(Cosmofísica, 5) "El universo está dentro de nosotros. Del cuanto al cosmos"

Una de las preocupaciones no intrínsecamente científicas que manifiestan casi todos los autores de los libros que comentamos en esta serie es la de la necesidad de insertar con naturalidad el conocimiento científico en el interior de la sociedad. Este objetivo responde, fundamentalmente, a la percepción de que el alto grado de inversión económica y la enorme sofisticación de los experimentos y resultados obtenidos (lejos ya de descubrimientos sobre realidades inmediatas para cualquier persona), podrían llevar a provocar una fisura de incomprensión entre sociedad y ciencia. También, de forma más o menos velada, Turok advierte de cierta prepotencia científica como un factor disuasorio para el acercamiento de la sociedad al mundo de la ciencia.

Neil Turok dedica muchas páginas de este libro a argumentar lo necesario que es que ambas partes se aproximen con honradez, seguro como está de que "reconectar la ciencia con la sociedad tiene una finalidad más profunda que desarrollar la próxima tecnología comercializable". Turok afirma que esa reconexión permitiría ayudar a ambos polos de la relación a dirigir los esfuerzos a objetivos positivos y beneficiosos para todos. La imagen con que titula su libro expresa con nitidez la idea que intenta defender.

Turok, como cada vez es más frecuente en estos libros, recurre a lo personal, a lo humano, a lo biográfico, para acercar la ciencia a través de los científicos. E, incluso, a lo autobiográfico. En este sentido, son especialmente interesantes las páginas que dedica a su testimonio personal sobre su estimulante apuesta educativa en la Sudáfrica del apartheid, y sus resultados extraordinarios de avance humano; avance que relaciona con lo que ocurrió durante la ilustración escocesa, cuando una apuesta similar por la educación dio lugar a figuras de primer orden como Newton, Faraday y Maxwell.

Por lo que respecta a su parte técnica, el libro explica con bastante claridad los elementos básicos de la física cuántica, las distintas teorías plausibles sobre el origen del universo (si hay un momento cero que surge de las fluctuaciones cuánticas del vacío o si hablamos de un universo cíclico) y la fórmula matemática o ecuación que resume toda la física conocida, y que expresa los retos a los que la ciencia todavía se tiene que enfrentar (especialmente, ese origen al que acabo de aludir y el futuro).

En sus capítulos finales, Turok apuntala la indisoluble unidad entre el ser humano y el mundo físico en el que nos insertamos, abordando el fascinante tema de la conciencia, que une inextricablemente física, química y biología. Turok se plantea si todo es puramente accidental o si, por el contrario, el ser humano camina de forma inevitable hacia un control del universo que le permitiría terminar convirtiéndose en su conciencia.

TUROK, Neil (2015): El universo está dentro de nosotros. Del cuanto al cosmos. Plataforma Editorial. Barcelona.

(Cosmofísica, 4) "Antimateria, magia y poesía"

La Universidad de Santiago de Compostela ha tenido a bien el iniciar una colección de divulgación científica. Respecto del mundo anglosajón, llevamos décadas de retraso en esta tarea, aunque en los últimos años varios científicos y editoriales de España están intentando paliar esta deficiencia (entre ellos, Jorge Wagensberg, prologuista de este libro y director de la colección Metatemas de Tusquets). La divulgación de la ciencia, del conocimiento especializado en general, forma parte de la idea de una educación permanente de la sociedad. Entre la enseñanza general de la secundaria y la especialización laboral hay un vacío formativo intolerable para una sociedad adulta y moderna, y es precisamente para rellenarlo para lo que este tipo de publicaciones son imprescindibles.

El libro de Edelstein y Gomberoff (de título desafortunado por engañoso), escrito con una agilidad lingüística que uno asocia inevitablemente al origen hispanoamericano de ambos, es una breve y rapidísima exposición de algunos de los temas más relevantes de la física actual, especialmente la orientada a la cosmología: la antimateria, los neutrinos, el bosón de Higgs, la nada, los agujeros negros, etc. El único tema que recibe un tratamiento más por extenso es el de la simetría, asunto de no poca importancia.

La técnica expositiva de los autores se basa en una explicación teórica mínima, pero precisa, del tema en cuestión, a la que añaden, por un lado, ejemplos y comparaciones muy de andar por casa, y, por otro, una serie de pinceladas biográficas de los principales científicos involucrados. El resultado es una entretenida amalgama informativa que sirve como guía inicial para una introducción en los mencionados temas.

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

(Cosmofísica, 3) "Universos ocultos. Un viaje a las dimensiones extras del cosmos"

Este libro de Lisa Randall, profesora de la Universidad de Harvard, es, antes que nada, una completa exposición divulgativa de la teoría de cuerdas, la candidata más conocida para conseguir combinar la mecánica cuántica con la relatividad general. Yendo más allá del llamado modelo estándar de la física de partículas (el que todos, más o menos, conocemos), esta teoría apuesta por la existencia de una entidad física elemental (no divisible y unidimensional), la cuerda, que sería una especie de segmento de energía que, dependiendo de su oscilación o vibración, daría lugar a las partículas. 

