, era el hijo menor del rabino Gottlieb Klein, quién era originario de los Cárpatos meridionales y había llegado a Suecia en 1883. Inculcó el interés por los estudios a su hijo Oskar, quién a temprana edad se encariñó por la biología y posteriormente, alrededor de los 15 años, por la química. Muy pronto, en 1910, fue invitado por Svante Arrhenius a trabajar al laboratorio del Instituto Nobel. Allí, se intereso en solubilidad y publicó su primer artículo – el mismo año que terminaba sus estudios secundarios (1912) – sobre la disolución en álcalis del hidróxido de zinc. No obstante esos logros, Klein no postuló a la universidad hasta el año 1914.
Arrhenius deseó enviar a Klein a trabajar con Jean-Baptiste Perrin en su laboratorio en la universidad de París, pero el plan falló debido al estallido de la Primera Guerra Mundial. Oskar Klein se vio obligado a hacer su servicio militar entre los años 1915 y 1916. Una vez concluido éste, pero todavía en plena guerra, volvió al trabajo con Arrhenius.
En el retorno a sus estudios, su trabajo lo centró alrededor del análisis de dieléctricas constantes para alcoholes en varios solventes. Durante esta estancia particular en Estocolmo, conoció a Hendrik A. Kramers, quién, en ese tiempo (1917), era un estudiante de Niels Bohr en Copenhague. Kramers y Klein se reunieron varias veces durante los siguientes años, ya sea en Estocolmo o Copenhague, siendo esta última ciudad el siguiente destino de Klein.
En 1917, Klein obtuvo una beca para cursar estudios en el extranjero y, en 1918, llegó a Copenhague. En el transcurso de los siguientes dos años, viajaría constantemente entre Estocolmo y Copenhague, trabajando con Bohr y Arrhenius, pasando el verano de 1919 con Kramers en Copenhague, y finalmente volviendo a Estocolmo en 1920. Pero ello no fue el final de su experiencia en Copenhague. De hecho, fue simplemente el principio.
Bohr viajó a Estocolmo a visitar a Klein en 1920 y le convenció a que volviera a Copenhague a trabajar con él a su instituto. Klein accedió y comenzó una relación que le sería absolutamente fructuosa y que lo conduciría al primer plano de la docencia.
En aquellos tiempos, Bohr trabajaba con Svein Rosseland en el equilibrio estadístico de una mezcla de electrones atómicos libres. Entonces, se creía que los electrones perdían energía en las colisiones con los átomos. Pero Klein, conjuntamente con Rosseland, lograron la formulación introductoria de las «colisiones de segundo tipo», en las cuales los electrones no pierden, si no que ganan realmente energía.
Klein continuó su trabajo en el otro lado del «pasillo molecular», centrando su atención en los iones. De hecho, ello lo condujo al estudio, para su tesis de doctorado, sobre las fuerzas entre iones en electrólitos fuertes con la aplicación de la mecánica estadística de Gibbs. El resultado fue una formulación generalizada del movimiento browniano. Defendió su tesis en 1921, en la Universidad de Estocolmo, frente a la oposición del físico y matemático Erik Ivar Fredholm, quién era conocido por sus trabajos en ecuaciones integrales y en la teoría espectral. Después de su acertada defensa, Klein retornó a Copenhague y, posteriormente, asistió a Bohr en un viaje a Göttingen.
También en esa época, Klein retomó la pluma, pero esa vez la orientó para publicar algunos documentos de física con una literatura asequible a una mayor cantidad de lectores. Su primer trabajo en ese estilo se versó en una refutación de características filosóficas a objeciones hechas por filósofos suecos a la teoría de la relatividad. Tampoco era sorprendente que en esos tiempos Klein estuviera buscando trabajo.
En 1923, Oskar Klein se casó con Gerda Agnete Koch y se mudó a EE.UU. al condado de Ann Arbor, en el estado de Michigan para asumir un puesto en la universidad de Michigan, puesto que él se ganó con el apoyo de su amigo Niels Bohr . Su primer trabajo en Ann Arbor se orientó hacia los efectos anómalos de Zeeman que consistían en un problema, que entonces, nadie había logrado entender y que se presentaba en el comportamiento de los átomos en campos magnéticos. El efecto clásico de Zeeman fue explicado, en una cáscara de nuez, como la desagregación de las líneas espectrales por el campo magnético. El problema era que la teoría clásica describía solamente con eficiencia a aquellos átomos con electrones de espín cero. La diferencia se aprecia en las siguientes dos expresiones hamiltonianas. Para el efecto normal de Zeeman, el hamiltoniano se expresa:
H1 = e / 2mc L . B
Para el efecto anómalo de Zeeman, el hamiltoniano se convierte:
H1 = e / 2mc (L + 2S) . B
El término adicional se presenta a partir del momento intrínseco del dipolo de un objeto con espín, donde S es el espín del momento angular. En aquellos tiempos (1923), esto era un problema bastante difícil de abordar, pero Klein no paró allí. Continuó su trabajo en la interacción de las moléculas biatómicas con los electrones, estudiando el ímpetu angular dentro de ellas mismas.
