Arthur Stanley Eddington

Sir Arthur Stanley Eddington

Sir Arthur Stanley Eddington, OM , nació el 28 de diciembre de 1882 en Kendal (Inglaterra) y murió el 22 de noviembre de 1944 en Cambridge (Inglaterra). Fue un astrofísico británico muy conocido a principios del siglo XX. El límite de Eddington, el límite natural de la luminosidad que puede ser radiada por acreción a un objeto compacto, de él toma su nombre.

Arthur Eddington es famoso por su trabajo relacionado con la Teoría de la Relatividad. Eddington escribió un artículo en 1919, Report on the relativity theory of gravitation (Informe sobre la teoría relativista de la gravitación), que transmitió la Teoría de la Relatividad de Einstein al mundo anglosajón. Debido a la Primera Guerra Mundial, los avances científicos alemanes no eran muy conocidos en Gran Bretaña.

Demostró que la energía era transportada por radiación y convección. Estos trabajos quedaron plasmados en el libro Constitution of Stars (1926).

Sus inicios

Eddington nació en Kendal, Inglaterra. Su padre, Arthur Henry Eddington, había sido profesor de una escuela cuáquera (Sociedad Religiosa de los Amigos) en Lancashire antes de mudarse a Kendal, donde se hizo director de la Stramongate School. Murió de la epidemia tifoidea que arrasó Inglaterra en 1884. Su madre, Sarah Ann Stout, a su vez de una familia cuáquera, tras la muerte de su padre, se quedó sola al cuidado de Arthur y sus hermanas mayores, con relativamente poco dinero. La familia se desplazó a Weston-super-Mare, donde Arthur fue educado en casa antes de acudir durante tres años a una escuela primaria privada.

En 1893, Arthur ingresó en la Brymelyn School. Resultó ser un estudiante brillante, y destacó especialmente en matemáticas y en literatura inglesa. Esto le llevó a obtener una beca de 60 libras en 1898, y así pudo ir al Owens College de Manchester una vez que cumplió los 16 años. Su primer curso tuvo una orientación general, pero los tres siguientes se centraron en la física. Su profesor de matemáticas, Horace Lamb, tuvo una gran influencia sobre él. Su progreso siguió siendo rápido, ganando varias becas y permitiéndole graduarse con un B.Sc. (Bachelor in Science, título universitario británico), con mención de primero de clase, en 1902.

Después de esta actuación en el Owens, le fue otorgada una beca de 75 libras para acceder al Trinity College en Cambridge, en 1903. Consiguió un Máster en 1905, y entró en el Laboratorio Cavendish investigando sobre la emisión termoiónica. Aquí no le fue demasiado bien, por lo que volvió a las matemáticas, aunque tampoco pareció satisfecho.

Astronomía

Eddington contribuyó a probar experimentalmente la teoría de la Relatividad General mediante la observación del desplazamiento de la posición relativa de una estrella durante un eclipse total de Sol. Tras dejar la universidad en 1905, el primer trabajo fijo de Eddington fue el de asistente jefe del Astronomer Royal (Astrónomo Real Británico) en el Real Observatorio de Greenwich. Le fue encomendado el análisis detallado de la paralaje de Eros sobre placas fotográficas, cuestión que le sirvió para desarrollar un nuevo método estadístico basado en el desplazamiento aparente de dos estrellas lejanas, lo que le mereció el Premio Smith en 1907.

Ese premio hizo que le acogieran como Fellow del Trinity College. En diciembre de 1912 George Darwin, hijo de Charles Darwin, murió repentinamente, y Eddington fue ascendido a la cátedra Plumian de Astronomía y Filosofía Experimental en 1913. Tras la muerte de Robert Ball, Eddington fue nombrado director del Observatorio de Cambridge el año siguiente. Fue elegido Fellow de la Royal Society poco después.

Durante la Primera Guerra Mundial, Eddington fue llamado a filas, pero como era miembro de la Sociedad Religiosa de Amigos (Quakers) y era pacifista, se negó a participar en el ejército. Como objetor, pidió que le asignaran servicio alternativo, y sus amigos científicos defendieron con éxito que fuera absuelto del servicio militar por su importancia para la ciencia.

Tras la guerra, Eddington viajó a las islas Príncipe, cerca de África, para observar el eclipse solar del 29 de mayo de 1919. Durante el eclipse fotografió las estrellas que aparecían alrededor del Sol. Según la Teoría de la Relatividad General, las estrellas que deberían aparecer cerca del Sol deberían estar un poco desplazadas, porque su luz es curvada por el campo gravitatorio solar. Este efecto sólo puede observarse durante un eclipse, ya que si no el brillo del Sol hace las estrellas invisibles al ojo humano.

Las observaciones de Eddington confirmaron la teoría de Einstein, y fueron tomadas en su época como la prueba de la validez de la relatividad general frente a la en parte obsoleta mecánica newtoniana. La noticia fue dada a conocer por muchos periódicos en primera plana. Cuando a Eddington le comentaron que, según Einstein, sólo había tres personas en el mundo que comprendieran la teoría de la relatividad, este respondió bromeando: “¡Ah!, ¿y quién es la tercera persona?”

Sin embargo, según investigaciones históricas recientes, los datos que tomó Eddington no eran correctos, y seleccionó arbitrariamente qué información utilizar. Sin embargo, posteriormente se ha comprobado el desplazamiento de la luz de las estrellas al pasar cerca del Sol en repetidas ocasiones.

