Lo que nos dice el encéfalo de Einstein sobre su gran inteligencia y creatividad

Dos fotografías laterales (izda. y dcha.) del encéfalo de Albert Einstein. Click  para ampliar. (C) National Museum of Health and Medicine in Silver Spring, Maryland.

La frenología es una pseudociencia cuyo objetivo es entender la mente, la personalidad y el comportamiento humanos gracias a la anatomía del cráneo y del encéfalo. Se ha publicado en la revista científica Brain un estudio sobre la anatomía del encéfalo de Albert Einstein basado en una serie de 14 fotografías recién descubiertas que Thomas Harvey tomó en 1955 antes de cortarlo en 240 rodajas. El objetivo de Dean Falk (Universidad Estatal de Florida en Tallahassee, EEUU) y sus colegas es frenológico, pues pretenden entender el origen de la gran inteligencia y creatividad de Einstein comparando su encéfalo con otros 85 publicados en la literatura científica. ¿Qué nos dice este encéfalo sobre la gran inteligencia y creatividad del gran genio del s. XX? Nada. Lo siento si pensabas que diría algo, pero nadie sabe qué relación pueden tener ciertos plieges y circunvoluciones con las asombrosas habilidades cognitivas de Einstein. Por ello, podemos concluir que este estudio pseudocientífico publicado en Brain solo ha servido para darle publicidad a dicha revista. El Editor Principal debe estar contento. El artículo técnico es de acceso gratuito, así que si quieres consultarlo, adelante: Dean Falk, Frederick E. Lepore, Adrianne Noe, “The cerebral cortex of Albert Einstein: a description and preliminary analysis of unpublished photographs,” Brain, First published online: November 16, 2012. Se han hecho eco de este estudio mucha gente, como Michael Balter, “Why Einstein Was a Genius,” Science NOW, 15 November 2012 (Findings, Science 338: 1015, 23 November 2012).

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XII Carnaval de la Física: El frigorífico de Einstein-Szilard y el experimento para medir el espín del electrón de Einstein-de Haas

Albert Einstein (1879-1955), físico teórico, físico matemático, también fue físico experimental y físico aplicado. Einstein diseñó varios experimentos físicos y solicitó patentes para un buen número de inventos (13 solicitudes de patente entre 1926 y 1928, de las que solo obtuvo 8). El ejemplo más famoso es el frigorífico que inventó junto al húngaro Leo Szilard (1898-1964), que fue construido por la compañía Citogel (Hamburgo) y presentado en la Feria de Leipzig (1928-1929). Era un frigorífico muy pesado (350 kg) y casi no se vendió. El frigorífico de Einstein-Szilard utiliza un ciclo de absorción [wiki], cuando los frigoríficos de nuestras casas utilizan un ciclo de compresión. Estos últimos se popularizaron tras la invención en 1930 del freón que permitió el desarrollo a gran escala de estos refrigeradores. La fotografía que abre esta entrada muestra una reconstrucción realizada como proyecto fin de carrera por Engels Wolfgang bajo la dirección del profesor Falk Riess en la Universidad de Oldenburg (Alemania); está extraída de la noticia que se publicó en la web de dicha universidad: “Einsteins “Automatischer Beton-Volks-Kühlschrank”. Oldenburger Physiker bauten die Erfindung des Genies nach,” 11. Oktober 2005; ver también a los autores aquí; en español podéis leer, sin foto, “Científicos relanzan un frigorífico ecológico inventado por Einstein,” 21 sep. 2008 [visto en Menéame]. Los interesados en los detalles termodinámicos de funcionamiento del frigorífico de Einstein-Szilard disfrutarán con el breve artículo de Cándido, “El frigorífico de Einstein y Leo Szilard,” Alma de herrero, 20 de enero de 2009.

En la imagen aparece el dibujo original y una reconstrucción del experimento que desarrolló en  1915 junto al físico danés Wander J. de Haas (1878–1960), que demostró que el magnetismo era debido al movimiento de los electrones y que permite medir el espín (momento angular intrínseco) de estos electrones. Medir el espín antes de que Arthur Compton introdujera en 1921 el concepto teórico de espín del electrón. El experimento de Einstein-de Hass demostró que el factor de Landé (cociente giromagnético) vale el doble de que lo que la teoría (clásica) predice. El cociente giromagnético es el cociente entre el momento magnético y la componente del momento angular en una dirección dada. Einstein y de Hass lo midieron suspendiendo una barra magnética de una fibra de cuarzo, que se magnetizó haciendo pasar una corriente por un alambre enredado en ella. De esta forma la barra adquiere un momento magnético y un momento angular que se determina por medio de la rotación angular de la fibra de cuarzo. La magnetización se debe por entero al movimiento de los electrones, pues la razón es negativa. El resultado experimental requiere que cada electrón pueda tener dos estados posibles (las dos direcciones posibles de su espín). La reconstrucción del experimento fue realizada por la Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) en Berlín. Imágenes extraídas de la web:  Wolfgang Engels, Rajinder Singh, “Das Einstein-de Haas Experiment zur Messung der Ampèreschen Molekularströme,” Didaktik und Geschichte der Physik, 2006.