Al año siguiente, en 1924, dictó un curso de electromagnetismo y dio una conferencia sobre una partícula eléctrica inmersa en un campo combinado gravitacional y electromagnético. Lo anterior, puede ser considerado como una señal del principio de su trabajo sobre una teoría de campo unificada.
Al año siguiente, en 1924, dictó un curso de electromagnetismo y dio una conferencia sobre una partícula eléctrica inmersa en un campo combinado gravitacional y electromagnético. Lo anterior, puede ser considerado como una señal del principio de su trabajo sobre una teoría de campo unificada. Para llegar a esa unificación, Klein asumió la existencia de cinco dimensiones, aunque tempranamente sus ideas sobre el tema se centraron en la física cuántica como un medio catalizador. En su formulación consideró que p52 = m2. Brink se refirió a lo último señalando que Klein fue influenciado por: ... el deseo de contar con un formalismo que incluya las características de la onda y de la partícula como límite.
Después de un tiempo, Klein comenzó a abandonar la idea de la posibilidad de alcanzar a través de la física cuántica a la anhelada teoría de campo unificada, de hecho, con los años, la dejó de lado totalmente. Sin embargo, vio la posibilidad de la unificación contemplando cinco dimensiones, que es lo que tuvo presente desde los inicios de su tentativa.
Aparentemente, en aquellos años, Klein desconocía el trabajo de Theodor Kaluza. Éste, en 1919, envió un documento a Albert Einstein en el cual le proponía una formulación para unificar la gravedad con la teoría electromagnética de Maxwell. Einstein, inicialmente, no se interesó, pero más adelante consideró las ideas, que se formulaban en ese documento, como altamente originales e incentivó a Kaluza a que las publicara. De hecho, el propio Einstein las difundió el 8 de diciembre de 1921.
En 1925, Klein volvió a Copenhague y contrajo hepatitis, lo que le significó un largo tiempo de postración y convalecencia. Pero esa enfermedad, no le impidió visitar a Heisenberg en julio de 1925 y a Schrödinger en enero de 1926. Claro está, que ambas visitas coincidían con su recuperación y el tiempo en que él podía finalmente volver al trabajo. Lo inmediatamente anterior, también coincide con el momento en que se entera de las propuestas de Kaluza, a través de un comentario que le envió Wolfgang Pauli. Klein, entonces, procede a rescatar lo que más puede del naufragio en que se habían sumido sus ideas.
Las adaptaciones que realizó Klein al trabajo de Kaluza tuvieron una diferencia importante, ya que consideró que en el pequeño círculo, propuesto originalmente por Kaluza, la quinta dimensión adicional se rizaba hacia arriba dentro de un espacio cuya dimensión correspondía a la longitud de Planck, 10-33 cm. Es importante observar, sin embargo, que la dimensión adicional, aunque rizada hacia arriba, seguía siendo de naturaleza euclidiana, pese a que no era observable por tratarse de una cantidad física que se conjugada con la carga eléctrica. Con ello, Klein procuró explicar la atomicidad de la electricidad como una ley cuántica, extendiendo ello al electrón y al protón.
Klein asumió la quinta dimensión como periódica l =  c (2 k)1/2 / e donde e es la carga del electrón y k la constante gravitacional de Einstein. La dimensión corresponde a la longitud de Planck.
Los resultados de Klein fueron publicados la revista Nature en otoño de 1926 y generaron el interés de eminentes teóricos tales como Vladimir Fock, Leon Rosenfeld, Louis de Broglie , y Dirk Struik . Desafortunadamente, a pesar del interés que existía sobre la unificación, la mayoría de los físicos eventualmente se centraron en investigaciones más prometedoras y experimentalmente comprobables, dejando la teoría de Kaluza – Klein para que fuera explorada más adelante. Se opinó que con ella se intentaban soluciones para muchos problemas a la vez.
