Sobre el origen del tiempo

Escrito por Thomas Hertog y publicado por Penguin Random House dentro de la colección Debate en el 2024.

Nuevamente, al autor no lo conocía, pero el subtítulo del libro: "la última teoría de Stephen Hawking" y la lectura de la contraportada en la que indicaba que fue un estudiante de doctorado (finalmente doctor en la Universidad de Cambridge) con Stephen Hawking, pues hacía que mereciese la pena la lectura, como así ha sido.

Me leí hace tiempo otro libro de otro de otro discípulo de Hawking que me gustó bastante (éste), así que había que intentarlo nuevamente.

Obviamente, tal y como indica la portada, trata del origen de todo y de la última forma en la que Hawking (y el autor) estaban intentando aproximarse a el.

Es un libro que no hace un recorrido por épocas muy lejanas (aunque no deja de mencionar algunas) sino que se centra en los siglos XIX, XX y XXI, para contarnos lo que sabemos actualmente sobre el Universo, lo que sabemos sobre mecánica cuántica, algunas de las distintas teorías con las que estamos intentando explicar lo que sabemos y entender lo que aún no sabemos y, por supuesto, la última aproximación al origen del tiempo de Hawking (una nueva visión descendente con principio holográfico incluido). Hace unas buenas explicaciones de casi todo, incluyendo que "los matemáticos del siglo XIX ya habían demostrado que todas las propiedades geométricas de las superficies curvas, pueden definirse de forma intrínseca, sin tener que hacer referencia a nada por encima o por debajo de la superficie", lo que implica que se deberían poder explicar muchas cosas del universo sin tener que adoptar el papel de un observador exterior (y aquí entra la mecánica cuántica en juego).

Durante el desarrollo, pone muy pocas ecuaciones y las explica todo lo bien que nos hace falta para poder seguir los razonamientos, incluyendo buenas explicaciones adicionales, como que la ecuación de la relatividad general tiene el mismo aspecto para todos, estén donde estén y se muevan como se muevan. Pero pone una que no había visto y que está en la tumba de Hawking en la abadía de Wetsminster (la de la temperatura de los agujeros negros) y que es muy curiosa de leer, por la mezcla de constantes cuánticas y relativistas.

Narra muchos encuentros entre científicos y formas agradables de ver la ciencia, como que la esencia misma de la ciencia moderna es que, una vez admitida la ignorancia, podemos adquirir nuevo conocimiento experimentando y observando, y desarrollando modelos matemáticos que organizan esas observaciones  en teorías generales o "leyes", y que mucha ciencia se ha desarrollado siempre en reuniones informales, como bien decía Robert Oppenheimer: "el té es donde nos contamos unos a otros lo que no entendemos".

En fin, un libro de 340 páginas que se leen muy bien, excepto un par de capítulos a los que hay que prestar un poco más de atención y leerlos con más calma, pero nada que no se pueda entender (o casi entender).

Como siempre, copio un trocito:

"En un universo cuántico, un pasado y un futuro tangibles, emergen de una neblina de posibilidades por medio de un proceso continuo de interrogación y observación. Este proceso interactivo de observación, que se halla en el centro de la teoría cuántica y que transforma lo que podría ser en lo que en realidad sucede, arrastra de manera constante al universo más firmemente hacia la existencia. Los observadores adquieren, en este sentido cuántico, una suerte de función creativa en los asuntos cósmicos que imbuye la cosmología de un delicado toque subjetivo. El proceso de observación también introduce un sutil elemento retrógrado, hacia atrás en el tiempo, en la teoría cosmológica, porque es como si el acto de observación de hoy fijase retroactivamente el resultado del big bang "en aquel entonces". Por eso Stephen se refería a su teoría final como cosmología descendente: leemos los aspectos fundamentales de la historia del universo hacia atrás, es decir, de arriba a abajo".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 2 (un par de capítulos hace que no sea un 1)

Opinión: 4 (muy agradable de leer excepto un par de capítulos un poco más densos)

El orden del tiempo

Escrito por Carlo Rovelli y publicado por Anagrama dentro de su colección Argumentos en 2018.

