22 de decembro de 2015

Lecturas : La teoría perfecta / Pedro G. Ferreira



Este libro de Pedro G. Ferreira (profesor de astrofísica en Oxford) é unha historia da teoría da relatividade xeral. Como o lector seguramente sabe, esta teoría foi exposta por Einstein en 1915 e é ela a que, entre outras cousas, afirma que a gravidade é a curvatura do espazo-tempo: as masas deforman a xeometría que hai ao seu arredor.

O título do libro é unha ironía intencionadamente enganosa, pois se algo se demostra ao longo das súas páxinas é que a perfección desa teoría áchase, precisamente, na súa imperfección, que é a que a converteu nunha fonte inesgotable de suxestións e novos camiños para toda a física do século XX (e máis alá...). Ferreira deixa claro desde o principio que "la recompensa que se obtiene al dominar la teoría general de la relatividad de Albert Einstein equivale nada menos que a hacerse con la clave que permite comprender la historia del universo, el origen del tiempo y la evolución de todas las estrellas y galaxias del cosmos."

Ferreira distribúe o seu relato en tres grandes etapas. Nos cinco primeiros capítulos o protagonista é directamente Einstein e, neles, nárranse tanto os momentos de esplendor científico e mediático do seu traballo, como as imperfeccións que xeraron dúbidas e, consecuentemente, novos estímulos para a física.

Por unha banda, está o triunfo da comprobación experimental desde a Illa de Príncipe de que, efectivamente, a luz se curva en presenza do espazo-tempo; pero, por outra, o problema que se lle suscitou a Einstein cando se fixo patente que os seus ecuacións predicían un universo en evolución. A súa obcecación nun universo estático e eterno levouno a inserir a famosa constante cosmolóxica, para evitar a implosión universal que a gravidade habería de terminar por producir. Alexander Friedmann e Georges Lemaître indicarían logo a dirección correcta, e a constante cosmolóxica houbo de esperar unhas décadas para resucitar dramaticamente, baixo a forma dunha enerxía escura que apoiaría a idea dun universo aceleradamente expansivo. A teoría da inflación cósmica complementaría máis adiante o modelo do big bang, co obxecto de explicar a homoxeneidade do universo a grande escala: é esencial, porque se vincula o mundo cuántico e as forzas fundamentais (en orixe) co cosmos na súa dimensión máis grande, que é o ámbito de dominio da relatividade xeral.

A valoración científica da teoría da relatividade ao final da vida de Einstein era delicada e reflectía as súas propias dúbidas ante as consecuencias que parecía permitir: víase como unha teoría puramente matemática, afastada de realidades experimentables e observables, sen unha verdadeira conexión co universo real.

Desaparecido Einstein, a relatividade levou desde aquela unha vida tumultuosa.

Hai, obviamente, unha chea de achados da física contemporánea que de forma directa ou indirecta están relacionados con ela; o libro de Ferreira vainos sinalando, pero de forma incuestionable sobresae o tema dos buratos negros, xa non só pola súa mesma existencia, senón polo que as características desta supoñen para a física e a cosmoloxía en xeral.

Descubertos xa en vida de Einstein, os buratos negros constitúen unha singularidade, no mesmo sentido no que o é o estado inicial do universo: un algo no que a física clásica abanea, e onde a relatividade semella entalar para deixar campar a física cuántica. A peculiaridade dunha singularidade como a dun burato negro fixo crer durante algún tempo que esta só se podía atopar nas ecuacións relativistas de Einstein, pero non na realidade. Con todo, Roger Penrose deixou claro que existen, que non son só matemáticas: unha vez iniciado un proceso de implosión gravitatoria, a formación de singularidades é inevitable. O famosísimo descubrimento de Stephen Hawking de que os buratos negros emiten luz e teñen temperatura foi, pola súa banda, unha consecuencia da suma de forzas entre a relatividade xeral e a física cuántica. Con todo, as investigacións posteriores de Hawking revelaron unha ameaza crucial contra aquela, e contra a física en xeral. O gran problema que suscitan os buratos negros é o da estraña posibilidade de que a información que succionan se perda; isto é algo que sería viable se a entropía (esa temperatura, esa luz) residise no volume. De estar aí, cando o destino final dun burato negro, a súa evaporación, se cumprise, todo iso tamén desaparecería. Pero se a información se perde, a física estremece: perde a súa capacidade de predición, tan esencial a ela mesma: en todo momento, é posible saber que é da materia que tiñamos no momento anterior. Hawking suxire entón que a entropía dos buratos negros ten que ver coa área da súa superficie, e non co volume espacial. Cambiar volume por superficie implica que, nestas dimensións, a relatividade deixa de ser relevante, pois o espazo-tempo quedou desprazado: a gravidade cuántica convértese entón na depositaria de toda esa entropía. O que ocorreu realmente é que o espazo-tempo quedou atomizado e que, por baixo dun determinado tamaño mínimo, xa non ten sentido falar dos conceptos de superficie e volume.