Eddington también investigó el interior de las estrellas teóricamente, y desarrolló el primer método para comprender los procesos estelares. En su modelo tomó las estrellas como gas en equilibrio radiativo, de manera que está estable porque la presión del gas hacia fuera (por su temperatura) compensa la fuerza que la gravedad ejerce hacia dentro. Según él la temperatura implicaría que los átomos estarían ionizados, por lo que supuso que las estrellas se comportan como gases ideales, simplificando así los cálculos necesarios.

Así demostró que el interior de las estrellas debe encontrarse a millones de grados. También descubrió la relación masa-luminosidad, calculó la abundancia de hidrógeno y creó una teoría para explicar el cambio de brillo de las variables cefeidas.

En 1920, basándose en la medición precisa de los pesos atómicos hecha por F. W. Aston, fue el primero en sugerir que las estrellas obtienen su energía a partir de la fusión nuclear del hidrógeno y el helio. Aunque al principio esta teoría fue controvertida, la discusión finalizó cuando Hans Bethe desarrolló la teoría de la fusión entre 1938 y 1939.

Durante esta época Eddington dio clases de relatividad en la universidad, y se hizo famoso por tener la habilidad de explicar los conceptos tanto en términos científicos como para el gran público. Su libro “Mathematical Theory of Relativity” (Teoría Matemática de la Relatividad) es, según el propio Albert Einstein, la mejor introducción al tema en cualquier idioma.

Tuvo un largo enfrentamiento con el científico indio Chandrasekhar sobre el límite de masa a partir de la cual una estrella puede evolucionar a enana blanca, y a partir del cual la estrella colapsa en una estrella de neutrones o un agujero negro. Posteriormente se ha probado que ese límite, conocido hoy como límite de Chandrasekhar es correcto, y ese científico recibió el Premio Nobel de Física en 1983.

Eddington fue el principal mentor de Georges Lemaître y contribuyó a la difusión de sus investigaciones.

Teoría fundamental

Durante los años 20, y hasta su muerte, Eddington se concentró en lo que llamó la “teoría fundamental”, lo que pretendía ser una unificación de la mecánica cuántica, la teoría de la relatividad y la gravitación. Esta empresa también la emprendió el mismo Einstein, aunque en ambos casos sin éxito. De hecho, esa unificación sigue siendo uno de los mayores interrogantes de la Física contemporánea.

El enfoque de Eddington sobre la unificación se centró en combinar varias constantes fundamentales para producir un número adimensional. Como siempre llegaba a números próximos a la masa del protón o la carga del electrón, creyó que estas debían ser las bases de la construcción del Universo, y que sus valores no eran accidentales. El famoso físico cuántico Paul Dirac también siguió una línea similar de investigación (conocida como Hipótesis Dirac de Números Grandes), con un gran enfoque numerológico. Sin embargo, la constante de estructura fina, no correspondía con los cálculos de Eddington (el llamado número de Eddington), lo que hizo que el resto de la comunidad científica dejara de prestarle tanta atención.

Eddington creía haber encontrado una base algebraica para la Física Fundamental, que tiene similitud con las nociones algebraicas que se encuentran tras los intentos modernos de una Teoría de Gran Unificación.

Eddington no tuvo tiempo de completar esta línea de investigación antes de su muerte, y su libro “Fundamental Theory” (Teoría Fundamental), fue publicado póstumamente en 1946. Sir Arthur Eddington murió en Cambridge, Inglaterra, en 1944.

Premios

Bruce Medal (1924)
Henry Draper Medal (1924)
Gold Medal of the Royal Astronomical Society (1924)
Royal Medal of the Royal Society (1928)
Knighted (1930)
Order of Merit (1938)

Llamados en su honor

Cráter Eddington, en la Luna
El Asteroide 2761 Eddington
La Medalla Eddington, de la Royal Astronomical Society

Libros escritos por Eddington

1914. Stellar Movements and the Structure of the Universe. London: Macmillan.
1920. Space, Time and Gravitation: An Outline of the General Relativity Theory. Cambridge University Press. ISBN 0521337097
1923, 1952. The Mathematical Theory of Relativity. Cambridge University Press.
1926. Stars and Atoms. Oxford: British Association.
1926. The Internal Constitution of Stars. Cambridge University Press. ISBN 0521337089
1928. Fundamental Theory. Cambridge University Press.
1928. The Nature of the Physical World. MacMillan. 1935 edición réplica: ISBN 0841438854, University of Michigan 1981 edition: ISBN 0472060155 (1926–27 Gifford lectures)
1929. Science and the Unseen World. Macmillan. ISBN 0849514266, 2004 reimpresión: ISBN 1417917288
1930. Why I Believe in God: Science and Religion, as a Scientist Sees It
1935. New Pathways in Science. Cambridge University Press.
1936. Relativity Theory of Protons and Electrons. Cambridge Univ. Press.
1939. Philosophy of Physical Science. Cambridge University Press. ISBN 0758120540 (1938 Tarner lectures at Cambridge))
1925. The Domain of Physical Science. 2005 reprint: ISBN 142535842X
1946. Fundamental Theory. Cambridge University Press.

Véase también

Enlaces externos

(en inglés) Eddington - Quotations

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