 Quizás te interese leer más sobre Albert Einstein en este blog:

Biografía del “mujeriego” Albert Einstein, 29 Enero 2009; “Albert Einstein según su nieta Evelyn: “Era un mujeriego y un libertino”, 8 Septiembre 2009.

El papel de Mileva Maric en la obra de Albert Einstein, 23 Enero 2009; ¿Conocía Einstein el experimento de Michelson-Morley en 1905 y le influyó en su teoría?,14 Agosto 2009.

1919, el año en el que Einstein se convirtió en el icono del genio gracias al New York Times, 17 Diciembre 2008; La historia de la anomalía en el avance del perihelio de Mercurio y la fórmula de Gerber-Einstein, 2 Agosto 2010; El padre de la física de estado sólido y de la materia condensada: Albert Einstein, 28 Septiembre 2010.

Einstein y el fracaso escolar (o sobre la tesis de Einstein), 17 Julio 2008; Las frases atribuidas a Einstein (o como quitarse de encima a la mosca de los periodistas), 5 Septiembre 2008.

Si te ha gustado esta entrada recuerda que Francis organiza la XII Edición del Carnaval de la Física. Tú también puedes contribuir al Carnaval con tu granito de arena. Para participar no hace falta tener un blog, puedes darte de alta en la web del Carnaval de la Física y publicar tu entrada allí. Por supuesto, a los que tenéis un blog lo más fácil es publicarla en vuestro propio blog. El formato de la entrada es libre: desde un elaborado artículo científico a una simple imagen, pasando por el comentario de una película, la descripción de un experimento casero, un podcast o un vídeo. La única condición es que trate sobre la física en cualquiera de sus aspectos.

El padre de la física de estado sólido y de la materia condensada: Albert Einstein

Einstein fue el padre de la teoría de la relatividad y uno de los dos abuelos de la mecánica cuántica (junto a Planck). El artículo de 1907 de Einstein sobre la teoría del calor específico de los sólidos introdujo por primera vez la idea de que las vibraciones de la red de átomos de un sólido son responsables de sus propiedades termodinámicas, en particular de su calor específico. Dicho artículo fue el primero de una serie de artículos de Einstein que crearon la física del estado sólido y con ella la física de la materia condensada. La esencia del genio en estado en puro. Nos lo contó Manuel Cardona (Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, Alemania), “Albert Einstein as the Father of Solid State Physics,” pp. 85-114, Cien Años de Herencia Einsteniana, Universitat de Valencia, 2005. El artículo de Cardona, Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica en el año 1988,  forma parte de un ciclo de conferencias de hace un lustro cuyas actas merecen una relectura de vez en cuando. 

Tras su año milagroso (annus mirabilis), 1905, Einstein se dedicó a estudiar la teoría del calor en los sólidos. En concreto, las propiedades dinámicas de los fonones (vibraciones de la red de átomos) en un sólido aislante. La teoría de los electrones en un sólido tuvo que esperar al desarrollo de la estadística de Fermi-Dirac en 1926. Einstein consideró el caso más sencillo, que todos los átomos vibran a la misma frecuencia, sea la frecuencia media de vibración, llamada frecuencia de Einstein en su honor. Estas frecuencias se comportan como bosones, es decir, como fotones, por ello se llaman fonones, por lo que se estudian gracias a la teoría (cuántica) de la radiación de Planck. En 1911, Nernst (Premio nobel de Química en 1920) y su estudiante de doctorado Lindermann extendieron la teoría de Einstein a dos frecuencias de vibración (hoy corresponden a las frecuencias medias de vibración de los fonones llamadas acústicas y ópticas). También dicho año P. Debye estudió la teoría de las vibraciones elásticas de un sólido que incluía tanto un espectro discreto de frecuencias como uno continuo (hasta frecuencia cero). La teoría de Debye es más exacta que la de Einstein (y la de Nernst-Lindermann) para algunos materiales, como el diamante, como muestra la figura que acompaña esta entrada.

La importancia del artículo de Einstein de 1907, desde el punto de vista teórico, como catalizador y origen de toda la física del estado sólido es similar a la del descubrimiento por parte de H. Kamerlingh Onnes de la superconductividad en 1911. De hecho, Einstein escribió un modelo teórico de la superconductividad en 1922, pero sus ideas cayeron en saco roto pues no se conocía la teoría de Fermi-Dirac para un gas de electrones; aún así, su idea de que un estado coherente (hoy diríamos un estado de Bose-Einstein) era clave se confirmó muchas décadas más tarde gracias a la teoría BCS. Ya sabrás que las ideas del indio N. Bose sobre un estado coherente en un gas de fotones (o bosones) son de 1924.