Tirando deste fío, nos últimos tres capítulos Ferreira reflexiona sobre o futuro da relatividade e, aínda que afirma que seguirá sendo "la médula misma de la física y la astronomía del sigloo XXI", recoñece que " quizá haya llegado ya la hora de dar un paso más y empezar a buscar una teoría capaz de superar el comportamiento de la relatividad general en aquellas situaciones que bordean sus propios límites." Así as cousas, as novas ideas apuntan claramente a que é no mundo cuántico onde recaería toda a responsabilidade da formación da xeometría do espazo-tempo. (C.M.)


FERREIRA, Pedro G. (2015): La teoría perfecta. Un siglo de figuras geniales y de pugnas por la teoría general de la relatividad. Anagrama. Barcelona.

Desde A Marela Tarabela.

7 de decembro de 2015

Ano internacional da luz: Por que a Mantis Mariña é o meu novo animal favorito?

 
Estivo atenta a Marela para despedir o Ano internacional da luz cunha entrada chea de colorido, pero aquí non somos menos e os temas de luz e cor toc-tócannos máis de cerca a nós. Así que, grazas ao Oatmeal, non imos quedar atrás.


 

 

Se o preferides con tradución ao castelán (e mellor colocadiño), o Naukas ofrecévola aquí.

2 de decembro de 2015

Lecturas : Antimateria, magia y poesía / José Edelstein & Andrés Gomberoff


A Universidade de Santiago de Compostela tivo a ben iniciar unha colección de divulgación científica. Con respecto do mundo anglosaxón, levamos décadas de atraso nesta tarefa, aínda que nos últimos anos varios científicos e editoriais de España están intentando paliar esta deficiencia (entre eles, Jorge Wagensberg, prologuista deste libro e director da colección Metatemas de Tusquets). A divulgación da ciencia, do coñecemento especializado en xeral, forma parte da idea dunha educación permanente da sociedade. Entre o ensino xeral da secundaria e a especialización laboral hai un baleiro formativo intolerable para unha sociedade adulta e moderna, e é precisamente para enchelo para o que este tipo de publicacións son imprescindibles.

O libro de Edelstein e Gomberoff (de título desafortunado por enganoso), escrito cunha axilidade lingüística que un asocia inevitablemente á orixe hispanoamericana de ambos, é unha breve e rapidísima exposición dalgúns dos temas máis relevantes da física actual, especialmente a orientada á cosmoloxía: a antimateria, os neutrinos, o bosón de Higgs, a nada, os buratos negros, etc. O único tema que recibe un tratamento máis por extenso é o da simetría, asunto de non pouca importancia.

A técnica expositiva dos autores baséase nunha explicación teórica mínima, pero precisa, do tema en cuestión, á que engaden, por unha banda, exemplos e comparacións moi de andar por casa, e, por outra, unha serie de pinceladas biográficas dos principais científicos involucrados. O resultado é unha entretida amalgama informativa que serve como guía inicial para unha introdución nos mencionados temas. (C.M.)

Desde a A Marela Tarabela.

EDELSTEIN, José y Andrés GOMBEROFF (2014): Antimateria, magia y poesía. Universidade de Santiago de Compostela. Santiago.