El universo elegante

Brian Greene explica en este libro cómo las grandes teorías de la relatividad y de la mecánica cuántica, que transformaron nuestra interpretación de la naturaleza durante el siglo XX, nos han conducido al mayor problema de la física de hoy en día: la búsqueda de una ley que unifique a todas las demás, una ley que Einstein persiguió en vano durante treinta años y a la que se denomina
teoría de supercuerdas
. Esta teoría vendría a unificar esos dos grandes pilares de la física actual, el cuántico y el gravitacional, al suponer que todo lo que sucede en el universo surge de las vibraciones de una única entidad: microscópicos lazos de energía que se encuentran en el auténtico núcleo de la materia y que habitan en espacios de dimensiones superiores a las cuatro del espacio-tiempo einsteniano.

Con maestría y claridad, Greene nos ofrece en
El universo elegante
la aportación más brillante que se ha escrito hasta ahora para hacer accesible al gran público este último misterio de la naturaleza que nos explicaría, finalmente, todo. Como ha dicho Michio Kaku, «Greene ha hecho un trabajo soberbio al presentarnos cuestiones complejas de una forma no sólo amena, sino intrigante. Recomiendo la lectura de este libro a cualquiera que alguna vez se haya preguntado, como hizo Einstein, si Dios creó el universo jugando a los dados».

Brian Greene es en la actualidad profesor de física y de matemática en la Universidad de Columbia. Ampliamente reconocido por su serie de descubrimientos sobre la teoría de supercuerdas, ha colaborado como investigador en más de una veintena de países. Su último libro es
El tejido del cosmos
.

Brian Greene


ePUB v1.3


Perseo
27.05.12


D
urante los últimos treinta años de su vida, Albert Einstein buscó incesantemente lo que se llamaría una teoría unificada de campos, es decir, una teoría capaz de describir las fuerzas de la naturaleza dentro de un marco único, coherente y que lo abarcase todo. Einstein no estaba motivado por las cosas que a menudo relacionamos con la actividad científica, como, por ejemplo, intentar hallar una explicación para estos o aquellos datos experimentales. Lo que le impulsaba era una creencia apasionada en la idea de que una comprensión más profunda del universo pondría de manifiesto la auténtica maravilla: la sencillez y el enorme poder de los principios en los que se basa. Einstein deseaba explicar el funcionamiento del universo con una claridad nunca antes conseguida, lo que nos permitiría a todos nosotros contemplar con asombro y admiración su belleza y elegancia absolutas.

Einstein nunca consiguió hacer realidad su sueño, en gran medida porque ciertas limitaciones le cerraban el camino: en sus días, una cantidad de características esenciales de la materia y de las fuerzas de la naturaleza eran o bien desconocidas, o, en el mejor de los casos, poco comprendidas. Pero durante el último medio siglo, en cada nueva generación ha habido físicos que —a veces a trompicones y, otras veces, desviándose hacia callejones sin salida— han estado trabajando sin cesar sobre los descubrimientos de sus predecesores para hacer encajar todas las piezas de un modelo más completo con el que entender el funcionamiento del universo. Y, actualmente, mucho después de que Einstein planteara su búsqueda de una teoría unificada y acabara con las manos vacías, los físicos creen que han hallado por fin un marco en el que se pueden encajar esos temas, en un sistema completo y sin costuras: una teoría única que, en principio, es capaz de describir todos los fenómenos físicos. Esta teoría, la teoría de las supercuerdas, es el tema de este libro.

También espero que
El universo elegante
sea interesante para lectores que tengan alguna formación científica. Para estudiantes de ciencia y para profesores, espero que este libro cristalice algunos de los fundamentos de la física moderna, tales como la relatividad especial, la relatividad general y la mecánica cuántica, transmitiendo al mismo tiempo el contagioso entusiasmo de los investigadores que se aproximan a la largamente buscada teoría unificada. Para el ávido lector de divulgación científica, he tratado de explicar algunos de los regocijantes avances en nuestro entendimiento del cosmos que han visto la luz durante la última década. Y para mis colegas en otras disciplinas científicas, espero que este libro les dé un honesto y balanceado sentido de por qué los teoricistas de cadenas están tan entusiasmados con el progreso que se hace en la búsqueda de la teoría fundamental de la naturaleza.

La teoría de las supercuerdas genera una amplia red de recursos. Se trata de un tema amplio y profundo que inspira muchos de los descubrimientos cruciales de la física. Dado que esta teoría unifica las leyes de lo grande y de lo pequeño, es decir, las leyes que gobiernan la física cuando nos trasladamos hasta los rincones más lejanos del cosmos y cuando descendemos hasta la partícula más diminuta de la materia, existen muchos caminos para aproximarse a este tema. He optado por centrarme en la evolución de nuestro modo de comprender el espacio y el tiempo. Creo que ésta es una vía especialmente atractiva para desarrollar el tema, ya que realiza un corte rico y fascinante a través de las teorías nuevas y esenciales. Einstein mostró al mundo que el espacio y el tiempo se comportan de maneras asombrosamente poco corrientes. Actualmente, la investigación más avanzada ha integrado sus descubrimientos en un universo cuántico que posee numerosas dimensiones ocultas entrelazadas en el tejido del cosmos —dimensiones cuya geometría profusamente entrelazada tiene muchas probabilidades de contener la clave de algunas de las cuestiones más difíciles que se han planteado jamás—. Aunque algunos de estos conceptos son bastante sutiles, veremos que es posible captarlos mediante analogías con cuestiones muy cercanas.

Además, una vez que estos conceptos se comprenden, aportan una sorprendente y revolucionaria perspectiva del universo.