 

No obstante, aunque pocas veces se relacionan con ella, lo más conocido de la teoría de cuerdas son dos de sus corolarios: por un lado, la posible existencia de, como mínimo, 6 dimensiones espaciales más, y, por otro, la posible existencia de branas, una suerte de universos paralelos (entre los que estaría el nuestro) con sus propias condiciones y características físicas; dicho de otra manera, la teoría de cuerdas admite la posibilidad de que exista un multiverso. 

De entre lo más valioso de este libro está, precisamente, la explicación de lo que son esas dimensiones ocultas.

Por lo demás, el libro de la profesora Randall funciona también como manual de física y cosmología básicas. Aunque con un estilo expositivo en ocasiones exasperante, por su obsesión con cierto tono informal que se confunde con la prolijidad, a lo largo de sus páginas podemos encontrar tratados con una destacable habilidad explicativa los grandes temas de la física relativista y cuántica. En concreto, Randall es capaz de sortear cualquier complicación en el asunto de la dualidad onda/partícula, y en su tratamiento de la mecánica cuántica, el experimento de la doble rendija está expuesto con bastante claridad. Es muy iluminadora también su explicación de cómo se materializan las distintas fuerzas físicas; en este sentido, cubre un terreno muy difícil de encontrar en otros libros acerca de cuál es el papel exacto que desempeñan los bosones gauges en la transmisión de esas fuerzas entre partículas, y que es, realmente, lo que da sentido a todo. A este respecto, su discusión de la fuerza débil es apasionante y su panorama de las partículas y de las relaciones y fuerzas entre ellas es altamente informativo.
 

RANDALL, Lisa (2011): Universos ocultos. Un viaje a las dimensiones extras del cosmos. Acantilado. Barcelona.

(Cosmofísica, 2) "Un universo de la nada. ¿Por qué hay algo en vez de nada?"

Este ensayo de divulgación científica intenta explicar cómo el universo pudo haber surgido, realmente, de (la) nada. Este objetivo, aunque intrínsecamente de interés científico, se plantea en este libro, de forma explícita, como una aportación más, de las muchas que en Estados Unidos un grupo de científicos de primera fila están realizando estos últimos años, a la confrontación con los creacionistas. En este sentido, significativamente, la obra viene respaldada por un postfacio del biólogo Richard Dawkins, adalid en esa disputa. 
 
Desde el punto de vista científico, lo más valioso de Un universo de la nada es que es de los pocos libros de divulgación que se dedica casi íntegramente a discutir la hora 0 del universo; y, si se compara, por ejemplo, con las obras también recientes de Richard Penrose (Los ciclos del tiempo) y de Martin Bojowald (Antes del Big Bang), es el más claro para el aficionado.

En los tres primeros capítulos, Krauss relata la pesquisa histórica de la ciencia en busca del origen del universo, desde la propuesta inicial de Lemaître de un "día sin ayer" hasta la radiación del fondo cósmico de microondas que confirmó la existencia de ese big bang. El momento clave, para el tema del libro, se sitúa, sin embargo, en el capítulo 4, donde el autor discute la relevancia del término cosmológico que añadió Einstein a sus ecuaciones de la relatividad general para conseguir un universo estático a gran escala. Porque una vez situado en el lugar oportuno en esas ecuaciones, explica Krauss, esa constante cosmológica, en colaboración con la mecánica cuántica, nos lleva a enfrentarnos a la evidencia de que el espacio vacío, la nada, en realidad, pesa algo. 
 
La idea clave para entender esto, desarrollada por Richard Feynman, sugiere que en periodos inimaginablemente breves, tanto que la medición precisa de su velocidad es inviable, las partículas pueden llegar a sobrepasar la velocidad de la luz; siguiendo a Einstein, esto supondría que su comportamiento reflejaría un ir hacia atrás en el tiempo. Para el caso de un electrón, la consecuencia sería la aparición espontánea, en algún lugar del espacio, de un par electrón-positrón, pareja que se desharía cuando el positrón se anulase al encontrarse con el electrón inicial. En resumidas cuentas, en condiciones muy específicas, es factible la aparición de la nada a partir de partículas virtuales.
 
Un efecto no deseado de la existencia de esas partículas virtuales es que, obviamente, generan energía, y no poca: tanta, que su cálculo resulta sencillamente incompatible con la existencia del universo tal y como lo conocemos, esto es, plano y con determinadas estructuras materiales en su interior. 
 
En 1995, el propio Krauss y Michael Turner propusieron la hipótesis de que esas partículas virtuales llegan a anularse entre sí, dejando el espacio vacío con una energía oscura de casi cero, una casi nada que sería la responsable de la fuerza de repulsión necesaria para dominar la expansión acelerada de nuestro universo. Pocos años después, la hipótesis fue confirmada y se estableció que "el único universo plano consistente con la estructura a gran escala observada en el universo es el que cuenta aproximadamente con 70% de energía oscura y (...) esa energía oscura se comporta más o menos como la energía representada por una constante cosmológica."