También en 1926, Klein fue designado docente la universidad de Lund y se convirtió, en los próximos cinco años próximos, en el colaborador más cercano de Bohr correspondiéndose y complementándose ambos, y contribuyendo, al parecer, al desarrollo del principio de incertidumbre, pues Heisenberg recordó:
Después de varias semanas de la discusiones, que no estaban desprovistas de tensiones, pronto concluimos, gracias a la participación de Oskar Klein, que realmente los significados eran iguales, y que las relaciones de la incertidumbre eran justamente un caso especial del principio más general de la complementariedad.
De hecho, 1926 fue un gran año para Klein. Además de su definitiva recuperación de la hepatitis y de la obtención de su puesto como docente en Lund, fue también el año en que desarrolló su siguiente aporte teórico. En efecto, logró determinar (antes que Dirac) un modelo sobre las probabilísticas de la transición atómica, introdujo la formulación inicial de la ecuación que se llegaría a llamarse de Klein-Gordon.
La ecuación de Klein-Gordon fue la primera de onda relativista. Puede expresarse de la siguiente manera:
Es interesante observar que esta ecuación apareció publicada exactamente como se expresó arriba en el libro de David Bohm sobre la teoría cuántica, editado en 1951, pero en él no se le respetó el crédito a Klein ni a Gordon. Sin embargo, Bethe y Jackiw, en su obra Intermediate Quantum Mechanics publicada en 1964, se refieren a la misma ecuación como la de Klein -Gordon. Klein y Walter Gordon fueron honrados así con el honor del correspondiente crédito sobre la ecuación después de haber transcurrido un cuarto de siglo. Cabe consignar, eso sí, que Schrödinger había desarrollado en privado una ecuación de onda relativista derivada de su ecuación original de onda, aunque él nunca publicó sus resultados. Pero la ecuación de Klein – Gordon tenía la debilidad de no poder obtener con precisión la estructura correcta del átomo del hidrógeno, lo que quedó de manifiesto cuando Pauli introdujo el concepto del espín un año después, en 1927. La ecuación resultaba ser incompatible con espín y, consecuentemente, era solamente útil para los cálculos que implican partículas spinless. Pero, no obstante, fue un aporte importante a la teoría cuántica, lo que junto a su teoría de la unificación, le aseguraron a Klein un duradero reconocimiento por sus aportes a la ciencia.
Después del año 1926, Klein volvió a la docencia, compartiendo su tiempo académico con la investigación, aunque esto último a un ritmo reducido. Brink le señala y aconseja en una nota a su amigo Klein, diciéndole:
Usted ahora cumplirá las palabras: vaya y enseñe a la gente. Su gran talento pedagógico será siempre una de sus mejores calidades. No soy de la opinión que encontrar nuevas leyes de la naturaleza e indicar nuevas direcciones es una de sus grandes virtudes, aunque usted ha desarrollado siempre cierta ambición en esa dirección.
En su trabajo con Jordania, demostró la cercana conexión que se da entre los campos del quantum y la estadística del quantum. Se sabía que la segunda cuantización garantiza la obediencia de los fotones a la estadística de Bose - Einstein, pero Klein demostró que la segunda cuantización no solamente está confinada para liberar partículas. Demostró junto a Jordania que es factible cuantizar o subdividir la ecuación no-relativista de Schrödinger y, en honor a este trabajo, fue honrado nombrándose a esa herramienta matemática, como las matrices de Jordania - Klein.
En los subsiguientes años, Klein colaboró con el físico japonés Yoshio Nishina, que estaba en Copenhague como investigador visitante, en el problema de la dispersión de Compton de un electrón de Dirac. A pesar de la llamada paradoja de Klein, en el sentido de que el positrón no era entendido totalmente por los físicos, no obstante Klein podía convencerlos de la validez de la ecuación relativista de onda de Dirac. Además, continuó trabajando sobre los problemas de la mecánica cuántica en la segunda ley de la termodinámica y en sus lemas matemáticos.
En 1930, le ofrecieron la cátedra Fredholm en la Universidad de Estocolmo, lo que le permitió volver a su país. Se retiró de las actividades académicas en 1962.
Durante la década de 1930, Klein ayudó a muchos físicos, que habían sido expelidos de Alemania y de otras naciones por su origen judío, a lograr refugio. De entre los muchos que él ayudó, se encontraba Walter Gordon con quién compartió el crédito de la ecuación que anteriormente mencionamos. En 1943, Klein también ayudó a escapar de Copenhague a Bohr.
Oskar Klein murió en Estocolmo, y puede ser considerado como uno de los más excelentes físicos teóricos del siglo XX.
TEMA RELACIONADO : De la Teoría Kaluza - Klein.-
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