Universos paralelos

Escrito por Michio Kaku y publicado por Ediciones Atalanta en 2008 (el original es del 2005).

Del autor ya he comentado otros libros con anterioridad: 1, 2, 3, 4, y 5. Vamos, que ya lo conocía. Es un gran divulgador científico (con programas en la televisión y en la radio, no sólo con libros) y suele escribir de forma muy sencilla para que lo entienda todo el mundo. Por si a alguno no le suena, sólo diré que es un físico teórico (especialista en teoría de cuerdas) y que ha sido profesor visitante en el Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de Princeton.

En este libro hace un recorrido por las ramas más actuales de la cosmología, llegando hasta los límites de la misma y especulando con los posibles futuros de nuestro universo (siempre dentro de lo que se supone que es el espíritu científico, sin pasarse y con una base científica adecuada).

Empieza el libro casi, casi, cuando según Lev Landau: "los cosmólogos se equivocan a menudo pero nunca dudan" (eran los años en los que "hay especulación, después más especulación y después está la cosmología"). Comenta que los "Principia" de Newton se publicaron gracias a Edmund Halley, un rico astrónomo aficionado (sí, el del cometa). Y menciona las diferentes paradojas, como la de Bentley y la de Olbers, y las provocadas por la relatividad, como la de Lorenz-FitzGerald, así como las dificultades con que se fueron encontrando los físicos mientras desarrollaban nuestro actual sistema de "creencias cosmológicas" (como el problema del monopolo, del universo plano y el del horizonte). Habla de los puentes Einstein-Rosen y especula un poco con su posible utilización como vía para los viajes en el tiempo (menciona la paradoja de Fermi y comenta que, quizá, la razón por la que no nos acechan los turistas del futuro es que el tiempo más antiguo al que pueden volver es el momento en el que se creó la máquina del tiempo). Menciona la ecuación de Wheeler-DeWitt, la ecuación de Poisson-Laplace, habla de los distintos tipos de civilizaciones según el consumo de energía (que ya menciona en algún otro libro suyo), de la inflación,  del multiverso, de la teoría de cuerdas (y de las p-branas). Narra el comienzo de la teoría de cuerdas y su relación con la función Beta de Euler y como está relacionándose la moderna teoría de cuerdas (M) con la fuerza de la gravedad en búsqueda de una teoría del Todo (a este respecto menciona una frase de Ken Crowell: "siempre que la inteligencia de la gente aumente con mayor rapidez que el brillo del Sol, la Tierra prosperará").

Nuevamente aparece mencionada la serie de libros de "La guía del autoestopista galáctico" y menciona el motor de impulso de improbabilidad absoluta (como curiosidad), también menciona el libro de Martin Rees: "Seis números nada más".

Resumiendo, un libro que el autor divide en tres partes, una primera en la que habla del Universo, una segunda en la que habla del Multiverso y una tercera en la que habla del Hiperespacio. Son 405 páginas más un glosario final (para la gente que se despista un poco). Se lee de forma muy rápida y como viene siendo habitual con este autor, está escrito de forma asequible para todo el mundo.

Como siempre, copio un trocito:
"Así pues, los postulados de la escuela de Copenhague de Bohr, hablando en términos generales, pueden resumirse del siguiente modo:
a. Toda la energía discurre en paquetes discretos llamados "cuantos" (el cuanto de luz, por ejemplo, es el fotón. Los cuantos de la interacción débil se llaman bosones W y Z, el cuanto de la interacción fuerte se llama gluón, y el cuanto de la gravedad se llama gravitón, algo que todavía no se ha visto en el laboratorio).
b. La materia está representada por partículas puntuales, pero la probabilidad de encontrarse la partícula la da una onda. La onda, a su vez, obedece a una ecuación de onda específica (como la ecuación de Schrödinger).
c. Antes de realizar una observación, un objeto existe en todos los estados posibles simultáneamente. Para determinar en qué estado está el objeto, tenemos que hacer una observación, que "colapsa" la función de onda, y el objeto entra en un estado definido. El acto de observación destruye la función de onda y entonces el objeto asume una realidad definida. La función de onda ha cumplido su propósito: nos ha dado la probabilidad precisa de encontrar el objeto en este estado particular".

Clasificación:
Facilidad de lectura: 1-2
Opinión: 4-5

La realidad cuántica

Escrito por Andrés Cassinello y José Luis Sánchez Gómez y publicado por Editorial Crítica dentro de la colección Drakontos en 2012.

Los autores son doctores en Física, uno de ellos, catedrático de física teórica en la UAM, y aunque sólo sea por eso, había que leer el libro. Bueno, por eso y por pertenecer a la magnífica serie de libros que para mi es la colección Drakontos (de la que ya he comentado bastantes libros y seguiré haciéndolo, que tengo unos cuantos más pendientes de leer).

Como ya nos indican nada más empezar, el objetivo del libro es explicar los fundamentos de la mecánica cuántica y sus aplicaciones recientes. Pero ojo, que también avisan: la mecánica cuántica nadie la entiende, así que lo que pretenden explicar es qué se sabe y de qué manera.

