La materia oscura y los dinosaurios

Escrito por Lisa Randall y publicado por Editorial Acantilado en 2016 (el original es del 2015).

De Lisa Randall ya he comentado otros tres libros (Universos Ocultos, El descubrimiento del Higgs, Llamando a las puertas del cielo) y poco más puedo decir de ella que no haya dicho antes, salvo que me gusta su forma de escribir y explicar las cosas (algunas de ellas nada fáciles de explicar).

El título del libro ya nos indica que va a ser una especulación sobre la posibilidad de que la materia oscura tuviese algo que ver con el meteoroide que acabó con los dinosaurios. Alguien, a simple vista podría pensar que la idea es un poco absurda, pero viniendo de quien viene, merece la pena echarle un vistazo al libro y seguir el razonamiento que la llevó, a ella y a sus colaboradores, a pensar en algo así.

Como en el libro va a hablar de meteoroides y de dinosaurios, hace una buena clasificación de los distintos fenómenos producidos por objetos procedentes del espacio (todo tipo de clasificaciones, incluyendo la de los NEO tan de moda en la actualidad), de las huellas que dejan en nuestro planeta (y en otros) y de las huellas que han dejado en nuestro planeta los dinosaurios y los fenómenos atmosféricos y volcánicos. De hecho da muy buenas explicaciones geológicas para entender las marcas y procedimientos (dataciones basadas en isótopos del carbono e isótopos de vida más larga) en las que se basan los geólogos para desarrollar sus ideas sobre la historia pasada de la Tierra, y sobre las cinco grandes extinciones (incluida la k-pg que acabó con los dinosaurios).

Pero para centrarnos en nuestro entorno cósmico, primero nos introduce un poco en los supuestos orígenes de nuestro universo, comentando las tres opciones que ve ella: nuestro universo empezó con el Big Bang, el universo ha existido siempre pero eventualmente llegó a la expansión que predice la teoría del Big Bang o somos uno de los muchos universos que crecieron a partir de un universo/multiverso que siempre ha existido (cuando habla de que el universo se expande, la respuesta a ¿en qué se expande? es que no se expande en nada, que es el propio espacio el que crece). También nos explica lo que se entiende por materia y energía oscuras, y da todas las explicaciones posibles para que se entienda por qué dicen los físicos que tiene que existir materia oscura y no materia ordinaria que no vemos, como podrían ser los "macho" (entre ellas, que si hubiese demasiada materia normal que no hubiese sido observada, las predicciones de la física nuclear no encajarían con la abundancia de elementos pesados observada). Y explica lo que se sabe de ella, incluyendo el proceso llamado bariogénesis, en el cual se creó un exceso de materia sobre antimateria, una asimetría materia-antimateria. Todo, por supuesto, manteniendo un espíritu científico y crítico, con una premisa importante, que es: "que el modelo preferido funcione mejor que la única sugerencia alternativa no significa que sea necesariamente correcto". También analiza la famosa navaja de Occam y avisa de que muchas veces la explicación más sencilla no es la correcta, aunque sea la que preferimos.

Con esto y muchos más datos y explicaciones, se acerca al desarrollo de su teoría, para crear un modelo en el que un disco de materia oscura (con una serie de características especiales bien explicadas todas ellas) dentro de nuestra galaxia, podría afectar de forma casi periódica a las trayectorias de algunos objetos de la nube de Oort y lanzarlos hacia el interior del sistema solar, donde estamos nosotros. 

Resumiendo, 454 páginas que se leen de forma bastante cómoda y sin demasiadas complicaciones (las que hay, además están bastante bien explicadas). Como siempre, copio un trocito:

"Aunque confiamos en que está ahí, todavía no sabemos qué es realmente la materia oscura. Sabemos la densidad de energía promedio de la materia oscura en el cosmos (a partir del fondo de microondas); sabemos su densidad próxima (a partir de las velocidades de rotación de las estrellas en la galaxia); sabemos que es "fría", es decir, que se mueve a sólo una fracción de la velocidad de la luz (porque observamos estructura en escalas pequeñas del cosmos); sabemos que interactúa como mucho de forma extremadamente débil, tanto con la materia ordinaria como consigo misma (por la falta de resultados en búsquedas directas y en medidas como la forma del cúmulo Bala), y sabemos que no porta carga eléctrica".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1

Opinión: 4

Universos Ocultos

Escrito por Lisa Randall (sí, una mujer, no todos los libros de ciencia los escriben hombres) y editado en 2011 por El Acantilado.

