Reseña: “The Complete Idiot’s Guide to String Theory” por George Musser

Dibujo20150623 String Theory - Complete Idiot Guide To - Book Cover - George Musser

El libro sobre teoría de cuerdas que a mi editor le gustaría que yo hubiese escrito. Escrito por un comunicador científico profesional, George Musser, autor freelance para revistas como Scientific American, se doctoró en física planetaria por la Universidad de Cornell. George Musser, “The Complete Idiot’s Guide to String Theory,” Alpha, Penguin (2008), 334 pp. [web del libro], es un libro dirigido a un lector completamente lego, sin ninguna fórmula, repasa todo lo necesario para entender por qué es importante la teoría de cuerdas como teoría de todo.

En mi opinión se queda corto para el buen aficionado a la divulgación, que ya ha leído sobre la teoría en webs, revistas y otros libros. Pero su estilo es fresco, ágil de lectura y fácil de comprender, lo que agradecerán mucho los lectores sin una formación en física o matemáticas.

El libro está dividido en seis partes. La primera (capítulos 1 y 2), “String Theory in a Nutshell,” sobre la idea del libro y de la teoría de cuerdas. La segunda (cap. 3 a 6), “The Great Clash of Worldviews,” sobre teoría de la relatividad, mecánica cuántica, el modelo estándar de la física de partículas y sobre las escalas de energía de la física. La tercera (cap. 7 a 10), “The Need for Unity,” trata de justificar por qué queremos una teoría unificada, para qué queremos una teoría cuántica de la gravedad (explicar la física de los agujeros negros y la gran explosión, big bang) y entender cosas más allá, como las máquinas en el tiempo.

La cuarta parte (cap. 11 a 13), “Gravity Meets the Quantum,” discute el concepto de gravitón y su relación con la naturaleza cuántica del espaciotiempo, cómo las cuerdas pueden explicar los gravitones y menciona sus alternativas (gravedad cuántica de bucles, redes causales, etc.). La quinta (cap. 14 a a 18), “The Big Ideas,” nos presenta las ideas cuerdistas de la teoría de cuerdas, como la existencia de dimensiones extra, los universos paralelos, la naturaleza discreta del espaciotiempo, la supersimetría y la emergencia del espaciotiempo.

Finalmente, la sexta parte (cap. 19 a 23) presenta la idea de las branas, la cosmología en teoría de cuerdas, posibles verificaciones experimentales de la teoría de cuerdas, las críticas contra la teoría por ser más próxima a la pseudociencia que a la ciencia, y el posible futuro de las ideas cuerdistas. Se incluyen como apéndices un glosario de términos técnicos y una selección de libros para profundizar.

Dibujo20150623 String Theory - George Musser

El prefacio escrito por Martin Rees nos aclara que: “La teoría de cuerdas es extremadamente complicada y todo un reto para los matemáticos más brillantes del mundo. Para la mayoría de los humanos es una aventura similar a subir un pico del Himalaya. [El autor es] un experto en comunicación científica [que] destila la esencia de este reto para el disfrute de los lectores.” En la introducción, el autor recuerda unas palabras de Nathan Sieberg, pionero de la teoría de cuerdas: “La teoría de cuerdas todo el tiempo es más inteligente que la gente que la estudia.” Por cierto, el libro de George Musser ha sido revisado por un experto, Keith Dienes.

No siendo un lector lego, la primera y segunda partes (hasta la página 83) no me ha aportado nada nuevo. Todo me ha parecido ya leído. Quizás algún título de alguna sección es llamativo, pero cualquier aficionado a la divulgación de la física habrá leído estos temas con este enfoque multitud de veces. Quizás los lectores legos, que han leído poco de física, aprecien su contenido (pero yo me pregunto ¿qué lector lego no aficionado a la física se va a atrever a leer un libro de teoría de cuerdas?).

La tercera parte, que se inicia con el capítulo 7, “Why Unify?,” parece más dirigida al público objetivo del libro. Discute de forma muy breve el problema de la jerarquía, el problema de la constante cosmológica, la asimetría materia-antimateria y la necesidad de un teoría de gran unificación en la escala de energía GUT. Los capítulos 8, “Black Holes,” y 9, “The Big Bang,” hacen un repaso muy rápido a la necesidad de una teoría cuántica de la gravedad. Finalmente, el capítulo 10, “Time Machines,” se refiere a los agujeros de gusano y a la posible relación entre energía negativa y gravedad cuántica.