Comienzan con un primer capítulo en el que explican un poco el átomo de Bohr, las líneas espectrales y la función "psi" de la ecuación de ondas de Schrödinger (de la cual hablé un poco y puse la fórmula en el comentario de otro libro: "17 ecuaciones que cambiaron el mundo"), que expresa la probabilidad de que una partícula se encuentre en un sitio u otro. Para concluir el capítulo con algunos detalles de la vida de Schrödinger y del estilo de vida en la Viena de principios de 1900. En el segundo capítulo intentan dilucidar el significado de la "función de onda" y nos introduce en las dos reglas básicas de la mecánica cuántica: "Superposición: si hay dos (o más) alternativas indistinguibles de llegar a un resultado, la función de onda será la superposición de las funciones de onda de las diferentes posibilidades. Colapso: en cuanto hay manera de distinguir cuál de las alternativas puede darse, la función de onda colapsa". Y para que entendamos bien este concepto, explica (de forma muy clara) el experimento del interferómetro de Mach-Zehnder, y cómo los fotones se comportan unas veces como partículas y otras como ondas. También nos dan una breve explicación de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica. Los capítulos tres y cuatro los dedican a explicar qué se entiende por medida (a nivel cuántico) y qué entendemos por entrelazamiento. En ellos da una definición original (al menos para mi) de lo que son los fermiones y bosones (las partículas que, cuando se intercambian, hacen que la función de onda cambie de signo se llaman fermiones, las que, en cambio, cuando se intercambian, dejan la función de onda inalterada, manteniendo también el signo, se llaman bosones). El capítulo cinco está íntegramente dedicado a la desigualdad de Bell, aunque para la explicación utilizan una versión más simple que es la desigualdad CHSH (la explican también en el link anterior). Explican la desigualdad de forma bastante clara, pero hay que prestar atención, que, para hacernos una idea, la desigualdad de Bell es de 1964 y la complejidad de los experimentos para su demostración era tal que el primero se llevó a cabo en 1982. La consecuencia de la comprobación experimental de la violación de la desigualdad es muy clara: "las magnitudes permanecen en estado de indefinición hasta que las observamos, las medimos. Tenemos que aceptar que el mundo es radicalmente aleatorio".

Una vez que tenemos las herramientas para "entender" un poco cómo funciona la mecánica cuántica, en el capitulo seis entran en lo que se entiende por "información cuántica" (o teoría cuántica de la información) y en asuntos tales como computación cuántica (qbits), criptografía y teleportación. Dentro de la computación cuántica, hablan de los logros de Ignacio Cirac y sus trampas de iones, nos introducen al concepto de "decoherencia", que es el nombre que recibe la pérdida de superposición por el acoplamiento con un entorno con muchos grados de libertad, y mencionan y explican un poco cómo se entrelazaron tres partículas en un estado de superposición que desde entonces vino a llamarse estado GHZ con el que en 1999 logró demostrarse, sin necesidad de cálculos estadísticos, la violación de la desigualdad de Bell. En el capitulo siete nos hablan de la criptografía y de lo que se entiende por criptografía cuántica, que amenaza seriamente el algoritmo más usado hoy en día que es el RSA (del que por cierto da un magnífico ejemplo en las páginas 152 y 153).

Para finalizar, dan un repaso a las aplicaciones, a nivel general de la física, que está teniendo la mecánica cuántica, por ejemplo con el tema de la información que se conserva en los agujeros negros (de este tema comenté algo en cuando hablé del libro: "La guerra de los agujeros negros"), y, como no podía ser de otra manera, vuelve a aparecer la fórmula de la entropía.

Luego hay un par de nexos con algunos detalles técnicos, pero se puede decir que el libro se lee bastante bien y no tiene una complejidad narrativa excesiva, aunque en algunos momentos hay detalles de desarrollos de fórmulas, que si alguien no puede seguir, no pasa nada porque se puede ir a las conclusiones que se sacan de esos desarrollos. A fin de cuentas nadie nos va a examinar y lo importante es ver que los conceptos de los que se habla no son mágicos y se deben a desarrollos matemáticos correctos. Por resumir, 200 páginas que se leen bastante bien.

Como siempre, copio un trozo:
"Para entender por qué la teoría de cuerdas puede "salvar" el principio cuántico de conservación de la información en la caída en un agujero negro, necesitamos la idea de entropía de un agujero negro. Ésta fue introducida por Jacob Bekenstein en 1973, al estudiar - teóricamente - ciertas propiedades de los agujeros negros. En particular, analizó la observación de Hawking acerca de lo que ocurría en una hipotética colisión de dos de ellos, en la que el científico hizo notar que - según la teoría - la superficie total del horizonte de ambos agujeros al entrar en contacto nunca era menor que la suma de las superficies individuales. Como a la entropía le ocurre exactamente lo mismo, es decir, la entropía de un sistema nunca es menor que la suma de la de sus posibles constituyentes, Bekenstein llegó a la audaz conclusión de que la entropía de un agujero negro es proporcional l área de la superficie de su horizonte.

Clasificación
Facilidad de lectura: 2-3 (el tres es si seguimos los desarrollos de las fórmulas).
Opinión: 4 (hace un muy buen resumen de la mecánica cuántica).