El autor es un físico teórico especializado en "gravedad cuántica de bucles" y es el actual responsable del equipo de gravedad cuántica del Centro de Física Teórica de la Universidad de Aix-Marsella. Con estos datos, merecía la pena leerse el libro. Tiene otros libros anteriores que pueden estar bien (link), y, una vez leído éste, tengo que decir que alguno de ellos me leeré seguro.

Está escrito de forma muy sencilla, de hecho sólo incluye una fórmula en todo el libro (y alguna más en las notas finales) que es la de la entropía (ΔS≥0) o segundo principio de la termodinámica. Y habla de ella porque es inevitable, cuando se habla del tiempo, hablar de la única ley general de la física que diferencia el pasado del futuro ("el calor no puede pasar de un cuerpo frío a uno caliente"). Sobre la entropía se habla mucho en este libro y de formas muy variadas (pero todas muy bien explicadas), e introduce una forma de verla que es bastante original: "la entropía de A con respecto a B cuenta el número de configuraciones de A que las interacciones físicas entre A y B no diferencian. Es decir, la entropía del mundo no depende sólo de la configuración de éste, depende también del como como nosotros lo estamos desenfocando, lo cual depende  a su vez de cuáles son las variables del mundo con las que nosotros interactuamos, esto es, de la parte del mundo a la que pertenecemos". De hecho llega a comentar que "las que hacen girar el mundo no son las fuentes de energía, son las fuentes de baja entropía. Sin baja entropía, la energía se diluiría en calor uniforme y el mundo llegaría a su estado de equilibrio térmico, donde ya no hay distinción entre pasado y futuro, y nada acontece".

Da una aproximación a lo que creíamos que era el tiempo, a lo que creemos que es y a lo que parece que realmente es. Nos va indicando cómo se fue perdiendo el tiempo Newtoniano, según la relatividad de Einstein iba derribando creencias (la ralentización del tiempo por la velocidad y la gravedad (de hecho indica que "las cosas caen hacia abajo porque abajo el tiempo se ve ralentizado por la Tierra ... si los pies se adhieren al suelo, es porque todo nuestro cuerpo se dirige de manera natural hacia allí donde el tiempo pasa más despacio"). Cuando parecía que ya no podía ser peor para complicar el concepto de tiempo, aparece la mecánica cuántica y nos lleva a tres descubrimientos sobre el tiempo: la granularidad (existe un intervalo mínimo de tiempo por debajo del cual la noción de tiempo no existe), la indeterminación (fluctuación entre pasado y futuro) y el aspecto racional de las variables físicas (espacio-tiempos fluctuantes superpuestos unos a otros), vamos, que el tiempo es algo muy, pero que muy raro.

Tengo que hacer notar que, entre todo este complejo devenir del tiempo, aparece (aunque no esté escrita en el libro) la primera ecuación de gravedad cuántica (Wheeler-DeWitt) en la que no aparece la variable tiempo, porque la teoría no describe cómo evolucionan las cosas en el tiempo, sino cómo cambian las cosas unas con respecto a otras. Es algo complicada, pero merece la pena darse cuenta de que son pocas las ecuaciones en física que describen la variación de algo y no tienen en cuenta la variable tiempo.

Por resumir, 156 páginas que se leen de forma muy tranquila y relajada, pero que te hacen pensar un rato.

Como siempre copio un trocito:
"La ausencia de la variable tiempo en las ecuaciones fundamentales, resulta plausible; pero, en cambio, existe un acalorado debate en torno a la forma de dichas ecuaciones. El origen del tiempo en la no conmutatividad cuántica, el tiempo térmico y la posibilidad de que el incremento de la entropía que observamos dependa de nuestra interacción con el universo son todas ellas ideas que me fascinan, pero que no están en absoluto confirmadas.
Lo que resulta totalmente creíble, en cualquier caso, es el hecho general de que la estructura temporal del mundo es distinta de la imagen ingenua que tenemos de ella. Esa imagen ingenua se adecua a nuestra vida cotidiana, pero no es apta para comprender el mundo en sus más diminutos pliegues o en su inmensidad. Con toda probabilidad, ni siquiera es suficiente para comprender nuestra propia naturaleza, puesto que el misterio del tiempo de entrecruza con el misterio de nuestra identidad personal, con el misterio de la conciencia.".