A lo largo de este libro, he tratado de mantenerme en el rigor científico, ofreciendo al mismo tiempo al lector una visión intuitiva —a menudo utilizando la analogía y la metáfora— de cómo los científicos han conseguido alcanzar la concepción actual del cosmos. Aunque evito el lenguaje técnico y las fórmulas, sin embargo, dado que los conceptos que se tratan son radicalmente nuevos, puede que el lector necesite detenerse aquí y allá, reflexionar detenidamente sobre algún capítulo o meditar sobre alguna explicación, para lograr seguir plenamente la progresión de ideas. En la Cuarta Parte (relativa a los avances más recientes) hay unas pocas secciones que son ligeramente más abstractas que el resto; he tenido cuidado de prevenir al lector con antelación sobre el carácter de estas secciones y de estructurar el texto de tal forma que se puedan leer superficialmente o puedan saltarse, produciendo un impacto mínimo en la secuencia lógica del libro. He incluido un glosario de términos científicos para que se puedan recordar de manera fácil y accesible los conceptos que aparecen en el texto principal. Aunque un lector más informal pueda desear saltarse la totalidad de las notas finales, el lector más diligente encontrará en estas notas la posibilidad de ampliar algunas observaciones incluidas en el texto y de aclarar conceptos que en el mismo se han simplificado. También se ofrecen en el glosario unas pocas digresiones técnicas para aquellos que posean una formación matemática.

Debo dar las gracias a muchas personas por la ayuda prestada durante la realización de este libro. David Steinhardt leyó el manuscrito con gran minuciosidad y aportó generosamente agudas opiniones sobre la edición, además de darme ánimo, lo cual tiene un valor incalculable. David Morrison, Ken Vineberg, Raphael Kasper, Nicholas Boles, Steven Carlip, Arthur Greenspoon, David Mermin, Michael Popowits y Shani Offen leyeron el manuscrito detenidamente y me ofrecieron opiniones y sugerencias detalladas que realzaban enormemente la presentación. Otros que leyeron la totalidad o parte del manuscrito y me ofrecieron consejo y ánimos son Paul Aspinwall, Persis Drell, Michael Duff, Kurt Gottfried, Joshua Greene, Teddy Jefferson, Marc Kamionkowski, Yakov Kanter, Andras Kovacs, David Lee, Megan McEwen, Nari Mistry, Hasan Padamsee, Ronen Plesser, Massimo Poratti, Fred Sherry, Lars Straeter, Steven Strogatz, Andrew Strominger, Henry Tye, Cumrun Vafa y Gabriele Veneziano. Estoy especialmente agradecido a Raphael Gunner por, entre otras muchas cosas, sus perspicaces comentarios en una fase inicial de la redacción de este libro, los cuales me ayudaron a configurar la forma general del mismo, y a Robert Malley por sus amables y persistentes ánimos para que fuera más allá de reflexionar sobre el tema y me pusiera «manos a la obra». Steven Weinberg y Sydney Coleman me ofrecieron valiosos consejos y ayuda. Además, es un placer reconocer las numerosas ayudas recíprocas que se produjeron en la cooperación con Carol Archer, Vicky Carstens, David Cassel, Anne Coyle, Michael Duncan, Jane Forman, Wendy Greene, Susan Greene, Eric Jendresen, Gary Kass, Shiva Kumar, Robert Mawhinney, Pam Morehouse, Pierre Ramond, Amanda Salles y Eero Simoncelli. Estoy en deuda con Costas Efrhimiou por su ayuda en la investigación y en el hallazgo de referencias, así como por convertir mis croquis iniciales en dibujos lineales a partir de los cuales Tom Rockwell creó —con la paciencia de un santo y una visión artística magistral— las figuras que ilustran este texto. También doy las gracias a Andrew Hanson y Jim Sethna por su ayuda en la preparación de unas cuantas figuras especializadas.

Por acceder a ser entrevistados y prestarme sus puntos de vista personales sobre varios de los temas tratados, doy las gracias a Howard Georgi, Sheldon Glashow, Michael Green, John Schwarz, John Wheeler, Edward Witten, y, de nuevo, a Andrew Strominger, Cumrun Vafa y Gabriele VeneZiano.

Tengo el placer de agradecer las agudas opiniones y sugerencias de valor incalculable de Angela Von der Lippe y la aguda sensibilidad para los detalles de Traci Nagle, mis editores de W. W. Norton, los cuales dieron un significativo realce a la claridad de la presentación. También doy las gracias a mis agentes literarios, John Brockman y Katinka Matson, por sus expertos consejos en el cuidado del libro desde el principio de su elaboración hasta su publicación.

Por apoyar generosamente mis investigaciones en física teórica durante más de una década y media, quiero expresar toda mi gratitud a la National Science Foundation, la Alfred P. Sloan Foundation y el Departamento Estadounidense de la Energía. Quizá no resulte sorprendente que mis propias investigaciones se hayan centrado en el impacto que la teoría de las supercuerdas ha producido en nuestra concepción del espacio y el tiempo. En un par de capítulos al final del libro, explico algunos de los descubrimientos en los que he tenido la suerte de ser partícipe. Aunque espero que el lector disfrute leyendo estas explicaciones «internas», soy consciente de que pueden dar una impresión exagerada del papel que he desempeñado en el desarrollo de la teoría de las supercuerdas. Por este motivo, permítaseme aprovechar esta oportunidad para expresar mi agradecimiento a los más de un millar de físicos de todo el mundo que han participado de forma crucial y con enorme dedicación en el esfuerzo por configurar la teoría definitiva del universo. Pido disculpas a todos aquellos cuya obra no está incluida en esta relación; esto no es más que un reflejo de la perspectiva temática que he elegido y de las limitaciones de espacio de una presentación general.