Las ideas fundamentales del universo

 

Escrito por Sean Carroll y publicado por Arpa & Alfil Editores en 2023.

Del autor ya he comentado otros dos libros con anterioridad: éste y éste, así que sí, ya lo conocía y además es uno de los autores que me gusta como escribe.

Es verdad que en este libro ha cambiado el estilo y ha decidido meter un poco más de complejidad a la divulgación, introduciendo los razonamientos físicos y matemáticos, con la formulación incluida. El mismo dice que el libro está pensado "para personas que no tienen más experiencia en matemáticas que la del álgebra en el instituto, pero que están dispuestas a detenerse en una ecuación". Estoy de acuerdo con él en que si no entramos en la formulación matemática de las ideas, hay muchas de ellas que jamás llegaremos a entender del todo, que es cuando en otros libros dicen aquello de que los detalles técnicos son muy complicados para ponerlos en este libro y cosas por el estilo que nos dejan un poco "a medias". Pero este libro tiene un fallo a mi parecer bastante importante para aquellos que no estén muy duchos en manejarse con las matemáticas y es que tiene algunos fallos de traducción e incluso algunos en la fórmulas (como uno en la ecuación de la relatividad general de Einstein en la página 297). Tengo clarísimo que los fallos no son del autor sino de la edición en español. Supongo que los arreglarán en la siguiente edición, porque si los arreglan habrá más ediciones, seguro.

Pero ojo, que diga que no hacen falta conocimientos matemáticos profundos no significa que no hable de lagrangianos, hamiltonianos, tensores de curvatura, tensores de Ricci, espacio de fases de un sistema ("el conjunto de todas las posibles posiciones y momentos de un sistema") principio de mínima acción, tiempo propio y tiempo relativo, que mencione a Emmy Noether, Cantor, Poincaré (cuando habla de métricas), Schwarzchild (desarrolla la solución de la ecuación de Einstein que lleva su nombre de forma espectacular), Penrose (y la forma que calculó para extraer energía de un agujero negro en rotación) ... y sobre todo en la parte final de geometría Riemanniana (la geometría que se construye eliminando el axioma de que "dos rectas paralelas nunca se cortan"), con todo lo que ello conlleva (yo la estudié en cuarto de carrera).

Es verdad que está todo bastante bien explicado, desde conceptos "simples" como la masa de un objeto (la resistencia que un objeto opone a la aceleración), aunque luego entre en lo que es la masa inercial y la gravitatoria, hasta otros no tan simples como que la gravedad no la crea sólo la masa, la crea todo tipo de magnitudes diferentes como la energía, la presión, la tensión, etc ...

Resumiendo, un libro de 325 páginas que hay que leer con calma, más dos apéndices más técnicos (que utiliza para no convertir el libro en un libro de texto). Es muy difícil el equilibrio entre ecuaciones y divulgación, pero creo que cuando revisen el libro y corrijan los errores será todo un best seller. Bueno, éste y los dos que parece que van a seguirle y que, por supuesto, me compraré.

Como siempre, copio un trocito:

"Mientras que la relatividad no encierra en sí misma una flecha del tiempo, las soluciones en torno a los agujeros negros que hemos considerado sí lo hacen. En un segundo plano de nuestra mente, imaginamos que hubo en el pasado una estrella o algún otro objeto astrofísico que colapsó  (mientras el tiempo avanzaba hacia el futuro) para crear nuestro agujero negro. Sería posible reproducir toda nuestra discusión matemática con la dirección del tiempo inversa. El resultado sería un agujero blanco, que contendría una singularidad en el pasado, rodeado por un horizonte de sucesos del que la materia podría escapar, pero no regresar. Un agujero blanco es un agujero negro retrocediendo en el tiempo. No pensamos que los agujeros blancos existan en la naturaleza, pero la cosmología moderna postula que nuestro universo observable surgió de una singularidad de tipo Big Bang acaecida en el pasado, y en todo ello existe ciertamente una semejanza de familia. El universo, considerado en su totalidad, viene a ser como un agujero blanco ."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 4 (hay muchas fórmulas y hay que seguirlas).

Opinión: 4 (sería un 5 si le corrigiesen los errores).

Cuestiones cuánticas y cosmológicas

Escrito por Stephen W. Hawking y Roger Penrose y publicado por Alianza Editorial en 1993 (actualmente van por la tercera edición que tiene una portada distinta, pero he puesto la del libro que tengo yo; y el link no va a la editorial sino a una tienda, porque en la editorial no he logrado encontrar el libro).

Bueno, esta vez sí que conocía a los autores, y tengo prueba de ello, que he comentado bastantes libros suyos en el blog (y tengo algunos pendientes de leer, pero tardaré en hacerlo, que me da pena ir acabando con ellos, que los dos primeros libros de divulgación que leí eran suyos). No hace falta que diga que son dos grandes científicos y divulgadores (aunque uno, en mi opinión, sea muy técnico para el público general).

