Resumen del libro "Moda, fe y fantasía", de Roger Penrose (2017)
Resumen actualizado:https://evpitasociologia.blogspot.com/2018/02/moda-fe-y-fantasia-de-roger-penrose-2017.html
Resumen por E.V. Pita, doctor en Comunicación Social y licenciado en Derecho y Sociología
Sociología, teoría del conocimiento, historia de la Ciencia, física moderna, sociología de la Ciencia, tecnología
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Título: "Moda, fe y fantasía en la nueva física del Universo"
Título original en inglés: "Fashion, Faith and Fantasy in the New Physics of the Universe"
Autor: Roger Penrose (2016)
Fecha de publicación en inglés: Princeton University Press
Publicación en español: Penguin Random House Grupo Editorial SAU, Barcelona, 2017
Páginas: más de 615
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Biografía oficial del autor Roger Penrose
Nacido en 1931 en Inglaterra. Es uno de los pensadores y matemáticos más originales y creativos de la actualidad, probablemente el físico de mayor prestigio que haya trabajado en la relatividad general desde Einstein. Sus trabajos sobre agujeros negros, gravedad cuántica y, más recientemente, la ciencia de la mente lo han convertido en una celebridad dentro del mundo científico. E
En 1964 entró en el Birbeck College de Londres como profesor de matemáticas aplicadas y a partir de 1973 ha ocupado la cátedra de matemáticas Rouse Ball en la Universidad de Oxford. Estudioso de los agujeros negros, inventó un sistema para cartografiar los alrededores de dichos fenómenos astrofísicos. Este tipo de mapa se denomina Diagrama Penrose. También se ha dedicado a crear paradojas matemáticas, convirtiéndo complicadísimas elucubraciones en ingeniosos puzles. Actualmente se ha volcado en el estudio de la Inteligencia Artificial. Ha sido distinguido, entre otros galardornes, con el Wolf Prize (junto a Stephen Hawking), la medalla de la Royal Society y el premio Albert Eisntein. De su bibliografía cabe mencionar La nueva mente del emperador (1989), La naturaleza del espacio y el tiempo (con Hawking, 1996), El camino a la realidad (2004) y Ciclos del tiempo (2010).
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"Ideas que marcan tendencia, fe ciega y fantasía pura y dura; ¿qué relación tienen con el afán científico para comprender el universo?
El aclamado físico Roger Penrose nos explica por qué los investigadores que trabajan en la última frontera de la física son, de hecho, tan susceptibles a estas fuerzas como el resto de los mortales.
En este polémico libro, Penrose muestra que la moda, la fe y la fantasía - pese a ser útiles y hasta esenciales en física - pervierten la investigación actual en tres de las áreas más importantes de esta disciplina: la teoría de cuerdas, la mecánica cuántica y la cosmología.
El resultado final es una importante crítica de los avances más significativos de la física actual, de la mano de uno de sus principales representantes.
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ÍNDICE
Prefacio... ¿Son la moda, la fe o la fantasía relevantes para la ciencia fundamental?
PARTE 1. MODA
1.1. La elegancia matemática como fuerza motriz
1.2. Algunas modas físicas del pasado
1.3. Los antecedentes de la teoría de cuerdas en la física de partículas
1.4. El principio de superposición en la QFT
1.5. El poder de los diagramas de Feynman
1.6. Las ideas clave originales de la teoría de cuerdas
1.7. El tiempo en la relatividad general de Einstein
1.8. La teoría de gauge del electromagnetismo de Weyl
1.9. Libertad funcional en modelos de Kaluza-Klein y de cuerdas
1.10. ¿Obstáculos cuánticos a la libertad funcional?
1.11. Inestabilidad clásica de la teoría de cuerdas supradimensional
1.12. El estatus de la moda de la teoría de cuerdas.
1.13. Teoría M.
1.14. Supersimetría
1.15. AdS / CFT
1.16. Mundos de branas y el paisaje
PARTE 2. FE
2.1. La revelación cuántica
2.2. Max Planck y E=hv
2.3. La paradoja onda-partícula
2.4. Niveles cuántico y clásico: C, U y R
2.5. Función de onda de una partícula puntual
2.6. Función de onda de un fotón
2.7. Linealidad cuántica
2.8. La medición cuántica
2.9. La geometría del espín cuántico
2.10. Entrelazamiento cuántico y efectos EPR
2.11. Libertad funcional cuántica
2.12. Realidad cuántica
2.13. Reducción objetiva del estado cuántico: ¿un límite para la fe cuántica?
PARTE 3. FANTASÍA
3.1. El Big Bang y las cosmologías FLRW
3.2. Agujeros negros e irregularidades locales
3.3. La segunda ley de la termodinámica
3.4. La paradoja del Big Bang
3.5. Horizontes, volúmenes comóviles y diagramas conformes
3.6. La fenomenal precisión del Big Bang
3.7. ¿Entropía cosmológica?
