Ferides de guerra en la teoria de la relativitat

The New York TimesDURANT QUATRE DIJOUS CONSECUTIUS del mes de novembre del 1915, Albert Einstein va pujar a la tarima de l’Acadèmia Prussiana de les Ciències per presentar en conferències setmanals els avenços sobre el que va decidir anomenar la teoria general de la relativitat. El científic treballava a un ritme frenètic. Abans de cada presentació, perfilava detalls de la teoria fins que, en arribar a finals de mes, les seves equacions van prendre la forma que encara avui fan servir els físics. Elegants i fresques, són prou breus per encabir-les en una piulada.

En el segle que ha transcorregut des de llavors, com és sabut, la teoria d’Einstein ha fet fortuna. Els físics i els astrònoms han aplicat la relativitat general en regions remotes del cosmos i encara no hi ha hagut cap experiment o observació que hagi sigut capaç de revelar-hi cap discrepància. Tot i això, un fet del qual es té menys coneixement és la manera com els terribles drames humans del segle passat van modelar aquesta teoria profunda, abstrusa i d’aparença sobrenatural.

Des del principi, Einstein no es va mostrar gaire optimista sobre la recepció de la seva teoria. Sabia que no s’acceptaria ràpidament. “La teoria de la gravitació no entrarà al cap dels meus col·legues fins d’aquí molt de temps, no en tinguis cap dubte”, es lamentava a un amic el 1915.

OBSTACLES POLÍTICS

Alguns dels obstacles a la seva acceptació eren de caràcter conceptual. Isaac Newton havia sostingut que hi havia una força de la gravetat universal, l’atracció incessant que exerceix un cos sobre un altre. Però Einstein esgrimia que la “força” de la gravetat no existeix i que l’espai i el temps són tan mal·leables com un llit elàstic: es poden deformar, tòrcer o destensar per la presència de cossos de dimensions colossals com ara el Sol. Einstein postulava que els cossos es limiten a moure’s seguint trajectòries tan rectes com sigui possible, fluint a través d’un espai-temps corb, una idea que podia ser difícil d’assimilar.

Però també hi havia entrebancs de caràcter polític. El caos i els trastorns ocasionats per la Primera Guerra Mundial, per exemple, van impedir que molta gent tingués coneixement de la relativitat general i reflexionés sobre la teoria. Així doncs, entre els primers conversos a la relativitat hi ha un matemàtic rus atrapat en un camp de presoners alemany que durant uns quants anys no va poder il·lustrar els seus col·legues; un astrònom alemany pres en un camp de presoners rus que no va poder acabar de posar a prova una de les principals prediccions de la teoria, i un altre astrònom alemany que, mentre prestava servei a l’exèrcit del seu país, passava l’estona trobant les solucions exactes a les equacions d’Einstein, tot per acabar caient víctima d’una malaltia mortal al front rus tan sols unes setmanes després.

La guerra també va determinar la manera com l’obra d’Einstein es va estendre cap a l’oest. Per la seva condició de funcionari alemany, ni Einstein ni les seves cartes (ni tan sols les publicacions científiques alemanyes) podien travessar el canal de la Mànega, a causa del bloqueig naval. Tot i això, Einstein podia viatjar a països neutrals, com els Països Baixos. De fet, anava sovint a Leiden, on va fer amistat amb el gran físic matemàtic Willem de Sitter, a qui va instruir sobre la teoria de la relativitat general. De Sitter, per la seva banda, va enviar una sèrie de documents detallats que exposaven l’obra d’Einstein a un col·lega de Cambridge, el físic i astrònom Arthur Eddington.

EXPERIMENTS EN GUERRA

Eddington, que formava part de la comunitat dels quàquers i era objector de consciència, temia que les rancúnies de la guerra estiguessin causant un greu perjudici a la comunitat científica internacional. Així doncs, es va aferrar a la relativitat d’Einstein com una manera de restablir l’harmonia. Com ha documentat l’historiador Matthew Stanley, els superiors d’Eddington de Londres i Cambridge van fer servir la seva influència perquè els funcionaris del govern britànic deixessin que dediqués el servei obligatori al país en temps de guerra a preparar una expedició astronòmica per posar a prova una de les principals prediccions d’Einstein: que la gravetat podia deformar el camí que recorre la llum de les estrelles. Eddington tenia l’esperança de “guarir les ferides de la guerra” dirigint un equip britànic dedicat a examinar l’obra d’un físic alemany.