El libro no es un relato único, sino que son diez ensayos que, como muy bien dice José Manuel Sánchez Ron en su introducción: "se trata de unos trabajos con frecuencia difíciles". La introducción son unas veinte páginas que hacen un buen resumen del libro. Por cierto de Sánchez Ron, también he puesto alguna que otra entrada.

La mejor forma que tengo de explicar de qué va el libro es poner los títulos, el autor (SWH o RP) y las fechas de los ensayos, con lo que queda todo bastante claro (creo):

1. Avances teóricos en relatividad general. SWH, 1980.
2. Colapso gravitacional. El papel de la relatividad general. RP, 1969.
3. La mecánica cuántica de los agujeros negros. SWH, 1977.
4. Agujeros negros e impredictibilidad. SWH, 1978.
5. ¿Está próximo el final de la física teórica? SWH, 1979.
6. Singularidades y asimetría temporal. RP, 1979.
7. La dirección del tiempo. SWH, 1987.
8. Las condiciones de contorno del universo. SWH, 1982.
9. Newton. Teoría cuántica y relatividad. RP, 1987.
10. Gravedad y reducción del vector estado. RP, 1986.

He puesto el año para que la gente no se complique, que algunas de las ideas que aparecen en los artículos han ido cambiando con el tiempo. Han pasado algunos años, ejem.

En cada ensayo aportan los autores su opinión al respecto del asunto que están tratando, y la sustentan con teorías propias y multitud de datos sobre experimentos, conceptos y teorías de otros físicos. Hablan de conceptos como el efecto de Raychaudhuri, la teoría de twistores, el teorema fundamental del cálculo, singularidades pasadas (TIF), singularidades futuras (TIP), la curvatura de Weyl, que el espacio-tiempo es una variedad diferenciable Hausdorff, que hay siete posibles flechas del tiempo (pag.131), la radiación Cherenkov, soluciones de Kerr-Newman, la entropía del agujero negro de Bekenstein-Hawking (escriben la fórmula), lo que se entiende por entropía gravitacional, etc, etc, ... y aunque parezca mentira, también hay comentarios graciosos, como uno de Feynman que dice que "en la teoría newtoniana, si todas las posiciones y velocidades de un sistema complejo se conocen con cierta precisión, entonces ¡toda esa precisión se pierde en menos tiempo de lo que costaría expresarla en palabras!".

Resumiendo, un libro de 303 páginas, con una dificultad alta en algunas partes, bueno, en muchas, pero que si obviamos esa dificultad (en algunos momentos es difícil hacerlo) se puede leer siguiendo el hilo argumental. No puedo si no recomendar su lectura, a pesar de la dificultad, aunque sólo sea porque son dos de los grandes (me refiero a los autores).

Como siempre, copio un trocito (de Roger Penrose):

"El fenómeno más llamativo de todos es el de la asimetría estadística del universo. Es para mí inconcebible que esta asimetría pueda estar presente sin una causa tangible. Una explicación por medio del principio antrópico me parece completamente fuera de lugar. También me parece fuera de lugar una explicación del tipo de las de "ruptura de simetría", de acuerdo con las cuales los estados más probables del universo no tendrían por qué compartir las simetrías de las leyes que los gobiernan (¡Es difícil imaginar cómo nuestro vasto universo podría "saltar" simplemente de uno de estos estados a otro cuando incluso no sabe en qué dirección temporal debe empezar!) A mi juicio, ¡todavía queda la otra explicación (obvia() de que no todas las leyes físicas son simétricas en el tiempo!

El puzle es entonces el siguiente: ¿por qué esconde la naturaleza esta asimetría de forma tan efectiva?".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 4-5 (hay partes sencillas, pero casi todo requiere cierto nivel o abstracción)

Opinión: 4

Einstein 1905: un año milagroso

 

Escrito por John Stachel y publicado por editorial Crítica dentro de la colección Drakontos en 2001, aunque el original es de 1998.

El autor es profesor emérito de física en la Universidad de Boston y director del centro de estudios de Einstein, así que "algo" debía saber sobre los "cinco artículos que cambiaron la física" (que es el subtítulo del libro). Y después de leer el libro, está claro que algo sabe.

El libro cuento con un prologo de Roger Penrose de tres hojas, que nos dejan muy buen sabor de boca y con ganas de empezar a leer (entre otras cosas dice: "consideradas adecuadamente en la imagen cuántica, partículas y campos resultan ser realmente la misma cosa"), y una introducción del propio autor que nos indica la forma en la que nos va a presentar los artículos, que no es otra que dándonos una pequeña introducción a cómo estaba la física antes de 1905, a lo que perseguía Einstein con la elaboración de los mismos, lo que cada uno a aportado al mundo de la física y un pequeño resumen de los mismos, evitando casi todas las referencias técnicas. Eso sí, después de cada introducción, vienen los artículos y en ellos no se pueden eliminar las referencias físicas y matemáticas, porque sino, no serían los artículos sobre física, serían otra cosa.