3.8. Energía del vacío
3.9. Cosmología inflacionaria
3.10. El principio antrópico
3.11. Otras cosmologías fantásticas
PARTE 4. ¿UNA NUEVA FÍSICA PARA EL UNIVERSO?
4.1. Teoría de twistores: ¿una alternativa a las cuerdas?
4.2. ¿Do(nde) van los cimientos cuánticos?
4.3. ¿Cosmología chiflada conforme?
4.4. Una coda personal
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Resumen y comentarios
El autor Roger Penrose continúa la senda marcada por el físico cuántico crítico Lee Smolin de que la teoría de cuerdas desemboca en un callejón sin salida (debido a su alto número de dimensiones) y que se están desperdiciando energía de muchos talentos científicos para enterrarlos en una disciplina sin futuro solo porque ahora es la "norma". El "estabilishmen" ha apostado por la teoría de cuerdas, es la física standard y cualquiera que la cuestione se arriesga a hundir su carrera. Pero esto, alegan los críticos, va contra el mismo espíritu científico que alimentó los grandes descubrimientos.
Las críticas comenzaron hace unos años y apuntan principalmente hacia la teoría de cuerdas por ser la más "verde" pese a los años de desarrollo. Primero Smolin y luego Penrose han dirigido sus cañones hacia esta teoría que, básicamente, intenta explicar porqué dos partículas están interrelacionadas en la distancia (efecto onda para unos, conexión con cuerdas para otros).
Penrose alaba inicialmente la teoría cuántica porque, por increíble que pueda resultar, es cierta y se está demostrando experimentalmente en los laboratorios según los resultados predichos. La física cuántica, en el mundo casi fantasmal de las partículas, funciona y explica numerosos problemas que la física de Newton no podía abordar ni resolver. A su lado, las teorías gravitacionales de Einstein son una mera anotación en el margen de una página de la historia de la Física si se compara con la revolución cuántica. Además, hay otro factor: al intentar unificar el electromagnetismo, la gravedad y las restantes fuerzas se ha descubierto que los resultados de algunas de las distintas teorías encajan por lo que son diferentes formas de enfocar lo mismo, distintas manifestaciones del mismo fenómeno (como en su día, se unificaron la teoría eléctrica y el magnetismo porque daban los mismos resultados). En la teoría cuántica se ha descubrierto que algunos autores están llegando a los mismos resultados por vías diferentes y se cree que puede ser un camino para unificar la física.
El principal problema se centra en la teoría de cuerdas (que dice que el Universo está conectado con largas cuerdas de energía) porque, esencialmente, es una teoría indemostrable, con los medios técnicos actuales. Además tiene inconvenientes desde el punto matemático porque necesita 11 dimensiones (se simplificó desde las 25 iniciales) lo que no encaja con el Universo observable, que solo suma 3 más el tiempo (4 dimensiones). La explicación más plausible, dicen los defensores, es que esas dimensiones ocultas están "enrolladas" en espacios microscópicos (cerca del espacio mínimo de Plank) pero no dejan de estar en 3 dimensiones. La teoría siguió trabajando hacia las branas (o grandes superficies de cuerdas que se pueden enrollar). Pero, en general, la teoría matemática está generando escenarios inestables y los físicos intentan buscar otros modelos al considerar este agotado y una pérdida de tiempo. Más suerte parece correr la teoría M.
La segunda parte se centra en el entrelazamiento cuántico. Ya de por sí, este fenómeno quizás sea el más misterioso junto a la gravedad. Cuando una partícula se mueve otra, conectada a más de 160 kilómetros y también a millones, que está relacionada reproduce su movimiento. Es una forma de predecir que se está aplicando a los ordenadores cuánticos, aún en desarrollo. Aunque no se puede medir ni marcar la posición de una partícula a la vez, quizás el entrelazamiento cuántico nos dé pistas de lo que se va a hacer en otro lugar.
Finalmente, la tercer parte aborda el Big Bang, una singularidad que generó una explosión que lanzó un chorro de materia de la nada. Uno de los razonamientos, al estudiar cómo funcionan los agujeros negros, es que nuestro Universo procede de un agujero blanco que expulsó materia procedente de otro lado del cosmos. La otra duda que surge es sobre el proceso inflacionario que generó, al poco de iniciarse el Big Bang, un brutal estallido que llenó de materia (sin apenas antimateria). La radiación de fondo es prueba de ello.
