Albert Einstein realizó varias investigaciones sin éxito, relacionadas con la mecánica cuántica , la superconductividad y los detalles de su propia teoría de la relatividad .
En uno de sus tres artículos Annus mirabilis de 1905, sobre la relatividad especial , Albert Einstein señaló que, dada una definición específica de la palabra " fuerza " (una definición que más tarde aceptó que no era ventajosa), y si optamos por mantener (por convención) la segunda ley del movimiento de Newton F = ma ( masa por aceleración igual a fuerza), entonces se llega a como la expresión para la masa transversal de una partícula en rápido movimiento. Esto difiere de la expresión aceptada hoy en día, porque, como se señala en las notas al pie del artículo de Einstein agregadas en la reimpresión de 1913, "es más acertado definir la fuerza de tal manera que las leyes de la energía y el momento asuman la forma más simple", como lo hizo, por ejemplo, Max Planck en 1906, quien dio la expresión ahora familiar para la masa transversal.
Como señala el historiador Arthur I. Miller , esto es equivalente a las predicciones de masa transversal de Einstein y Hendrik Lorentz . Einstein ya había comentado en el artículo de 1905 que "con una definición diferente de fuerza y aceleración, naturalmente deberíamos obtener otras expresiones para las masas. Esto demuestra que al comparar diferentes teorías... debemos proceder con mucha cautela". [1]
Einstein no apreció inmediatamente el valor de la formulación cuatridimensional de la relatividad especial de Hermann Minkowski , aunque al cabo de unos años la había adoptado dentro de su teoría de la gravitación. [ cita requerida ]
Einstein negó varias veces que se pudieran formar agujeros negros . [ cita requerida ] En 1939 publicó un artículo que sostiene que una estrella que colapsara giraría cada vez más rápido, girando a la velocidad de la luz con energía infinita mucho antes del punto en el que está a punto de colapsar en una singularidad de Schwarzchild o agujero negro.
El resultado esencial de esta investigación es una comprensión clara de por qué las "singularidades de Schwarzschild" no existen en la realidad física. Aunque la teoría aquí presentada trata sólo de cúmulos cuyas partículas se mueven a lo largo de trayectorias circulares, no parece estar sujeta a dudas razonables de que casos más generales tendrán resultados análogos. Las "singularidades de Schwarzschild" no pueden concentrarse arbitrariamente. Y esto se debe al hecho de que, de lo contrario, las partículas que las constituyen alcanzarían la velocidad de la luz. [2]
El argumento de Einstein en sí mismo sólo demuestra que los objetos giratorios estables tienen que girar cada vez más rápido para permanecer estables antes de llegar al punto en que colapsan . Pero hoy se entiende bien (y algunos lo entendían bien incluso entonces) que el colapso no puede ocurrir a través de estados estacionarios como imaginó Einstein. Sin embargo, sigue sin estar claro hasta qué punto los modelos de agujeros negros de la relatividad general clásica se corresponden con la realidad física y, en particular, todavía no se comprenden las implicaciones de la singularidad central implícita en estos modelos.
En estrecha relación con su rechazo a los agujeros negros, Einstein creía que la exclusión de singularidades podría restringir la clase de soluciones de las ecuaciones de campo de modo de forzar soluciones compatibles con la mecánica cuántica, pero nunca se ha encontrado una teoría de ese tipo. [ cita requerida ]
El propio Einstein consideró que la introducción de la constante cosmológica en su artículo de 1917 en el que fundó la cosmología fue un "error de programación". [3] La teoría de la relatividad general predecía un universo en expansión o en contracción, pero Einstein quería un universo estático , es decir, una esfera tridimensional inmutable, como la superficie de una bola tridimensional en cuatro dimensiones.
Quería esto por razones filosóficas, para poder incorporar el principio de Mach de una manera razonable. Estabilizó su solución introduciendo una constante cosmológica y, cuando se demostró que el universo se estaba expandiendo, retiró la constante por considerarla un error garrafal. En realidad, no es un error garrafal: la constante cosmológica es necesaria en la relatividad general tal como se entiende actualmente y, en la actualidad, se cree ampliamente que tiene un valor distinto de cero.
Einstein consideró que la mecánica matricial de Werner Heisenberg era incorrecta , ya que la consideraba demasiado formal . Cambió de opinión cuando Erwin Schrödinger y otros demostraron que la formulación en términos de la ecuación de Schrödinger , basada en la dualidad onda-partícula , era equivalente a las matrices de Heisenberg. [ cita requerida ]
Einstein también intentó demostrar que el principio de incertidumbre de Heisenberg no era válido. En 1927 ya estaba convencido de su utilidad, pero siempre se opuso a él. [ cita requerida ]
En el artículo de EPR , Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen argumentaron que la mecánica cuántica no puede ser una representación local y realista completa de los fenómenos , dadas las definiciones específicas de "realismo", " localidad " y "completitud". El consenso moderno es que el concepto de realismo de Einstein es demasiado restrictivo. [ cita requerida ]
Einstein publicó (en 1922) una teoría cualitativa de la superconductividad basada en la vaga idea de que los electrones compartían órbitas . Este artículo es anterior a la mecánica cuántica moderna y hoy se considera incorrecto. La teoría actual de la superconductividad a baja temperatura, la teoría BCS (por John Bardeen , Leon Cooper y John Robert Schrieffer ), se elaboró recién en 1957, treinta años después del establecimiento de la mecánica cuántica moderna. Sin embargo, incluso hoy en día, la superconductividad no se entiende bien y se siguen proponiendo teorías alternativas, especialmente para explicar los superconductores de alta temperatura . [ cita requerida ]
Einstein dedicó muchos años a la investigación de la teoría del campo unificado de la física y publicó numerosos artículos sobre el tema desde 1918 hasta su muerte en abril de 1955. Einstein nunca pudo demostrar la teoría del campo unificado. Los físicos teóricos aún no han formulado una teoría ampliamente aceptada y consistente que combine la relatividad general y la mecánica cuántica para formar una teoría del todo . Intentar combinar el gravitón con las interacciones fuerte y electrodébil conduce a dificultades fundamentales y la teoría resultante no es renormalizable . La incompatibilidad de las dos teorías sigue siendo un problema clave sin resolver en la física .