Para no dejar sin comentar de qué va cada uno de los artículos, los enuncio directamente:

1. Tesis doctoral de Einstein sobre la determinación de las dimensiones moleculares.
2. Einstein sobre el movimiento browniano.
3. Einstein sobre la teoría de la relatividad.
4. ¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía?
5. Sobre un punto de vista heurístico concerniente a la producción y transformación de la luz.

Tengo que decir que los artículos como tales tienen una complejidad alta y requieren conocimientos, por lo menos, de primero de una carrera de ciencias, pero tal y como he dicho, si sólo se leen las introducciones que hace de forma magistral el autor, no tenemos por qué volvernos locos con las ecuaciones (aunque no está de más seguir el razonamiento).

Hay bastantes referencias a muchos temas distintos, como puede ser el método de Loschmidt (teoría cinética de los gases), la entropía de Boltzmann (la entropía de un sistema es una función de probabilidad de su estado), la ley de Rayleigh-Jeans (radiación de cuerpo negro, catástrofe ultravioleta), pero sobre todo nos da una idea de la forma de pensar de Einstein y de cómo fue desarrollando unos temas basándose en el desarrollo de los anteriores ... bueno, y en su genialidad, claro.

También menciona un par de veces un libro de Poincaré: "La ciencia y la hipótesis" al que intentaré echar un vistazo (que soy muy fan de Poincaré).

Resumiendo, un libro de sólo 178 páginas que se puede leer de forma muy fácil ... o muy difícil, según leamos los artículos o sólo las introducciones a los mismos. En cualquiera de los dos casos, creo que merece la pena leerlo aunque sólo sea por cultura científico-histórica.

Como siempre, copio un trocito:

"Einstein volvió a la relación entre masa inercial y energía en 1906 y 1907, dando argumentos más generales a favor de su completa equivalencia, pero no consiguió la completa generalidad a la que aspiraba. En su charla de 1909 en Salzburgo, Einstein resaltó con fuerza que la masa inercial es una propiedad de todas las formas de energía, y que por consiguiente, la radiación electromagnética debe tener masa. Esta conclusión reforzó la creencia de Einstein en la hipótesis de que los cuantos de luz manifiestan propiedades del tipo partícula".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 2-3 (sin los artículos), 4-5 (con los artículos).

Opinión:  3-4

El fin de todo

 

Escrito por Katie Mack y publicado por Editorial Planeta dentro de su colección Drakontos en 2021 (el original es del 2020).

Aunque en el link que he puesto explican con más detalle quién es la autora, comentar que es profesora adjunta de física en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, y con eso más el tema del que habla, que siempre me ha interesado bastante, ya tenía todo lo necesario para leer el libro. Bueno, eso y que ella misma dice que cuando descubrió que Hawking se definía a sí mismo como un cosmólogo, supo lo que quería ser ella (y soy muy de Hawking). De todas formas, por si alguien se despista, ya pone en la parte de abajo de la portada del libro que sólo se refiere al fin de todo, astrofísicamente hablando (por si alguno pensaba en cosas más raras).

La verdad es que está muy bien escrito, y no entra en dificultades técnicas. Eso sí, en la primera página (la primera) ya se ha cargado el planeta Tierra (vamos, que los terrícolas empezamos mal). Nos avisa que se va a centrar en cinco posibilidades que ha escogido en función de su importancia en las discusiones actuales entre cosmólogos, que son: big crunch, energía oscura (dos opciones), desintegración del vacío (rápida, limpia e indolora) y cosmología cíclica.  De la desintegración del vacío me gustaría hacer un resumen muy rápido y viene a ser que nuestro campo de Higgs puede encontrarse en una situación de falso vacío y saltar mediante un suceso de alta energía o por efecto túnel cuántico a una situación de verdadero vacío (con resultados catastróficos). He puesto un link a un vídeo que está bien para entenderlo.

Aunque para comentarlas tiene que introducir conceptos que más o menos (a estas alturas del blog) ya nos van sonando a todos, como el principio cosmológico (básicamente que el universo es igual en todos los lugares), el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo del que, al margen de comentar qué es, hace un añadido que a mi me deja con buen cuerpo, y es que Peebles finalmente se ha llevado el premio Nobel en 2019 (algo de justicia poética, aunque sea con 40 años de retraso) y hace un comentario aclarador sobre la radicación de fondo: "en cualquier dirección que miremos, si lo hacemos lo bastante lejos, veremos ese lejano universo ardiendo. No es que estemos viendo una parte distinta del espacio, sino un tiempo en que todo el espacio ardía".

