El universo Elegante de Brian Greene

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En este libro Brian Greene repasa todas las teorías físicas modernas hasta llegar lo que parece ser la teoría del todo: la teoría M.

Esto lo hace a través de CINCO partes: Los limites del conocimiento (parte I), El dilema del espacio, el tiempo y los cuantos (parte II), La sinfonía cósmica (parte III), La teoría de cuerdas y la estructura del espacio-tiempo (parte IV) y la unificación en el siglo XXI (parte V).

Parte I: Los Límites del Conocimiento

En la primera parte Brian Greene plantea el problema de la incompatibilidad entre las dos grandes teorías que tenemos hoy en día para explicar los fenómenos de nuestro universo: la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general de Einstein.

El autor da un repaso de las diferentes partículas elementales que existen como los quarks, electrones y los bosones. Al final de la parte I Brian Greene indica que la teoría de cuerdas y más concretamente la teoría M podría se la que unificara la mecánica cuántica con la relatividad general.

En este marco teórico las partículas elementales estarían formadas por cuerdas que vibrarían en dimensiones superiores y que depende del tipo de vibración daría lugar a un tipo de partícula u otra. Greene remarca que la teoría de cuerdas es una teoría del siglo XXI que cayó por equivocación en el siglo XX.

En las últimas partes del libro se verá la teoría M en mayor profundidad.

Parte II: El Dilema del Espacio, el Tiempo y los Cuantos

Greene, en la segunda parte, empieza haciendo un resumen de la relatividad general y de la mecánica cuántica. A niveles macroscópicos, la relatividad general nos dice que el espacio-tiempo es un tejido liso con curvatura. Pero si lo miramos con el “microscopio” usando la mecánica cuántica vemos que ya no es liso, sinó que tiene un comportamiento ondulatorio que recibe el nombre de espuma cuántica.

Seguidamente introduce una de las relacione más importantes de la física cuántica, el principio de incertidumbre de Heisenberg, el cual expone la imposibilidad de saber con precisión dos observables que están sujetas a este principio. Por ejemplo, si conseguimos medir con precisión la posición de una partícula cuántica entonces el valor de su velocidad estará indeterminada.

El autor del universo elegante sigue con la explicación de las cuatro fuerzas fundamentales del universo: la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza gravitatoria.

Además, introduce que estas fuerzas se explican a través del modelo estándar el cual combina la mecánica cuántica y la relatividad especial, sin embargo, no es capaz de unificar estas dos con la relatividad general. Brian Greene acaba el capitulo diciendo que tiene que existir una teoría del todo. Él no quiere aceptar de que el universo existe dos marcos teóricos distintos no unificados.

Parte III: La Sinfonía Cósmica

La parte III de la sinfonía cósmica relata la famosa teoría de cuerdas. Muchos físicos como Plank o Heisenberg ya sugirieron que quizás las partículas más fundamentales no eran partículas puntuales, sino que podrían tener un carácter ondulatorio.

Sin embargo, no fue hasta finales de los 60 que Grabiele Veneziano encontró que la función beta d’Euler explicaba muchas de las propiedades de la interacción fuerte nuclear. Lo que posteriormente utilizó Leonard Susskind para formula dicha teoría.

Greene durante toda la tercera parte del libro hace símiles de la teoría de cuerdas con instrumentos musicales, comparando por ejemplo la forma de vibrar.

Greene introduce las supercuerdas. Explica que “super” viene de supersimetría, y sigue con la explicación de este nuevo concepto: las supercuerdas son cuerdas que muestran una supersimetría. La supersimetría establece que cada partícula tiene una compañera supersimétrica. Por ejemplo, todos los fermiones tendrían una supercompañera bosónica.

Al final de esta parte, Brian Greene, expone que para entender la teoría de cuerdas necesitamos un universo con 11 dimensiones, diez espaciales y una temporal. Nosotros solo tenemos conciencia de cuatro (3 espaciales y 1 temporal).

Sin embargo, el resto de dimensiones podrían estar compactificadas en espacios de Calabi-Yau. Greene muestra diversos símiles para que el lector pueda entender estos conceptos tan complejos matemáticamente hablando.

Parte IV: La Teoría de Cuerdas y la Estructura del Espacio-Tiempo

La cuarta parte del libro universo elegante es seguramente la más compleja. Se introducen conceptos complicados de conceptualizar de forma fácil y entendible. No obstante, Brian Greene consigue superar este reto.

Empieza hablando de la geometría cuántica. Concepto estrechamente ligado con la teoría de cuerdas ya que modela la geometría del espacio-tiempo a escalas del orden de la longitud de Planck.

También discute el concepto de agujero de gusano y se pregunta si el espacio-tiempo realmente puede ser roto. Concluye que a través de simulaciones por ordenador se ha verificado que el espacio-tiempo puede romperse a través de transiciones de topología cambiantes.

Greene continúa relatando que en los años 80 había muchas teorías candidatas a ser la teoría del todo. Sin embargo, más adelante se demostró que las cinco teorías que había realmente quedaban unificadas en una sola, llamada la teoría-M.

Además, las diferentes teorías de cuerdas que existían tenían cuerdas duales en otras teorías de cuerdas, por lo tanto, cada una de estas teorías podía ser convertida a otra a través de lo que se conoce matemáticamente como dualidades. Por lo tanto, podemos afirmar que están relacionadas entre ellas.

El autor sigue esta cuarte parte explicando el concepto de que un espacio de Calabi-Yau puede transformarse en otro a través de una transición.

Esto lleva al autor a afirmar que un agujero negro podría convertirse en una partícula sin masa como un fotón a través de unas de estas transiciones, lo que significa, que un agujero negro y un fotón son simplemente dos fases diferentes de una misma cuerda.

¿Suena raro e increíble a la vez verdad?

Parte V: La Unificación en el Siglo XXI

En la última parte del libro Brian Greene se limita a explicar los últimos avances en este siglo XXI de la teoría de supercuerdas. También remarca que es la mejor candidata en convertirse en la teoría del todo.

No obstante, es muy compleja y seguramente se requieran de nuevas herramientas matemáticas para poder tener un conocimiento profundo de ella y finalmente unificar la mecánica cuántica con la relatividad general.

Opinión del libro de Brian Greene: el universo elegante

Si te gusta la física y todo lo relacionado con el universo y el microuniverso entonces este libro te encantará. Se repasan de manera conceptual todos los principios básicos de la física moderna a través de la mecánica cuántica, relatividad especial y relatividad general.

Las primeras tres partes del libro son fáciles de entender y se aprenden muchas cosas nuevas gracias al gran conocimiento tanto de la física como de divulgación del gran físico Brian Greene.

Sin embargo, a partir de la parte IV del libro la cosa cambia. Empieza a explicar conceptos más difíciles relacionados con la teoría de supercuedas y su madre, la teoría-M. Los conceptos que se mencionan son matemáticamente complejos y puede ser que no todos los lectores sean capaces de entenderlo a la primera.

Si este es tu caso, yo te recomiendo que leas y entiendas muy bien las primeras tres partes del libro y que las dos partes restantes te la tomes con calma y te la leas varias veces.

Si encuentras conceptos que no entiendes búscalos por internet y apúntalos en una libreta. Cuando seas capaz de entender al 100% estas ultimas partes del libro, el concepto de física que tenias hasta ahora va a cambiar y podrás entender mucho mejor en que consiste unificar todas las teorías existentes y también podrás comprender en que principios se basa la teoría de supercuerdas.