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 tejido del cosmos

Escrito por Brian Greene y publicado en 2006 por Editorial Crítica (obviamente dentro de la colección Drakontos), aunque el original es del 2004.

Del autor, indicar que es doctor en física por la Universidad de Oxford y poco más que no haya dicho ya, que tal y como dije cuando comenté otro de sus libros (éste), tenía alguno más por casa y terminaría leyéndomelo; y así ha sido. Es un autor que escribe de una forma muy clara y sencilla incluso cuando trata temas complejos (se le nota que tiene las ideas claras sobre lo que escribe).

Es un libro que trata principalmente del espacio y del tiempo. Pero claro, cuando vas a hablar de ciertas cosas aparentemente fáciles y vas ahondando en la explicación, lo que parecía sencillo al final se va complicando y se termina hablando del principio de equivalencia, del principio de incertidumbre, de la no localidad, de la entropía, de la paradoja EPR, de simetrías e invarianzas (recordemos que algo es más simétrico si puede someterse a más transformaciones sin que cambie su apariencia, no si es más ordenado), del campo de Higgs (hay que fijarse que el libro está escrito en 2004 y el bosón de Higgs se detectó en 2012), del arrastre de sistema (cuando un objeto masivo en rotación arrastra el espacio), del principio holográfico, de relatividad, mecánica cuántica, etc...

El libro está lleno de buenas explicaciones de temas complicados y de ideas que deberíamos tener en la cabeza cuando leemos libros de este tipo, como que "la velocidad combinada del movimiento de cualquier objeto a través del espacio y su movimiento a través del tiempo es siempre exactamente igual a la velocidad de la luz" (para mi esta es una de las ideas fundamentales de la física), que "la mecánica cuántica explica lo que usted ve, pero le impide ver la explicación", que "la presión, como la masa y la energía, es una fuente de gravedad", que "la entropía máxima que puede ser embutida dentro de una región del espacio - cualquier región del espacio, en cualquier lugar, en cualquier tiempo - es igual a la entropía contenida dentro de un agujero negro cuyo tamaño iguala al de la región en cuestión (y que la entropía de un agujero negro es proporcional no a su volumen sino al área de su horizonte de sucesos).

Habla también de las ideas de Kaluza al incrementar el espacio en una dimensión adicional (creando así un marco que combinaba las ecuaciones originales de Einstein de la relatividad general con las ecuaciones de maxwell del electromagnetismo), de los experimentos del LIGO (recordando que el libro se escribe en 2004 y las ondas gravitacionales se detectan en 2016), de la teoría cuántica de bucles, y habla y explica mucho, pero que mucho, sobre la teoría de cuerdas (todas las teorías de cuerdas (y su equivalencia), de supercuerdas, de supersimetrías, ...).

Resumiendo, un libro de 622 páginas, más las notas, más un glosario de términos (por si a alguien se lo olvidan conceptos), que se leen de forma muy fácil, pero sin prisa, que muchos de los conceptos de los que habla son complejos (pero que nadie se asuste, que no hay fórmulas).

Como siempre, copio un trocito:

"Una falsa idea muy extendida es que el big bang ofrece una teoría de los orígenes cósmicos. No lo hace. El big bang es una teoría, que delinea la evolución cósmica a partir de una fracción de segundo después de lo que fuera que dio nacimiento al universo, pero no dice nada en absoluto sobre el propio instante cero. Y puesto que, según la teoría del big bang, el bang es lo que se supone que ha sucedido en el comienzo, el big bang deja fuera el bang. No nos dice nada sobre lo que hizo bang, por qué hizo bang, cómo hizo bang,o , simplemente, si siquiera hizo bang. De hecho, si usted lo piensa por un momento se dará cuenta de que el big bang nos presenta un gran rompecabezas. A las enormes densidades de materia y energía características de los primeros momentos del universo, la gravedad era con mucho la fuerza dominante. Pero la gravedad es una fuerza atractiva. Impulsa las cosas a juntarse. De modo que ¿cuál sería el posible responsable de la fuerza hacia afuera que impulsa al espacio a expandirse? Parece que algún tipo de poderosa fuerza repulsiva tendría que haber desempeñado un papel crítico en el momento del big bang, pero ¿cuál de las fuerzas de la Naturaleza puedo hacerlo?".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 2 (está muy bien explicado, pero requiere un poco de silencio alrededor).

Opinión: 4

La guerra de los agujeros negros

Escrito por Leonard Susskind y editado por Editorial Crítica dentro de la colección Drakontos (una gran colección, de la que tengo bastantes libros) en 2009 (el original en inglés es del 2008, así que las ideas de las que habla son bastante actuales).