Cuenta también cosas curiosas, como el uso de la telemetría láser para medir la distancia a la luna gracias a que los astronautas del Apolo dejaron un espejo allí. Habla de Henrietta Swan Leavitt (que ya la he mencionado en algún otro libro como madre del uso de candelas estándares en astronomía). Del escenario ecpirótico (en el que el origen de nuestro universo viene dado por el choque de dos branas de tres dimensiones). Del modelo alternativo de Penrose conocido como cosmología cíclica conforme (que conjetura que la entropía no funciona igual cerca de las singularidades). Del estado de equilibrio de De Sitter (el origen de nuestro universo y de todo lo que en él ocurre es el resultado de fluctuaciones aleatorias en un universo en continua expansión). Del modelo de concordancia, según el cual el universo tiene cuatro constituyentes básicos: radiación, materia regular, materia oscura fría y energía oscura en forma de constante cosmológica. Y todo rodeado de un buen sentido del humor, que cuando se habla de cómo va a acabar todo, siempre se agradece. Incluyendo algunas referencias a la ya famosa serie de novelas (y película) de Douglas Adams: "La guía del autoestopista galáctico" (una de ellas a la escena de la ballena y la maceta).

Por resumir, un libro de 214 páginas que se leen muy bien, de forma relajada y la mayoría del tiempo con una sonrisa (que eso siempre se agradece). El epílogo final es muy bueno.

Como siempre, copio un trocito (bueno, un poco largo, pero es para que se entienda bien):

"Sin embargo, decía Hawking, cerca de un agujero negro puede ocurrir que la partícula virtual de energía negativa caiga del otro lado del horizonte y deje la partícula virtual de energía positiva desamparada, de modo que esta se torna real y escapa. La masa del agujero negro se reduciría un poco al absorber esa poquita energía negativa, y una cantidad igual de energía positiva se irradiaría desde el horizonte del agujero negro. Como estas partículas virtuales nunca paran de aparecer por todo el espacio, todo agujero negro que no esté ocupado engullendo materia de su entorno debería ir perdiendo masa poco a poco a través de este proceso de evaporación.

Por complicado que esto pueda parecer, sigue siendo una descripción muy, muy simplificada que solo pretende retener la idea básica sin andarse por veredas demasiado técnicas, y aunque como explicación sea muy habitual, a mí nunca me ha convencido del todo, puesto que parece necesitar que las partículas de energía negativa caigan con preferencia en el agujero mientras las de energía positiva irradian de él con la energía suficiente para escapar. lo que ocurre es que, pese a explicarla en estos términos al gran público, Hawking nunca quiso que se tomase de manera literal. La verdadera explicación requiere calcular las funciones de onda y la dispersión que experimentan cerca de un agujero negro. Pero lo cierto es que no hay manera de meterse ahí sin un montón de matemáticas y un nivel de comprensión de la física que probablemente requiera de dos o tres semestres de clases semanales."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1

Opinión: 4-5 muy divulgativo

Las dudas de la física del siglo XXI

Escrito por Lee Smolin y publicado por Editorial Crítica en la colección Drakontos en 2007 (el original es del 2006).

El autor, que ya mencioné cuando comenté otro libro, "La teoría perfecta", es doctor en física por la Universidad de Harvard y trabaja en el Perimeter Institute de Física Teórica desde el 2001. Datos suficientes para echar un vistazo al libro; al margen de que el subtitulo "¿es la teoría de cuerdas un callejón sin salida?" y la imagen de una cuerda a punto de romperse, hay que reconocer que llaman la atención.

Tengo que decirlo desde el principio, el libro me ha gustado bastante y está muy bien escrito, así que es un autor a tener en cuenta para futuros libros (o traducciones de libros, que tiene algunos sin traducir al español). El tema lo deja claro desde la portada y no duda en mojarse y dar su opinión de una forma contundente (lo cual me ha sorprendido gratamente). Divide el libro en cuatro partes (La revolución inacabada, Un breve historia de la teoría de cuerdas, Más allá de la teoría de cuerdas, Aprendiendo de la experiencia) y a través de ellas va desarrollando los conceptos necesarios para hacernos una idea de lo que es la teoría de cuerdas (él estuvo trabajando en ella a lo largo de una serie de años) y cómo está afectando su actual desarrollo a la física teórica y a los que trabajan en física teórica desde aproximaciones que no sean parte de la teoría de cuerdas. 

Comienza definiendo lo que él entiende como cinco grandes problemas sin resolver de la física teórica:

1. Combinar la teoría de la relatividad general y la teoría cuántica en una única teoría que pueda afirmar ser una teoría completa de la naturaleza.
2. Resolver los problemas de los fundamentos de la mecánica cuántica, sea haciendo que la teoría tenga sentido en su formulación actual, sea inventando una nueva teoría que tenga sentido.
3. Determinar si las diversas partículas e interacciones pueden unificarse en una teoría que las explique a todas como la manifestación de una única entidad fundamental.
4. Explicar cómo determina la naturaleza los valores de las constantes libres del modelo estándar de la física de partículas.
5. Explicar la materia oscura y la energía oscura. O, si no existen, determinar en qué modo y por qué la gravedad se modifica a grandes escalas. Y, de manera más general, explicar por qué las constantes del modelo estándar de cosmología, entre ellas la energía oscura, tienen los valores que tienen.