Al final del libro, el autor menciona la teoría de los twistores, que él mismo inventó. Se pregunta si son una alternativa a la teoría de las cuerdas. Los twistores son estructuras matemáticas que definen el movimiento y el espín de las partículas y constituyen los "puntos" de un espacio de cuatro dimensiones complejas (ocho dimensiones "reales"). En una analogía, un twistor se puede representar como una familia retorcida de círculos, situada en un sistema de rosquillas encajadas unas dentro de otros. En vez de tratar de explicar cómo las partículas se mueven e interactúan dentro del espacio y del tiempo, la teoría de los twistores propone que el espacio y el tiempo son construcciones secundarias que emergen desde un nivel más profundo de la realidad.
Las críticas comenzaron hace unos años y apuntan principalmente hacia la teoría de cuerdas por ser la más "verde" pese a los años de desarrollo. Primero Smolin y luego Penrose han dirigido sus cañones hacia esta teoría que, básicamente, intenta explicar porqué dos partículas están interrelacionadas en la distancia (efecto onda para unos, conexión con cuerdas para otros).
Penrose alaba inicialmente la teoría cuántica porque, por increíble que pueda resultar, es cierta y se está demostrando experimentalmente en los laboratorios según los resultados predichos. La física cuántica, en el mundo casi fantasmal de las partículas, funciona y explica numerosos problemas que la física de Newton no podía abordar ni resolver. A su lado, las teorías gravitacionales de Einstein son una mera anotación en el margen de una página de la historia de la Física si se compara con la revolución cuántica. Además, hay otro factor: al intentar unificar el electromagnetismo, la gravedad y las restantes fuerzas se ha descubierto que los resultados de algunas de las distintas teorías encajan por lo que son diferentes formas de enfocar lo mismo, distintas manifestaciones del mismo fenómeno (como en su día, se unificaron la teoría eléctrica y el magnetismo porque daban los mismos resultados). En la teoría cuántica se ha descubrierto que algunos autores están llegando a los mismos resultados por vías diferentes y se cree que puede ser un camino para unificar la física.
El principal problema se centra en la teoría de cuerdas (que dice que el Universo está conectado con largas cuerdas de energía) porque, esencialmente, es una teoría indemostrable, con los medios técnicos actuales. Además tiene inconvenientes desde el punto matemático porque necesita 11 dimensiones (se simplificó desde las 25 iniciales) lo que no encaja con el Universo observable, que solo suma 3 más el tiempo (4 dimensiones). La explicación más plausible, dicen los defensores, es que esas dimensiones ocultas están "enrolladas" en espacios microscópicos (cerca del espacio mínimo de Plank) pero no dejan de estar en 3 dimensiones. La teoría siguió trabajando hacia las branas (o grandes superficies de cuerdas que se pueden enrollar). Pero, en general, la teoría matemática está generando escenarios inestables y los físicos intentan buscar otros modelos al considerar este agotado y una pérdida de tiempo. Más suerte parece correr la teoría M.
La segunda parte se centra en el entrelazamiento cuántico. Ya de por sí, este fenómeno quizás sea el más misterioso junto a la gravedad. Cuando una partícula se mueve otra, conectada a más de 160 kilómetros y también a millones, que está relacionada reproduce su movimiento. Es una forma de predecir que se está aplicando a los ordenadores cuánticos, aún en desarrollo. Aunque no se puede medir ni marcar la posición de una partícula a la vez, quizás el entrelazamiento cuántico nos dé pistas de lo que se va a hacer en otro lugar.
Finalmente, la tercer parte aborda el Big Bang, una singularidad que generó una explosión que lanzó un chorro de materia de la nada. Uno de los razonamientos, al estudiar cómo funcionan los agujeros negros, es que nuestro Universo procede de un agujero blanco que expulsó materia procedente de otro lado del cosmos. La otra duda que surge es sobre el proceso inflacionario que generó, al poco de iniciarse el Big Bang, un brutal estallido que llenó de materia (sin apenas antimateria). La radiación de fondo es prueba de ello.
- Pero a Penrose le preocupa más la paradoja de la Entropía del Big Bang, el hecho de que el Universo sea ahora homogeneo supone que antes había una enorme Entropía concentrada en un pequeño espacio, microscópico, en una singularidad. Penrose cree que eso es posible si antes no existía la gravedad. Penrose cree que este va a ser el mayor misterio del Universo dentro de unos años.
Al final del libro, el autor menciona la teoría de los twistores, que él mismo inventó. Se pregunta si son una alternativa a la teoría de las cuerdas. Los twistores son estructuras matemáticas que definen el movimiento y el espín de las partículas y constituyen los "puntos" de un espacio de cuatro dimensiones complejas (ocho dimensiones "reales"). En una analogía, un twistor se puede representar como una familia retorcida de círculos, situada en un sistema de rosquillas encajadas unas dentro de otros. En vez de tratar de explicar cómo las partículas se mueven e interactúan dentro del espacio y del tiempo, la teoría de los twistores propone que el espacio y el tiempo son construcciones secundarias que emergen desde un nivel más profundo de la realidad.