Un any després de l’armistici que va posar fi a la Primera Guerra Mundial, Eddington va anunciar que els mesuraments del seu equip de les posicions aparents dels estels durant un eclipsi recent es corresponien amb les prediccions d’Einstein. En una entrevista concedida poc després, Einstein va assenyalar que el reconeixement públic del seu assoliment tenia un vessant polític. “Ara a Alemanya se’m descriu com a «servidor d’Alemanya» i a Anglaterra com a «jueu suís»”, va assenyalar. “Si alguna vegada el meu destí em portés a ser presentat com una bèstia negra, em convertiria, per contra, en un «jueu suís» per als alemanys i en un «servidor d’Alemanya» per als anglesos”. Vet aquí, va afegir picant l’ullet, “una aplicació més de la teoria de la relativitat”.

Malauradament, els fets no van trigar gaire a donar-li la raó. Tot just mesos després de l’anunci d’Eddington, en una Alemanya arrasada per la guerra, sectors oportunistes de la dreta van començar a organitzar concentracions hostils en contra d’Einstein. Afirmaven que només un jueu amanerat seria capaç de suprimir la “força” de la física moderna i que els posseïdors d’un esperit veritablement ari compartien un sentit intuïtiu de la “força” heretat de generacions dedicades a treballar la terra. Poc després del seu ascens al poder el 1933, els nazis van prohibir l’ensenyament de l’obra d’Einstein a l’interior del Reich. Einstein es va instal·lar a Princeton (Nova Jersey), als Estats Units, i la comunitat alemanya d’adeptes a la teoria de la relativitat va quedar tocada.

Després de la Segona Guerra Mundial, als Estats Units, una nova generació de físics es va començar a centrar en la relativitat des d’una posició privilegiada en el si del complex industrial-militar. En aquest àmbit, les exigències polítiques van propiciar que la teoria d’Einstein guanyés popularitat de manera accelerada i en sentits inesperats.

A tall d’exemple, els físics i els enginyers que treballaven en conjunts de radars enormes concebuts per detectar els míssils soviètics disparats contra els Estats Units van calibrar i afinar el seu sistema enviant pulsacions de radar a planetes pròxims. Aquests investigadors es van adonar que, si cronometraven el retorn de l’eco des dels planetes amb una precisió sense precedents, podien comprovar la veracitat d’una predicció perspicaç d’Einstein: que, a part de deformar-ne la trajectòria, la gravetat redueix la velocitat de la llum. Durant dècades, aquesta prova de retard de la llum va fornir els mesuraments més precisos de què es disposava llavors, que provaven que l’espai-temps es comportava tal com havia previst Einstein.

Vint anys més tard, els físics teòrics van informar els generals de les forces aèries dels Estats Units d’una complicació subtil sorgida amb un sistema militar nou: el sistema de posicionament global, conegut com a GPS per les seves sigles en anglès. Els físics van explicar que l’efecte de la gravetat de la Terra seria més acusat a terra que en òrbita, de manera que els rellotges situats a la superfície de la Terra avançarien més lentament que els situats en satèl·lits. Si hi havia una discrepància temporal entre els rellotges, també hi hauria una discrepància espacial, cosa que podia generar problemes al sistema. Si no es corregien, les minúscules diferències entre el ritme dels rellotges s’acumularien fins a traduir-se en errors enormes a l’hora de determinar distàncies. Amb el GPS, la deformació del temps que s’havia imaginat Einstein va cobrar importància operativa. Més endavant, es permetria la venda del GPS al mercat comercial i actualment milers de milions de persones confien cada dia en la teoria de la relativitat general per conèixer la seva ubicació.

Així, cent anys després de la seva concepció, la bella teoria que va bastir Einstein continua inspirant reflexions elevades (sobre forats negres, supernoves o el Big Bang). Tot i això, la història de l’obra d’Einstein posa en relleu que hi ha una força capaç de sacsejar, fer descarrilar o impulsar fins i tot la recerca científica més abstracta. És la força més potent que es coneix: la política.

(David Kaiser és professor de física i història de la ciència al MIT)