A partir de estos problemas, se plantea cómo se están abordando los problemas hoy en día y si, quizá, deberían hacerse las cosas de otro modo (bueno, el quizá es mío, él lo tiene muy claro y lo dice sin ningún género de duda: "estos cinco problemas son los mismos desde hace treinta años"). Para que el lector pueda hacerse una idea de todo, comienza analizando la teoría de la relatividad (haciendo hincapié en algunos puntos cruciales, como que "la geometría del espacio no forma parte de las leyes de la naturaleza", "que no existe una manera preferida de medir el tiempo"), habla de la entropía de los agujeros negros (y de su descubrimiento por parte de Bekenstein, recientemente fallecido), de los descubrimientos de Hawking (por ejemplo, que si se añade energía o masa a un agujero negro, el agujero negro aumenta de tamaño y se enfría), de lo que son las partículas carentes de masa (partículas que nunca se encontraran en reposo, porque la masa es la medida de la energía de una partícula cuando no se mueve), de algunos de los problemas que se están encontrando las teorías actuales, como que los protones deberían ser inestables y desintegrarse en algún momento (cosa que aún no ha logrado observarse), de la ley de Milgrom, de las MOND, de la relatividad doblemente especial (DSR II), de la teoría twistor (de Penrose de la que ya hablé algo en otro comentario: éste), de la teoría de topos, de los octoniones, y por supuesto de todas las teorías de cuerdas existentes en la actualidad (actualidad a la fecha de publicación del libro, naturalmente).

El repaso de nombres que aparecen y de las teorías desarrolladas por ellos es tremendo, como por ejemplo, además de los citados anteriormente, Lisa Randall (he comentado varios libros suyos: éstos), Joao Magueijo (he comentado un libro suyo: éste), Alain Connes, Alexander Grothendieck, etc, ... y mientras va comentando las distintas teorías y enfoques que tienen los problemas y cómo se están tratando actualmente, entra a discutir sobre lo que es la ciencia y da algunos comentarios muy buenos, un par de ellos de Feyerabend: "la buena ciencia es cualquier cosa que, en un determinado momento de la historia, haga avanzar nuestro conocimiento. Y no te preocupes por cómo definir el progreso, cualquiera que sea la manera en que lo definas seguirá siendo cierto", otro de Feynman: "la ciencia es el escepticismo organizado respecto a la fiabilidad de la opinión de los expertos" (puse un vídeo muy bueno que habla de eso precisamente: éste) y comenta dos cosas que me parecen muy importantes y que siempre deberían tenerse en cuenta: "nadie puede predecir con certeza si un enfoque conducirá a un progreso definitivo o a años de trabajo malgastado" y "no crean la mayor parte de lo que oigan. Cuando un científico afirma haber conseguido algo importante, pidan que les enseñe las pruebas", porque eso es la investigación científica.

Hay multitud de comentarios que merecerían la pena escribirse en éste resumencillo, pero se haría muy largo al final. No obstante hay uno que me gustaría poner antes de terminar: "Si los matemáticos inventaron el concepto de demostración y lo convirtieron en el criterio para la convicción, es porque la intuición humana ha demostrado equivocarse muy a menudo y porque las conjeturas creídas por una gran mayoría, en ocasiones, resultan ser falsas".

En fin, que son 481 páginas que se leen de forma muy tranquila, sin demasiadas dificultades técnicas, pero con mucha información (pero mucha) sobre gran cantidad de temas (no sólo técnicos si no organizativos y universitarios). Me ha gustado y, los dos últimos párrafos hacen que te sientas identificado con el autor (salvando las distancias, claro).

Como siempre copio un trocito:
"Hoy en día, casi todos los que se han tomado en serio la gravedad cuántica comparten las ideas de Bronstein, aunque hayan tardado setenta años en hacerlo. Una de las razones de este retraso radica en que incluso las mentes brillantes de Bronstein o Solomon no pudieron esquivar la sinrazón de su época. Un año sepués de la publicación del artículo antes citado, Bronstein fue arrestado por el NKVD (Narodnyi Komissariat Vnutrennikh Del, la organización con funciones de la policía secreta y política y de servicio de inteligencia de la URSS, precursora del KGB) y ejecutado por un pelotón de fusilamiento el 18 de febrero de 1938. Solomon ingresó en la resistencia francesa y fue abatido por los alemanes el 23 de mayo de 1942. Sus ideas se perdieron para la historia. Yo he trabajado en el problema de la gravedad cuántica toda mi vida y sólo he sabido de su existencia cuando ya casi estaba acabando el libro".

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

Cuántica

Escrita por Jim Al-Khalili en 2003 y publicada por Alianza Editorial en 2016, que es cuando me han regalado el libro a mi y he podido leerlo.

Bueno, el título hay que reconocer que llama la atención y lo de "guía para perplejos" (osea, todos) también. Y entre eso y el echar un vistazo en internet a ver quién es el autor y comprobar que es profesor de física en la Universidad de Surrey en UK y que tiene alguna charla interesante en TED, merecía la pena hacer el intento de leer el libro (nunca se sabe si uno va a estar a la altura de entender lo que el cuentan, pero que no se diga que no se intenta).