Hay que reconocer, que sólo el título y la portada ya dan ganas de ponerse a leerlo. Si además, cuando compruebas quién es el autor, te das cuenta de que es una catedrática de física en Harvard, pues, ¿qué mas queremos?. Si alguien quiere mas datos, que compruebe el cv en el link que he puesto, que creo que lo dice todo. También se puede echar un vistazo al minireportaje de La 2 del siguiente link, que además sirve para ponerle cara al autor del libro.

Es un libro encaminado a introducir al lector en las dimensiones extra (que es un concepto del que se habla en muchos libros de divulgación, como por ejemplo en Hiperespacio) y en la teoría de cuerdas. Hace un buen repaso a muchos de los conceptos que conforman el cada vez mas extraño mundo de la física, como la relatividad, la mecánica cuántica, el modelo estandar de partículas, lo que sabemos sobre la masa (obviamente aquí se habla nuevamente del bosón de Higgs) y de algunos de los problemas con los que se encuentran los físicos actuales, como la gran unificación o el problema de la jerarquía, y propone la existencia de nuevas dimensiones para solucionarlos. En concreto, nos propone un modelo que desarrollaron ella y Raman Sundrum (en realidad dos, denominados RS1 y RS2 por el órden en que se publicaron, pero ella misma reconoce que los nombres son confusos, porque en RS1 se consideran dos branas y no una). Por abreviar y no entrar demasiado en detalles aquí (el que quiera mas que se lea el libro o si está un poco vago que le eche un vistazo a este link), diré que lo que proponen es un universo con dos branas, separados por una quinta dimensión a través de la cual viajan los gravitones, de la brana de la gravedad a la brana débil (que es donde estamos nosotros). Con este "simple" argumento, explican la debilidad de la gravedad y nos introducen en un mundo sorprendente con una geometría arqueada en el cual el tamaño, el tiempo, la masa y la energía dependen de la localización. Empiezan a  aparecer partículas de Kaluza-Klein (que son la manifestación de una partícula de dimensión superior en cuatro dimensiones), gravedad localizada (y localizada localmente), y se discute sobre el tamaño de esas dimensiones extra, en fin, que el libro se vuelve una locura cerebral maravillosa.

Antes de terminar, tengo que hacer un inciso para comentar que aparece nombrado un físico español (Alex Pomarol de la Universidad de Barcelona) y su trabajo sobre la unificación de fuerzas dentro de la geometría arqueada. Tenía que decirlo, que por desgracia no es algo muy habitual.

Son 633 páginas (mas un glosario final y unas notas matemáticas que está bien leerse). Es un libro muy ameno, que tiene alguna parte un poco compleja, pero es que los temas que aborda no se pueden explicar de una manera demasiado sencilla porque se perderían muchos detalles. No obstante, creo que está al alcance de cualquiera que tenga un poco de interés en el tema.

Copio un trocito:

"Las dimensiones extra nos han abierto los ojos y la imaginación ante nuevas posibilidades asombrosas. Ahora sabemos que pueden aparecer situaciones extradimensionales de cualquier número de formas y tamaños. Podrían tener dimensiones extra arqueadas, o acaso dimensiones extras grandes, podrían contener una brana, o dos; podrían contener partículas en el bulto y otras partículas confinadas en branas. El cosmos podría ser más grande, rico y variado de lo que hemos imaginado".

Clasificación:

Facilidad de lectura: 3 (hay partes algo complicadas).

Opinión: 5 (muy bueno y muy bien escrito).

Llamando a las puertas del cielo

Escrito por Lisa Randall y publicado por Editorial Acantilado en 2013 (el original es del 2011). 

