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UNA HISTORIA CUÁNTICA DEL ESPACIO-TIEMPO

2024 Eyad Baba/AFP via Getty Images.

 

SOBRE EL ORIGEN DEL TIEMPO: La teoría final de Stephen Hawking. Thomas Hertog. 


El año pasado, tuve la oportunidad de dar una charla TED en el escenario principal. Unos días antes del evento, cené con otras personas que también darían charlas sobre ciencia. Mientras nos instalábamos, una persona influyente en el ámbito de la energía nuclear (eso es algo, según descubrí) me preguntó a qué me dedicaba. Le expliqué que soy cosmóloga teórica de partículas y que, sobre todo, intento comprender qué es la materia oscura. Me miró con sincera confusión y me preguntó: “¿Cómo es eso útil?”. Con El origen del tiempo: la teoría final de Stephen Hawking , el físico belga Thomas Hertog ofrece una refutación apasionada a quienes creen que la única ciencia que importa es la que tiene un valor material obvio y a corto plazo.

Crédito de la fotografía: Thomas Hertog y Jonathan Woods.

 

¿La respuesta a la pregunta de ese influyente? Como escribe Hertog: «La teoría final de Stephen ofrece una poderosa esperanza». Entrelazando la historia de la cosmología con la de su colaboración con Hawking, Hertog contribuye a la extensa literatura para el público general sobre los orígenes del universo, ofreciendo, en esencia, un homenaje a un querido mentor. Hertog completó su trabajo doctoral bajo la supervisión de Hawking, que se explora en El origen del tiempo , y esto dio lugar a una duradera colaboración en investigación que continuó siendo productiva hasta casi el final de la vida de Hawking.

La “teoría final” mencionada en el título del libro aborda las preguntas que Hawking persiguió durante toda su carrera: ¿Cómo surgió el espacio-tiempo y cuál es la narrativa correcta de su evolución? Finalmente, Hawking, en colaboración con Hertog y otros científicos, llegó a la conclusión de que, para comprender el pasado, debemos comenzar por el presente y comprender que la mecánica cuántica implica que no existe un pasado clásico y lineal que se desarrolle tras nosotros. Este enfoque descendente, como lo denomina Hertog, es la antítesis de nuestra comprensión del tiempo, que normalmente se enseña y se aprende.

Pero para los físicos, especialmente los cosmólogos, esta perspectiva no es nueva. Nuestra formación inicial como relativistas implica reconfigurar nuestra concepción del tiempo como relativo y, bajo muchas circunstancias de interés, mezclándose con el espacio, para formar el espacio-tiempo. Nuestra formación en teoría cuántica también nos enseña que incluso los sistemas físicos más simples no necesariamente tienen una evolución determinista como la que nos promete la física newtoniana. En otras palabras, podemos calcular probabilidades sobre el estado final de un sistema, pero no podemos garantizarlo. ¿Qué sucede cuando se aplica esta idea a todo el universo a la vez? Hertog afirma que, necesariamente, uno debe llegar a una teoría de la cosmología cuántica que él llama la teoría final de Hawking. Esto significa que debemos abandonar las nociones fijas de la historia donde solo hay un camino hacia el pasado. En otras palabras, debemos alejarnos de las nociones deterministas de la historia física.

Al intentar resumir el modelo descendente para esta reseña, me enfrenté a un desafío que Hertog también tuvo que afrontar directamente en su texto de más de 300 páginas. Se necesita una buena cantidad de material de referencia para apreciar plenamente las ideas que Hertog y Hawking inspiraron para desarrollar su modelo sin límites del origen del universo. Por ejemplo, los lectores deben comprender que si ejecutamos nuestros modelos cosmológicos —como se describe en la ecuación gravitacional de Einstein— a la inversa, llegamos a una singularidad matemática en el tiempo igual a cero. Aún no se ha determinado si se trata de una singularidad física, un fenómeno en el que el espacio-tiempo deja de estar bien definido. En esencia, este es el problema que Hawking (quien también fue responsable de identificarlo) investigó el resto de su carrera.

No estamos perdidos en esta búsqueda: las singularidades espacio-temporales que surgen en lo que llamamos cosmología clásica podrían desaparecer, o al menos cambiar de naturaleza, al incorporar la mecánica cuántica. Hertog opta por narrar estas cuestiones científicas principalmente a través del marco histórico, primero ofreciendo una narrativa cronológica de la cosmología clásica, luego ofreciendo una introducción a cómo la teoría de cuerdas de gravedad cuántica aporta nuevas perspectivas, antes de finalmente regresar a las formas fundamentales en que las ideas y los resultados básicos de la mecánica cuántica nos incitan a repensar absolutamente todo.

Antes de llegar a estas introducciones históricamente imbuidas (y casi exclusivamente masculinas) a las cuestiones cuánticas y cosmológicas en cuestión, Hertog ofrece un extenso capítulo sobre cómo la teoría evolutiva darwiniana reconfiguró la biología, aportando perspectivas de las que Hertog y Hawking se inspirarían posteriormente. En mi opinión, esa promesa no se cumple antes de terminar el libro, pero no me resultó excesivamente inquietante. La cuestión de cómo interpretar la historia de nuestro cosmos sin la garantía del determinismo es una cuestión fundamentalmente profunda que inquietará a los físicos de la mejor manera posible, pero que también resultará interesante y apasionante para cualquier persona curiosa que tenga las condiciones adecuadas para reflexionar.

Debido a la estructura del libro y al orden en que Hertog presenta los eventos e ideas, no llegamos a las ideas más interesantes con la suficiente rapidez. La incursión inicial en la evolución y la biología podría haberse acortado, si no por completo. Cuando he preguntado a colegas sobre las ideas que Hertog presenta al final del libro, algunos opinan que la teoría final es más una simple impresión que una simple sustancia, pero no me importa. Ojalá hubiera dedicado más tiempo al libro sabiendo en qué impresión íbamos a aterrizar, con una idea más clara de adónde llevaba Hertog al lector. Además, el genio y la reputación de Hawking son tan imponentes en el texto que el propio Hertog desaparece, en cierta medida. Me parece lamentable, ya que es un científico consumado por derecho propio, coautor de casi 100 artículos científicos —la mayoría con personas que no son Stephen Hawking— sobre diversos temas que abordan cuestiones importantes de la cosmología teórica.

En general, el libro es de naturaleza hagiográfica, pero me cuesta rebatirlo. También cuento con mentores científicos, al menos uno de los cuales se menciona en este libro, sobre quienes solo escribiría palabras elogiosas. Si bien podría haber prescindido del enfoque histórico de Hertog para narrar las ideas científicas, El origen del tiempo se esfuerza por capturar parte del espíritu inspirador de Breve historia del tiempo de Hawking , con extensas explicaciones y útiles figuras. A los 10 años, elegí la cosmología teórica porque vi un documental basado en ese éxito de ventas; este libro podría tener el mismo efecto en alguien más.

 

 

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Autora:

CHANDA PRESCOD-WEINSTEIN

Chanda Prescod-Weinstein es una cosmóloga estadounidense, divulgadora y activista de género cuya principal actividad profesional se desarrolla en la Universidad de Washington. 

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