El libro lo que pretende es dejar al lector con una idea más o menos clara (dentro de lo claras que puede tener uno las ideas en este tema) de lo que es la mecánica cuántica, de para qué se usan sus efectos y propiedades en la actualidad, por muy extrañas que parezcan, y de sus posibles usos futuros. De esta forma no tenemos por qué creernos todo lo que nos dicen, podemos comprobar con actuales usos de lo que nos están contando, que las cosas, aunque sean raras, son como son. De hecho, son tan raras que él mismo reconoce que entre los físicos que se dedican a trabajar con la mecánica cuántica hay un dicho que es: "no pienses y calcula" que viene a hacer referencia a que si uno empieza a pensar mucho sobre el significado de lo que está haciendo, es muy probable que no termine de hacer nada. El autor se reconoce más partidario de "calcular cuando ya no está pensando", que viene a ser otra forma de hacer lo mismo pero de forma diferente. Sobre este tema, en alguno de los libros que me he leído, aparece detallada una anécdota entre dos físicos que se encuentran y le pregunta uno al otro sobre qué está haciendo un alumno suyo que parecía tan brillante y el otro responde: "nada, está intentando encontrar el sentido a la mecánica cuántica y se ha quedado atascado sin llegar a ningún sitio". En fin, que trabajar con ecuaciones que funcionan no quiere decir que entendamos realmente lo que nos quieren decir (aunque no por ello hay que dejar de intentar pensar sobre el asunto).

Como no podía ser de otra forma, empieza con el famoso experimento de la doble rendija del que da bastantes explicaciones distintas, para que se entienda de verdad la repercusión que tiene el resultado que se obtiene dependiendo de si se realizan mediciones o no. De este experimento ya comenté que en otro libro daban una muy buena explicación (éste). Y según va dando explicaciones, van apareciendo conceptos, propiedades y situaciones nuevas, como la constante de Planck, la ecuación de Schrödinger (perfectamente explicada en la página 88 y que no puede evitar escribir al comentar otro libro: éste), la superposición, la paradoja EPR y la ecuación de Bell (que ya comenté en otro libro: éste), la decoherencia (sobre este tema hicieron una película bastante curiosa, Coherence, y al final copiaré un trocito que explica un poco el concepto), y multitud de conceptos e ideas nuevas incluida la computación cuántica, el caos cuántico, la gravitación cuántica, etc ... y alguna referencia final al cerebro cuántico (tal y como se refería a él Sir Roger Penrose en otro libro comentado con anterioridad: éste). Y tal y como ya he indicado, nos habla de aparatos actuales que utilizan las extrañas propiedades cuánticas para obtener resultados sorprendentemente útiles, como los SEM (microscopio electrónico de barrido), los STM (microscopio de efecto túnel), los SQUID (superconducting quantum interference device), las RMN (resonancia magnética nuclear) y algunos más, y nos da una buena explicación de la base de su funcionamiento.

En fin, un buen libro, con algunas partes en las que hay que centrarse para no perderse (normal cuando se habla de estos temas) pero que está bastante bien escrito y explicado. Una lectura recomendable de 375 páginas y un par de páginas finales con lecturas que nos recomiendo el autor (alguna de ellas ya comentada en este blog).

Como siempre, copio un trocito:

"La decoherencia es un proceso físico real que ocurre en todas partes en todo momento. Se produce siempre que un sistema cuántico deja de estar aislado de su entorno macroscópico circundante y su función de onda se entrelaza con el complejo estado de su entorno. Puede pasar con cualquier cosas, desde una pantalla fotosensible o un dispositivo electrónico hasta las moléculas del aire de alrededor. Si el acoplamiento a ese entorno "exterior" es lo bastante intenso, entonces la delicada superposición inicial se pierde con rapidez. De hecho, la decoherencia es uno de los procesos más veloces y eficaces de toda la física, y es precisamente esa enorme eficacia la responsable de que se haya tardado tanto en descubrirla; es ahora cuando los físicos están aprendiendo a controlarla y estudiarla.

En física se dice técnicamente que la función de onda del entorno pierde todos los restos de las correlaciones de la fase inicial entre sus dos partes entrelazadas. Para expresarlo de una manera más animada bastaría con decir que cuando una superposición cuántica se entrelaza con el mundo exterior, desaparece toda la rareza y se pierde tan deprisa que nunca llegamos a verla en acción."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 3 (hay partes en las que hay que concentrarse).

Opinión: 4.

La naturaleza del espacio y el tiempo

Escrito por Stephen Hawking y por Roger Penrose y editado por Editorial Debate en 2011.

Realmente no es un libro tal cual, sino que se trata de unas conferencias que tuvieron lugar en el Instituto Isaac Newton de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Cambridge en 1994 (si, son de hace ya unos cuantos años, pero siguen siendo dignas de leer, eso si, con mucha calma, que esta vez hay ecuaciones y gráficas por todas partes, cosa por otra parte normal ya que el público objetivo de las mismas eran estudiantes de física y matemáticas).