Llegado a este punto, el autor se centra en las condiciones iniciales del universo que permitieron llegar a la planitud actual. Explica el concepto de transición de fase y aborda el llamado periodo inflacionario, cuyo origen está, precisamente, en las fluctuaciones cuánticas del espacio vacío. Congeladas durante esa inflación que expandió el universo en un factor de más de 10²⁸ , ellas serían las responsables, posteriormente, de las densidades que originarían todo lo que hay, previo paso por el big bang. Un todo lo que hay que surge, así, literalmente, de la nada, "sin la necesidad de ninguna guía divina."

El libro, antes de los capítulos finales de confrontación directa con la religión, aborda otros temas de mucho interés, como el del carácter especial de la etapa del universo en que vivimos, la posibilidad de otros universos en la línea de lo que sugiere la teoría de cuerdas, los vínculos de ese origen de la nada con la aparición de la vida, las implicaciones que tendría una teoría cuántica de la gravedad al aplicar los mecanismos cuánticos a las propiedades del propio espacio, etc.
 
Es un libro breve, pero extraordinariamente intenso e instructivo desde el punto de vista científico.

En cuanto a su aportación al debate con la religión, como ya apunté al principio, el libro forma parte de un paisaje propio de Estados Unidos. Para entender a qué viene en medio de este despliegue de ciencia de primer nivel el intento de razonar por qué no es necesario Dios, uno debe primero enterarse de cuál es la rocambolesca presencia social de los creacionistas en ese país. Solo así es posible ser condescendiente con tamaño atrevimiento, que no es exclusivo en modo alguno de este autor; la lectura continuada de este tipo de libros hace perceptible una contraofensiva desnortada de algunos científicos contra todo lo que no sea ciencia. Por poner un ejemplo de un libro que habremos de comentar aquí, en la primera página del excelente El gran diseño, de Stephen Hawking y Leonard Mlodinow, se afirma gratuitamente: la filosofía ha muerto.

Esta trampa en la que cae la ciencia al entrometerse en asuntos que no son de su incumbencia, como tal ciencia, es perceptible en la respuesta que Krauss da a la pregunta de por qué hay algo en vez de nada: porque la nada es inestable, dice. La trampa es aceptar esa pregunta, pues esa pregunta se formula desde el lado de la religión (es pura metafísica) y, por tanto, su semántica solo es entendible desde ella. Esa pregunta habla de una nada que no es de este mundo, mientras que Kraus habla de una que sí lo es. 
 
Quizás el autor debería en el futuro intentar responder a la pregunta que realmente surge como consecuencia de lo que su tarea como científico nos demuestra: ¿por qué (o cómo es que) siempre ha habido algo?

KRAUSS, Lawrence M. (2013): Un universo de la nada. ¿Por qué hay algo en vez de nada?. Pasado y Presente. Barcelona.

C. M.

(Cosmofísica,1) "La partícula al final del universo. Del bosón de Higgs al umbral de un nuevo mundo"

Los protagonistas de este libro son el bosón de Higgs y el descubridor del mismo, pero no el señor Higgs, sino el gran colisionador de hadrones controlado por el CERN. 

La partícula al final del universo explica la historia y el funcionamiento de "la máquina más grande y más compleja que el ser humano ha construido jamás" y, simultáneamente, en la línea de ese apasionante oxímoron científico que anuda la física de partículas con la cosmología para generar un intento de explicación de la realidad, describe la singular posición en el cuadro del modelo estándar del que es su descubrimiento más relevante: el bosón de Higgs, esa palpitación de un campo sustentado sobre el vacío que hace que las partículas elementales tengan masa.

Como ocurre en la mayoría de los libros de divulgación física, este de Sean Carroll, además de tratar de un aspecto concreto de su ámbito de interés (aquí, el bosón de Higgs), aprovecha también para repasar ciertos fundamentos de la especialidad: en este caso, tanto en los tres primeros capítulos del libro como en los tres apéndices que contiene, Carroll describe las líneas fundamentales de ese llamado modelo estándar de la física de partículas.

Por lo demás, aparte del interés concreto que tiene el libro por su explicación in extenso del bosón de Higgs y de los fundamentos históricos, científicos, técnicos y humanos del colisionador de hadrones, la obra de Carroll hace precisiones clarificadoras para el aficionado sobre un concepto de innegable opacidad como es el de campo y, en concreto, sobre el de campo cuántico, cuyo protagonismo en el origen mismo del universo y en la discusión del concepto de vacío o de nada física es evidente.

CARROLL, Sean (2013): La partícula al final del universo: Del bosón de Higgs al umbral de un nuevo mundo. Debate. Barcelona.