Gravedad cuántica de lazos para todos

Autores: Rodolfo Gambini y Jorge Pullin

Editorial: Guadalmazán

Año: 2021

Páginas: 112

ISBN: 978-84-17547-44-8

Precio: 14,00 €

SINOPSIS

«Gravedad Cuántica de Lazos para todos es un libro declaradamente valiente, desde su título hasta sus conclusiones. Como a menudo ocurre con las obras sencillas, pensadas para una mayoría, permite un disfrute individual que te sorprende y te empuja a una lectura cómplice que se te antoja breve. Al final, tu duda es si esta brevedad es una mera observación tuya (y, por tanto, relativista) o es propia de un instante indisoluble (y, por ello, sospechosamente cuántica). Ambas posibilidades colaboran en una complicidad placentera.»

Guillermo Mena Marugán, Director del Instituto de Estructura de la Materia, IEM-CSIC, Madrid.

RESEÑA

En la última época de su vida, Albert Einstein quiso reunir en una sola teoría a los dos pilares de la física moderna: la mecánica cuántica y la relatividad general. Su búsqueda fue tan intensa que le llevó a aislarse de la comunidad científica durante treinta años. Por desgracia, Einstein fracasó en su intento de unificar la física. La empresa resultó ser colosal incluso para un ingenio como el suyo. Pero en las últimas décadas, el esfuerzo de muchos físicos y matemáticos empujados por el espíritu de Einstein puede estar a punto de dar resultados. 

Una de las teorías más prometedoras es la llamada gravedad cuántica de lazos, que es el tema al que le dedican este libro, Gravedad cuántica de lazos para todos, sus autores Rodolfo Gambini y Jorge Pullin, ambos físicos. Sin duda, todo un reto explicar al gran público un tema tan complejo como este, que aspira a resolver uno de los mayores desafíos de la física del siglo XXI. En este sentido, no me queda más que alabar su valentía y la de la Editorial Guadalmazán por publicar un libro así.

Lo primero que me ha sorprendido es que Gravedad cuántica de lazos para todos es un libro ameno y fácil de leer. Es inevitable que el nivel de algunos pasajes sea elevado, especialmente cuando aborda detalles técnicos de la teoría. Pero, en general, todo está explicado de una manera tan clara y concisa que resulta admirable. De otra manera sería imposible hacer un repaso tan amplio por la física (gravitación, teoría cuántica, termodinámica, cosmología,…) en poco más de cien páginas. Creo que este es el mayor halago que se le puede hacer al libro.

Rodolfo Gambini obtuvo su doctorado en física en la Universidad de París. Se unió como profesor a la Universidad Simón Bolívar en Venezuela. Regresó a su Uruguay natal y se convirtió en profesor de la Universidad de la República. Fue uno de los fundadores de la Sociedad Uruguaya de Física y la Academia Nacional de Ciencias. Recibió el Premio TWAS en física y numerosas distinciones en Uruguay, incluyendo la Medalla Presidencial de Ciencia en 2004 y en 2011 un Doctorado Honoris Causa de la Universidad de la República. Es miembro de la Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Argentina, de la Academia de Ciencias de América Latina y The World Academy of Sciences (TWAS).

Jorge Pullin obtuvo su doctorado en física en el Instituto Balseiro de Argentina. Ocupó posiciones postdoctorales en la Universidad de Syracuse en el Estado de Nueva York y la Universidad de Utah y fue profesor en la Universidad del Estado de Pensilvania. Desde el 2001 es el catedrático Horace Hearne Jr. en física teórica en la Universidad del Estado de Luisiana. Fue el editor fundador de la revista Physical Review X de la Asociación Física Americana y ha sido y es miembro de varios comités editoriales de revistas científicas. Recibió el Premio Edward Bouchet de la Asociación Física Americana. Es miembro de las Academias Nacionales de Ciencias de Argentina y Méjico y la Academia de Ciencias de América Latina.