Son seis conferencias (tres para cada uno) en las que dan su visión sobre la teoría clásica, la estructura de las singularidades espacio-temporales, los agujeros negros cuánticos, la teoría cuántica y el espacio-tiempo, la cosmología cuántica y la visión twistorial del espacio-tiempo (que son los títulos de las seis conferencias).

Posteriormente se lleva a cabo un pequeño debate entre ambos y una ronda de preguntas varias (que también las hay al final de cada conferencia).

En la edición que tengo en las manos, han añadido un epílogo con las posturas actuales respecto a algunos de los temas tratados en las conferencias y se puede observar que las cosas están lo suficientemente complicadas como para que sigan sin estar de acuerdo en algunos puntos.

Tengo que hacer hincapié en que es un libro que requiere un cierto nivel de conocimientos previos, pero que merece la pena leer, entre otras cosas porque se tratan temas interesantes desde puntos de vista distintos, en los que cada uno de los autores es capaz de convencerte de la bondad de sus razonamientos y la posible equivocación del otro. Comentan todo tipo de asuntos, desde una definición realmente curiosa de singularidad (en la página 26), a la censura cósmica, la equiparación entre las leyes de la termodinámica (de las que ya hablamos en otro libro comentado aquí) y las leyes de la mecánica de los agujeros negros, la hipótesis de curvatura de Weyl, los diagramas de Carter-Penrose, la radiación térmica de los agujeros negros, las métricas de Schwarzschild, de DeSitter, en fin, que hay una gran cantidad de información curiosa dentro de este libro, que merece la pena leer en un sitio tranquilo sin muchas interrupciones, porque repito que requiere cierta concentración.

Como siempre, copio un trocito:

“Aquí estamos principalmente interesados en analizar la situación de un agujero negro. Sabemos que tiene que haber una singularidad en alguna parte, pero para tener un agujero negro tenemos que demostrar que está rodeado por un horizonte de sucesos. La hipótesis de censura cósmica asegura precisamente esto: en esencia, que uno no puede ver la propia singularidad desde fuera. En particular, implica que hay cierta región que no puede enviar señales al infinito exterior. La frontera de esta región es el horizonte de sucesos. Podemos aplicar también a esta frontera un teorema dado en la última conferencia de Hawking, ya que el horizonte de sucesos es la frontera del pasado del infinito nulo futuro”.

Clasificación:

Facilidad de lectura: 4-5

Opinión: 3-4

La Nueva Mente del Emperador

Escrito por Roger Penrose y editado por Mondadori España en 1991 (año en el que me lo regaló mi actual mujer, en aquellos momentos mi novia, y tuve el placer de leérmelo).

Sobre el autor tengo poco que decir que no sepa la gente y que no haya dicho yo antes, así que no diré nada y dejaré que el que esté interesado en él, eche un vistazo al link de un poco más arriba.

Hace poco comenté otro libro suyo (El camino a la realidad) y dije que Roger Penrose escribía libros de física para físicos y matemáticos. Tengo que reconocer que éste es un poco mas fácil de leer que el que comenté antes (bueno, un poco bastante), pero sigue requiriendo cierto nivel de matemáticas para no perderse más veces de las estrictamente necesarias.

Es un libro del que recomiendo su lectura a todos aquellos interesados en dar un buen repaso a la física que existía en 1989 (que aunque parezca que ha debido cambiar mucho no lo ha hecho tanto y por consiguiente sigue siendo válido en casi todo) y en entender un poco en qué consiste eso que los científicos llaman inteligencia artificial (y que, por experiencia propia, diré que es un campo de investigación multidisciplinar, donde coincidí en los cursos de doctorado con informáticos, ingenieros, médicos, matemáticos y físicos).

Habla un poco de todo, desde la máquina de Turing (por cierto, el que no quiera que no compruebe la codificación de "u" de la página 560 que ocupa un par de folios, que ya lo hice yo y está correcta), de espacios de fases, de computabilidad, de la flecha del tiempo, de la mecánica cuántica, de otros muchos temas y termina con el capitulo 10 dedicado a intentar explicar ¿dónde reside de física de la mente?.

No es que el libro nos vaya a dar la respuesta definitiva a si las máquinas lograrán pensar realmente algún día, pero nos plantea argumentos realmente muy buenos al respecto (quizá los defensores de la IA fuerte no estén tan de acuerdo con que los argumentos son buenos, pero para mi sí que lo son).

Por resumir, el primer libro de divulgación científica que me leí y del que guardo un muy grato recuerdo. Son 557 páginas (no las 1398 del anterior que comenté) de las cuales hay algunas que podrían ser un poco engorrosas si no se tiene una formación de ciencias, pero que creo que con calma (e incluso saltándose algunas manipulaciones matemáticas que no se entiendan) se puede leer sin demasiados problemas.