Clasificación:
Facilidad de lectura: 1-2 (se lee muy fácil, pero los conceptos son profundos).
Opinión: 4

El futuro del espaciotiempo

Escrito por Stephen Hawking, Kip S. Thorne, Igor Novikov, Timothy Ferris y Alan Lightman y publicado por Editorial Crítica dentro de la colección Drakontos (como no podía ser de otra manera) en 2003 (la edición original es del 2002).

Bueno, no hay que dar muchas explicaciones sobre por qué escogí leerme este libro; con echar un vistazo a los autores creo que se entiende muy bien. Antes de comentar nada del libro, sí que quería aprovechar que aparece Kip Thorne por aquí para recomendar a todo el mundo que le eche un vistazo a la película Interestelar y a la ciencia que hay detrás de la misma, porque me pareció la mejor película de ciencia-ficción que he visto jamás. Y remarco la palabra ciencia porque realmente es la mejor película de divulgación científica que he visto (salí del cine gratamente sorprendido).

Bien, dicho esto, comentar que el libro son adaptaciones de unas charlas dadas en el Caltech en el 2000 para celebrar el 60 cumpleaños de Kip Thorne (al que por cierto engañaron durante toda la fase previa para que cuando se diese cuenta de lo que iba a pasar fuese demasiado tarde para poder escabullirse).

Para prepararnos un poco más y tener una base un poco más solida para poder comprender las conferencias, Richard Price hace una introducción bastante buena ("bienvenidos al espaciotiempo"). En apenas 42 páginas nos hace un muy buen repaso a cómo se ha llegado a entender lo que hoy entendemos que es el espaciotiempo. Comienza con las observaciones discrepantes, la relatividad de Galileo, las ecuaciones de Maxwell (y los sistemas de referencia espaciotemporales), la relatividad de Einstein, los espacios de Minkowski, los horizontes de sucesos, los agujeros de gusano, las ondas gravitacionales, ... todo escrito de una forma muy sencilla e ilustrado con gráficos bastante explicativos.

Con esos conocimientos más claros, ya se puede pasar a leer las cinco charlas de las que consta el libro (realmente se pueden leer sin la introducción previa, pero siempre está bien aprender algo si no se sabía o recordarlo si se había olvidado).

No voy a desmenuzar demasiado las charlas, porque tampoco son demasiado largas (digamos que cada una ocupa más o menos treinta páginas), pero si me gustaría comentar un poco de qué va cada una. La primera (de Igor Novikov) especula sobre si se puede o no cambiar el pasado y la restricción del libre albedrío que esto implicaría. Está llena de dibujos para entender todo de forma gráfica, que es mucho más sencillo que si nos ponen las ecuaciones. La segunda (de Stephen Hawking) es una continuación de la primera y habla de la protección de la cronología y de si el espaciotiempo admite curvas cerradas de género tiempo (analiza el punto de vista clásico, semiclásico y de gravedad cuántica). Mientras analiza todas las posibilidades, coincide con Igor Novikov en que incluso si resulta que el viaje en el tiempo es imposible, es importante que entendamos por qué es imposible (durante la charla comenta la idea de Feynman de la suma de historias, lo que es un Universo de Gödel, la condición de energía débil, etc). Igual que la anterior charla, cuenta con numerosos gráficos que nos ayudan a entender mejor las cosas. La tercera charla (de Kip S. Thorne) es la más larga de todas (supongo porque es el protagonista en esta ocasión) y habla de las distorsiones del espaciotiempo y el mundo cuántico y hace unas cuantas especulaciones sobre el futuro (concretamente diez). Durante la charla habla de singularidades, agujeros negros, hiperespacios, ondas gravitacionales, interferómetros laser, de sus apuestas con Hawking (de estas ya he hablado en ocasiones anteriores), del LIGO, del LISA, en fin de multitud de cosas realmente interesantes y especula sobre lo que se irá descubriendo en los próximos años. La cuarta (dada por Timothy Ferris) y la quinta (de Alan Lightman) de dedican a hablar de la divulgación científica y de los físicos como novelistas. No voy a comentar nada de estas dos charlas, porque voy a copiar un trozo, algo largo, pero que describe una sensación que todos los que hemos tratado con problemas complicados hemos sentido alguna vez.