Dibujo20150623 cartoon - barr - string theory - george musser book

Todas las partes empiezan con una viñeta de Steve Barr. La cuarta parte empieza con el capítulo 11, “The Paradox of the Graviton,” que nos presenta la paradoja de que la gravedad gravita, luego los diagramas de Feynman aplicados al gravitón conducen a árboles con estructura fractal. “The Music of Strings,” cap. 12, introduce el concepto de cuerda. Compara las vibraciones de una cuerda cerrada en forma de elipse con las deformaciones del espaciotiempo tras el paso de un onda gravitacional, analogía que busca aclarar por qué los gravitones se representan con las vibraciones de cuerdas cerradas. También introduce los conceptos de p-brana y D-brana (ilustrando el concepto con cuerdas entre dos D2-branas). El capítulo 13, “Playing a Different Tune,” vuelve a discutir las alternativas a la teoría de cuerdas, la gravedad cuántica de bucles y otras versiones exóticas para la gravedad cuántica inspiradas en trabajos del Perimeter Institute (PI), Waterloo, Ontario, Canadá (Musser ha contado con el asesoramiento de Carlo Rovelli).

Dibujo20150623 4D and 6D calabi-yau projections - musser book

Da inicio a la quinta parte el capítulo 14, “Extra Dimensions,” que nos habla de planilandia (flatland) y del hiperespacio (ilustrado por el hipercubo 4D o teseracto). Presenta la idea de compactificación de dimensiones extra y menciona las variedades de Calabi-Yau. La única 2D es el toro, muestra proyecciones 2D de una de género 3 en 4D (de Greg Egan) y otra en 6D (de Andrew Hanson y Jeff Bryant). Se introduce la idea de que nuestro universo sea una brana en 4D en un espaciotiempo de más dimensiones y con más branas, y que las partículas que observamos sean los extremos de las cuerdas que conectan dichas branas. El capítulo 15, “Parallel Universes,” en la línea de los libros de Michio Kaku, discute el principio antrópico y el problema del paisaje (landscape).

“The Root of the Tree,” cap. 16, sugiere las ideas de la teoría M, vía la dualidad T, aunque se echa de menos una discusión más detallada. Una hoja del mundo (worldsheet) con forma de cilindro puede representar el movimiento longitudinal de una cuerda cerrada, o el movimiento circular de una cuerda abierta unida a dos D1-branas cerradas. Muy breve, me hubiera gustado que este capítulo fuera más extenso y mostrara en más detalle la relación entre cuerdas y branas en teoría M. Musser sigue con la influencia de Rovelli y menciona temas poco habituales en un libro sobre teoría de cuerdas, como las cuerdas de Liouville (que son no relativistas), la relatividad de escala y la relatividad doblemente especial (que añade a la constancia de la velocidad de luz una longitud mínima). En mi opinión estos conceptos desvían la atención de forma innecesaria.

Dibujo20150623 cylinder worksheet - closed strings - open strings - musser book

El capítulo 17, “Symmetry,” nos habla de teoría de grupos de simetría sin mencionar el concepto de grupo, enfatizando la supersimetría. Se describen los pros y los contras de la supersimetría a baja energía (modelo MSSM). No entiendo el chiste en la frase “Supersymmetry enlarges the scope for making puns, as if p-branes and G-strings weren’t enough” (pues debe ser un chiste con el significado de G-string en el mundo de la moda estival). El capítulo 18, “Emergence,” expone el principio holográfico y las ideas de Maldacena. Muy breve, presenta ideas de Lee Smolin que no tienen cabida fácil en un libro de teoría de cuerdas.

La sexta parte, capítulo 19, “Black Branes and Balls of Strings,” afirma que los agujeros negros son un nuevo tipo de materia, formada por cuerdas que conectan branas negras. La explicación basada en fuzzybolas (fuzzyballs) no impide a Musser recordar el modelo propuesto por la gravedad cuántica de bucles y la posibilidad de la existencia de máquinas del tiempo (vía agujeros de gusano). Me hubiera gustado que este capítulo tratara de explicar en palabras sencillas la entropía de Bekenstein-Hawking de los agujeros negros extremales. Se nota que el autor es comunicador científico y la clara influencia del Perimeter Institute. “Before the Big Bang,” cap. 20, discute la inflación cósmica en el contexto de la teoría de cuerdas y la cosmología cuántica de bucles. También me hubiera gustado una discusión más detallada de la cosmología en teoría de cuerdas.