Como de costumbre, copio un trocito:

"Ciertamente existe un interrogante para cualquier descripción cuántica "ordinaria" de nuestros cerebros, ya que la acción de "observación" se considera un ingrediente esencial de la interpretación válida de la teoría cuántica convencional. ¿Debe considerarse el cerebro "observándose a sí mismo" cuando un pensamiento o percepción emerge a la atención consciente? La teoría convencional nos deja sin ninguna regla clara de cómo la mecánica cuántica podría tomar esto en consideración y, en consecuencia, aplicarlo al cerebro como un todo."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 2 (algunas partes son realmente densas)

Opinión: 5 (muy, muy bueno).

El camino a la realidad

Escrito por Roger Penrose y editado por editorial Debate en 2006.

Bueno, no creo que tenga que introducir al autor del libro, y seguramente al libro tampoco, pero digamos que el autor es uno de los mas conocidos físicos teóricos y al cual le tengo un respeto enorme, entre otras cosas porque fue un libro suyo ("La nueva mente del emperador" del que ya hablaré cuando logre que me lo devuelvan) el primer libro de divulgación que me leí, y, al igual que ese, éste también he tardado un buen rato en leerlo.

Lo primero que tengo que decir, antes de comentar nada, es que Roger Penrose escribe para gente con una formación matemática avanzada. Y cuando digo avanzada, no me refiero a que sepa lo que es una integral, me refiero a gente que sepa de geometría riemanniana, de fibrados (por cierto, hace una explicación muy buena de ellos), de cálculo tensorial, de grupos de Lie, de cuaterniones, de variedades, de topología, en fin, de temas un poco complejos como para poder seguir el desarrollo del libro sin una buena base previa. Por eso siempre he dicho que Penrose escribe libros de física para físicos o matemáticos, y no libros de divulgación típicos. Lo que me sorprende es que venda tantos ejemplares como dicen que vende, porque no sabía que eramos tantos los matemáticos y físicos que había en este país.

Una vez dicho esto, indicar que son 1398 páginas (sí, no me he equivocado, el uno al principio está bien puesto), la mayoría de ellas bastante áridas. De hecho, yo no me he leído mas de un capítulo seguido cada vez que cogía el libro, porque hay que pensar bastante (y eso que me he saltado los ejercicios propuestos).

Un primer vistazo al título de los capítulos puede hacer que se nos quiten las ganas de seguir leyendo: "superficies de Riemann y aplicaciones complejas", "variedades de n dimensiones", "fibrados y conexiones gauge", "geometría minkowskiana", ..., pero no hay que asustarse mas de lo estrictamente necesario (recordad: don't panic), pero tampoco tomárselo a cachondeo, porque ya en el capitulo nueve las cosas se van complicando, y no dejan de estar complicadas hasta el capitulo 34 (y porque es el último).

Pero no todo es malo. Si nuestra base matemática es buena, el libro es una auténtica joya e introduce muchos conceptos nuevos o de los que no se suele hablar en otros libros (como su teoría de twistores, variables de Ashtekar, vectores de Killing). Hace un repaso a prácticamente todas las teorías actuales que intentan buscar un teoría del todo, y se moja lo suficiente como para dar su opinión al respecto de todas ellas, a pesar de reconocer que quizás le sorprendan un día y tenga que reconocer que se había equivocado. Simplemente diré que no es un gran fan de las dimensiones extras que suelen usarse en muchas teorías actuales, y que él es más partidario de las cuatro dimensiones de las que somos conscientes.

Por resumir, un libro que he sudado leyéndolo, pero que al mismo tiempo he disfrutado (reconociendo que la notación diagramática que introduce por primera vez en el capítulo 13 podía haberla explicado un poco mejor, que me ha vuelto aún más loco de lo que ya estaba). Pero que he disfrutado casi más cuando me he terminado de leer el capitulo 34, en el que por cierto hace un buen resumencillo de lo que opina de las teorías actuales (si alguien quiere hacer trampa y leerse sólo el último capitulo, puede hacerlo, pero que luego no vaya por ahí presumiendo, que se puede encontrar con alguien que sí que lo haya leído entero, aunque no creo que seamos muchos).

Como siempre, copio un trocito (y voy a poner uno que se entienda, para no asustar a la gente):

"No es extraño que teóricos confiados crean que quizá estemos "casi al final", y que pueda haber una "teoría de todo" no mucho más allá de los desarrollos posteriores de finales del siglo XX. Con frecuencia estos comentarios se han hecho con un ojo puesto en la "teoría de cuerdas" que existiera en cada momento. Es más difícil mantener este punto de vista ahora que la teoría de cuerdas se ha metamorfoseado en algo (teoría F o teoría M) de cuya naturaleza se admite que es esencialmente desconocida en el momento presente".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 5 (y se me ha quedado corta la tabla)

Opinión: 5 (es realmente bueno, pero teniendo en cuenta el 5 de la facilidad de lectura).