Sobre la escritora, poco más que decir que no haya dicho en alguna de las otras dos entradas de este mismo blog ("El descubrimiento del Higgs" y "Universos ocultos"), pero por resumir, una gran divulgadora científica y una gran física teórica (si se me ha notado que me gusta, es que es así).

En este libro la autora explora las diferentes escalas con las que percibimos y estudiamos las cosas, desde la escala humana (que es la que nos es familiar) hasta la escala de la materia (hacia un lado, es decir, lo muy pequeño) y finalmente hasta la escala del Universo (por el otro, es decir, lo muy grande). Claramente, la forma de estudiar las diferentes escalas es distinta, y la posibilidad de realizar experimentos (que siguen siendo la base del método científico que, al menos hasta ahora, nos ha funcionado bastante bien) también difiere de una escala a otra (aún no hemos tenido la oportunidad de crear un nuevo Big Bang y verificar si las hipótesis actuales son correctas). Y es basándose en la experimentación en las diferentes escalas como llega hasta el experimento científico más grande realizado por el hombre hasta el día de hoy (y digo realizado por el hombre porque en él participa gente de prácticamente todos los países que pueden gastar dinero en investigación científica), que es el LHC del CERN en Ginebra. Y ese es el tema central del libro, una magnífica explicación para los profanos en física de partículas del funcionamiento del LHC, no sólo de los principios teóricos que están detrás del mismo, sino de la ingeniería que ha sido necesaria para ponerlo en funcionamiento (aunque aún no esté funcionando a plena capacidad).

Por resumir, 528 páginas que se leen bastante bien, con muy pocas complicaciones (porque las cosas están bastante bien explicadas) y que hace que al terminar sepas un poco más sobre ese cacharro donde se ha descubierto el bosón de Higgs y que esperamos siga dándonos agradables sorpresas.

Como siempre, copio un trocito:

"Todo el universo visible tiene actualmente un tamaño lineal de unos 100.000 millones de años luz (un millón de veces el tamaño de nuestra galaxia). Esto es enorme, y a primera vista sorprendente, puesto que es más grande que la distancia que podemos observar realmente, 13.750 millones de años desde el Big Bang. Se supone que nada viaja más rápido que la luz, de modo que, con un universo de sólo 13.750 millones de años, este tamaño podría parecer imposible.

Sin embargo, no existe ninguna contradicción. La razón de que el universo en su conjunto sea mayor que la distancia que podría haber recorrido una señal dada su edad es que el propio espacio se ha expandido."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1-2

Opinión: 4

PD: Sobre el LHC también he comentado otro libro anteriormente en este blog: La partícula divina.

El descubrimiento del Higgs

Escrito por Lisa Randall y editado por Acantilado en el 2012.

Está editado como un anexo a otro libro suyo que ya comenté aquí mismo, que es el de "Universos Ocultos".

Obviamente, después de leer ese magnífico libro, no se podía dejar escapar la ocasión de leer este añadido, que tengo que reconocer que es aún mejor de lo que me esperaba.

Son sólo 71 páginas en formato libro de bolsillo, que se leen en un par de tardes. Y no digo en una sola tarde porque hay algunos momentos en los que hay que leer con calma, pero para todo aquel que quiera saber qué es el bosón de Higgs y entender un poco más sobre su funcionamiento y sobre su aparente descubrimiento (sobre el que también publiqué un nota el día en que se conoció la noticia), éste ha sido el mejor libro que he leído. Simplemente genial. No puedo decir mucho más, es muy cortito y explica de forma bastante secilla (dentro del tema del que se está hablando) todo lo relativo al bosón de Higgs.

Como siempre copio un trocito (pequeño, porque el libro es equeño también):

"Antes de terminar esta sección voy a responder a otra pregunta interesante que me hacen con frecuencia. ¿De dónde procede la masa del propio bosón de Higgs? La respuesta es que el propio bosón de Higgs interacciona con el campo de Higgs. Así que, igual que sucede con otras partículas elementales, el campo de Higgs explica la masa del bosón de Higgs."

Clasificación:

Facilidad de lectura: 1-2 (en algún momento hay que centrarse en lo que se está leyendo).

Opinión: 5 (excelente)

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