Gravedad cuántica de lazos para todos empieza con un breve prólogo donde se explica cómo se surgió la idea del libro. Consta de nueve capítulos, a los que hay que añadir las Biografías de los autores y un Índice alfabético. 

El primer capítulo, Introducción, sirve para poner al lector en situación. Nuestra visión actual del universo se basa en dos teorías físicas muy distintas: la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica. Tal y como se formulan hoy en día, ambas teorías son incompatibles. Y eso supone un problema.

El segundo capítulo, Gravitación, se centra en la teoría de la relatividad general de Einstein. Esta teoría describe el universo a gran escala, y nos ayuda a estudiar objetos muy pesados como planetas, estrellas, galaxias y agujeros negros. Gracias a ella sabemos que el llamado espacio-tiempo es como una cama elástica que se curva debido a la masa de los cuerpos. Eso es lo que sentimos como gravedad. 

El tercer capítulo, La Teoría Cuántica, estudia el mundo a escala microscópica. Ahí, los elementos más pequeños, como los átomos y las partículas subatómicas, están gobernados por las leyes de la mecánica cuántica. Estas leyes son muy diferentes a las del mundo macroscópico y parecen desafiar nuestro sentido común: en el mundo cuántico reina el azar y la incertidumbre.

Gravedad cuántica de lazos es el nombre del cuarto capítulo. Una vez explicados los conceptos de gravedad y cuántica, es el turno de explicar de dónde procede el lazo de la teoría, un término que hoy en día es más conocido como redes de espín. Basándose en este concepto, los físicos fueron capaces de escribir una versión cuántica de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. 

El siguiente paso sería aplicar esta teoría a una situación concreta. Esto es lo que se expone en el capítulo cinco, Aplicación: agujeros negros. Estos cuerpos son especialmente interesantes porque en ellos los efectos cuánticos y gravitatorios pueden llegar a ser equiparables. Se han logrado reproducir algunos resultados de la teoría clásica, pero por desgracia todavía hay cuestiones fundamentales sin resolver, como la paradoja de la información.

El capítulo seis es más ambicioso todavía, como se desprende del nombre, Aplicación: cosmología. Es decir, la escala es el universo como un todo. Podemos hacer ciertas suposiciones para simplificar el problema, que nos llevan a una conclusión sorprendente. Al retroceder en el tiempo más allá del Big Bang, resulta que el universo empieza a re-expandirse. Es decir, el Big Bang es reemplazado por un Big Bounce. 

El capítulo siete, Otros desarrollos: las espumas de espín, analiza un enfoque alternativo a la teoría. Como advierten los autores, los resultados de este área son muy técnicos y aquí se limitan a dar algunas pinceladas de lo que se intenta hacer. Sería una especie de diagrama de Feynman pero sin hacer distinción entre el espacio y el tiempo.

El capítulo 8, ¿Posibles consecuencias observacionales?, plantea algunos experimentos con los que explorar el ámbito de aplicación de la gravedad cuántica. Uno de ellos sería estudiar los brotes de rayos gamma. Otra idea es analizar las limitaciones fundamentales en la medición de distancias y tiempos. El principal obstáculo es que estos experimentos requieren mucha más energía de la que se pueden lograr en los aceleradores de partículas actuales.

Finalmente, el capítulo nueve está dedicado a las Conclusiones. Como hemos visto en los capítulos anteriores, la gravedad cuántica de lazos se ha aplicado a algunas situaciones con resultados atractivos. Sin embargo, como admiten los autores, también ha recibido sus críticas. Lo cierto es que seguimos sin saber qué compone el 95% de la materia y energía del universo, las llamadas materia oscura y energía oscura. Y puede que la gravedad cuántica juegue un papel importante en ello.

En definitiva, un libro imprescindible para entender el fascinante y complejo mundo de la gravedad cuántica, de la mano de dos expertos de reconocido prestigio internacional.