xeneral, na que a gravitación é consecuencia da curbatura do espacio-tempo.

Por outra parte, Rutherford propuxo en 1911 un modelo de átomo coa carga positiva concentrada nun nucleo, pero este modelo presentaba contradicións e, para solventalas, Bohr formulou en 1913 un modelo atómico no que se introducían ad hoc algunhas regras de cuantización. En 1924, guiado pola idea da simetría do mundo físico , De Broglie propuxo que, do mesmo modo que era posible asociar corpúsculos (fotons) as radiacións electromagnéticas, debían poder asociarse ondas ós corpúsculos materiais, de maneira que, o igual que a luz, as partículas materiais se comportarían unhas veces como ondas e outras como corpúsculos. Iniciouse así o desenrolo da mecánica cuántica, teoría aún hoxe non ben comprendida pero ampliamente confirmada pola experiencia. Entre os principáis físicos cuyos nomes se asocian coa formulación desta teoría figuran Schrödinger, Heisenberg, Born e Pauli. A Schrödinger se debe a famosa ecuación de onda que leva o seu nome (1926). Heisenberg formulou o principio de indeterminación (1927), que fixa un linde á precisión coa que poden ser coñecidas de forma simultanea a cantidade de movemento e a posición dunha partícula. Born propuxo unha interpretación da función de onda da ecuación de Schrödinger que liga a devandita magnitude coa probabilidade de atopar a partícula no punto e no instante do que se trate. Pauli introduxo o principio de e exclusión, segun o cal nun sistema atómico non poden existir dous electróns no mesmo estado cuántico.

En 1927, Uhlenbeck e Goudsmitt descubriron o espín do electrón e, en 1930, Dirac formulóu a teoría cuántica relativista do electrón, teoría que supuxo o renacemento da electrodinámica cuántica, desenrolada por Schwinger, Feynman, Dyson e Tomonaga. Nos anos sesenta, xurdiu a cromodinámica cuánteca (Gell-Mann), según a cal, partículas como o protón estan formadas por outras partículas demominadas quarks.