El autor es el actual director del Instituto Stanford de Física Teórica lo cual es un buen motivo para leer algún libro suyo (de hecho, dentro de la misma colección tengo otro suyo aún pendiente de leerme que es el de "El paisaje cósmico").

La trama central del libro es la búsqueda de la respuesta correcta a la pregunta de si se pierde información en un agujero negro o no, y la implicaciones de dicha respuesta sobre la física que rige nuestro mundo. Cuando se habla de información, el autor se refiere a los datos que distinguen un estado de cosas de otro (se mide en bits). Del tema de la información ya comenté algo en una entrada anterior sobre el libro "Decodificando la realidad". Como casi todos los conceptos importantes de los que se habla en este libro, no son conceptos sencillos de manejar ni numéricamente, ni conceptualmente, pero hay que reconocerle al autor que la forma en la que está desarrollado el libro hace que todo sea muy fácil de entender (por lo menos conceptualmente, ya que las matemáticas que hay detrás de los conceptos de los que habla son bastante complejas y gracias a Dios, sobre todo para los no demasiado versados en ellas, no entra a dar detalles de las mismas).

Además de darnos bastantes datos de la vida del autor y de sus interacciones con muchos de los grandes físicos teóricos del mundo, lo que contribuye a darle un sentido a toda la historia, que no es otra que la batalla intelectual y científica entre Stephen Hawking junto con muchos otros físicos (casi todos los relativistas) y Leonard Susskind y Gerard't Hooft (de este gran físico, premio Nobel, ya comenté un muy buen libro suyo: "Partículas elementales") tratando de averiguar quienes tenían razón sobre la pérdida de información cuando un agujero negro se evapora. Para entender todos los conceptos implicados el autor comienza hablando de Newton, pasa por Einstein, y se adentra en la mecánica cuántica, la física de partículas, la entropía, la CDQ, la teoría de cuerdas, el principio holográfico (que por resumir viene a decir que toda la información está en la frontera de una región del espacio), los espacios De Sitter, la complementariedad de un agujero negro (que también por resumir, viene a decir que lo que ocurre en la frontera de un agujero negro depende de si el observador está dentro de la frontera o fuera de ella), la radiación Hawking, en fin muchos conceptos que resultan muy bien explicados y bastante fáciles de entender, gracias a ejemplos muy bien puestos que hacen posible la visualización de las explicaciones (casi siempre, hay veces que la visualización no resulta fácil).

Por resumir, un libro de una lectura fácil y amena, que explica multitud de conceptos de forma muy sencilla y que en 456 páginas nos hace un muy buen resumen de por dónde están yendo las cosas en la física teórica actual (hay un buen glosario al final del libro por si alguien se despista con los conceptos en algún momento). Reconozco que me ha gustado y lo he leído bastante rápido gracias a la forma sencilla en la que está escrito y me han dado ganas de leerme el otro libro suyo que tengo. Lo pondré entre los próximos a leer.

Como siempre, copio un trocito:

"Las nuevas ideas del mundo físico que se han desarrollado hace poco más de una década implican un nuevo tipo de relatividad y un nuevo tipo de complementariedad cuántica. El significado objetivo de la simultaneidad (de dos sucesos) se vino abajo en 1905, pero el concepto de suceso propiamente dicho seguía sólido como una roca. Si una reacción nuclear tiene lugar en el Sol, todos los observadores estarán de acuerdo en que sucedió en el Sol. Nadie lo percibirá como si hubiera tenido lugar en la Tierra. Pero algo nuevo sucede en el poderoso campo gravitatorio de un agujero negro, algo que socava la objetividad de los sucesos. Sucesos que un observador en caída ve que están en el interior profundo de un enorme agujero negro, otro observador los detecta fuera del horizonte, revueltos entre fotones de la radiación de Hawking. Un suceso no puede estar a la vez detrás del horizonte y delante de él. El mismo suceso está o detrás del horizonte o delante del horizonte, dependiendo de qué observador haga el experimento. Pero incluso la gran extrañeza de la complementariedad no es nada comparada con el principio holográfico. Parece que el mundo sólido tridimensional es una especie de ilusión, y lo real tiene lugar en las fronteras del espacio."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1-2.

Opinión: 4-5 (realmente me ha gustado bastante).

PD (añadida el 18/05/16): A finales del mes de Abril ha salido un artículo bastante interesante sobre la recuperación de la información que cae dentro de un agujero negro en Iflscience.