Por resumir, 204 páginas que se leen bastante bien y que tiene un glosario final muy bueno por si se nos despista algún concepto.

Como siempre, copio un trocito (esta vez un poco más largo de lo habitual):

"Tras un periodo inicial de estudio y trabajo, yo había conseguido establecer las ecuaciones que había que resolver. Pero entonces di con un muro. Sabía que había cometido un error, porque un resultado intermedio no salía tal como debería, pero yo no podía encontrar ningún error. Y no podía seguir. Día tras día comprobaba cada ecuación, caminando de un lado a otro de mi pequeño des`pacho sin ventanas, pero no sabía qué es lo que estaba haciendo mal, qué es lo que había pasado por alto. Esta confusión y este fracaso continuaron durante meses. A diferencia de todos los otros problemas que yo había encontrado en la escuela, no podía buscar la respuesta en un libro. La respuesta a este problema no se conocía. Yo estaba obsesionado con mi problema de investigación; le daba vueltas día y noche. Algunos días no salía del despacho. Comía y cenaba allí. Guardaba latas de atún en los cajones. Dejé de visitar a mis amigos. Estaba empezando a dudar de mi capacidad. Estaba empezando a creer que yo no tenía lo que se necesitaba para ser un científico.

Entonces, una mañana - recuerdo que era una mañana de domingo - me desperté hacia las 5 a.m. y ya no pude volver a dormir. Estaba en mi apartamento, no en mi despacho. Me sentía muy excitado. Algo estaba sucediendo en mi mente. Estaba pensando en mi problema científico y veía en profundidad. La sensación física era que mi cabeza se despegaba de mis hombros. Me sentía ingrávido. Estaba flotando. Y no tenía absolutamente ninguna sensación de mí mismo. Era una experiencia completamente ausente de ego o pensamiento alguno de las consecuencias, de aprobación o gloria. No tenía ninguna de estas sensaciones. Tenía una sensación de certeza. Tenía una fuerte sensación de ver profundamente en este problema y entenderlo y saber que estaba en lo cierto. Ése es un aspecto increíble del momento creativo: saber que estás en lo cierto, esa cautivadora sensación de exactitud.

De modo que con esas sensaciones que irrumpían en mí salí de la cama de puntillas, casi reverencialmente, temerosos de perturbar cualquier extraño proceso mágico que estuviera ocurriendo en mi cabeza, y fui a la cocina. Tenía allí una mesa y saqué las hojas con mis cálculos. Un minúsculo rayo de luz diurna empezaba a entrar por la ventana. Aunque yo era ajeno a todo lo que me rodeaba, el hecho es que estaba completamente solo. No creo que ninguna otra persona en el mundo hubiera podido ayudarme en ese momento. Y no quería ninguna ayuda. Tenía todas esas sensaciones y revelaciones en mi cabeza, y estar solo con todo eso era una parte esencial de ello. Yo sabía cosas que nadie más sabía. Y este conocimiento me hizo sentirme poderoso, como si pudiera hacer cualquier cosas. Estaba en esta fantástica situación de ver. Puesto que no tenía sensación de mí mismo, no había ningún "yo" viendo, ningún veedor. Era sólo pura visión.

Me senté en la mesa y empecé a trabajar, haciendo aquí y allí simplificaciones que yo comprendía que eran buenas aproximaciones porque podía ver el problema en su totalidad. De algún modo, quizá durante semanas, mi mente había tomado caminos secretos, ensayando diferentes posibilidades y conexiones, y ahora se desbordaba. Al cabo de un tiempo en la mes de la cocina, yo había resuelto mi problema de investigación. Salí de la habitación, sintiéndome atónito y poderoso. De repente oí un ruido, miré el reloj de la pared y vi que eran las dos de la tarde."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1-2

Opinión: 4-5