Dibujo20150623 black hole - black brane - fuzzball - bulk - musser book

El capítulo 21, “Ten Ways to Test String Theory,” propone diez maneras de observar las predicciones de la teoría de cuerdas: la búsqueda de la supersimetría en la escala electrodébil (LHC), el uso de fotones ultraenergéticos para explorar la longitud más pequeña posible (MAGIC, Fermi LAT), el uso de rayos cósmicos ultraenergéticos (Pierre Auger), la polarización del fondo cósmico de microondas (Planck), los detectores de ondas gravitacionales (LIGO), la desintegración del protón (Super-Kamiokande), la observación directa de la materia oscura, las cuerdas cósmicas, los experimentos que estudian la validez de la gravedad de Newton y las pruebas cosmológicas de la existencia de otros universos. En todos los casos, la observación de la predicción más genérica de la teoría de cuerdas siempre se puede comprender sin aceptar la teoría de cuerdas. Pero quizás la observación múltiple de varios de estos fenómenos acabe reivindicando su validez.

No me gusta el capítulo 22, “The String Wars,” pero no podía faltar en un libro insuflado por físicos del Perimeter Institute. Según Musser la guerra se inició con el libro de Brian Greene, “The Elegant Universe” (1999), que dio lugar a los libros de Peter Woit, “Not Even Wrong” (2006) y Lee Smolin, “The Trouble with Physics” (2006). No comparto la acusación de que la teoría de cuerdas no es ciencia, ni tampoco la idea opuesta de que la manera en la que se hace ciencia en física teórica ha cambiado gracias a la teoría de cuerdas. Todos los físicos cuerdistas tratan de realizar el mismo tipo de física que se realiza en otras áreas teóricas, buscando de forma continua contrastar sus predicciones mediante experimentos. No es fácil, pero la teoría es joven (aunque tenga más o menos mi edad).

Finalmente, el capítulo 23, “What Now?,” trata de discutir los grandes problemas conceptuales aún abiertos en física, metafísica y filosofía: qué es el tiempo, por qué el universo es cuántico, por qué el cosmos es comprensible, debe un filósofo saber física, … No me gusta este final. Yo hubiera preferido un final optimista. Hay cosas que ignoramos, pero acabaremos sabiéndolas.

En resumen, un libro para legos, que seguro que gustará a los legos por su estilo de escritura, pero que quizás será decepcionante para los buenos aficionados. Este tipo de libros escrito en primera persona por un físico cuerdista ganan mucho, pero escrito por un comunicador profesional quedan deslavados. La falsa equidistancia. El tratar siempre de evitar enfangarse. No sé si ha tenido mucho éxito comercial, pero en general me ha decepcionado.

Coda final. En los próximos martes publicaré una reseña de un libro de teoría de cuerdas. Empezaré por libros de divulgación e iré profundizando hacia libros más técnicos. Mi idea es ir abriendo boca a los futuros lectores de mi libro (cuyo parto me está costando más tiempo del que esperaba, pero deseo que no tanto como un embarazo). Espero que disfrutéis con mis reseñas como yo he disfrutado leyendo (o releyendo en este caso) dichos libros sobre teoría de cuerdas.

11 Comentarios

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Amarashiki

Lo mejor de George Musser es que es un tipo majísimo. Le conocí el verano pasado cuando estuve en Nordita en el Workshop de Quantum Physics for Science Writers…
Como bien dices es un comunicador científico, por eso un libro como ése y otros que hay no pueden ser sustitutivos de algo más para los lectores “avanzados”. El problema de la divulgación y la comunicación científica es hasta qué punto para explicar una teoría o ciertas ideas o modelos científicos se pueden hacer cierto tipo de cosas con el lenguaje…A mí usar la palabra idiot en un libro me parece siempre aberrante pero entiendo que “hay que vender”…No seré yo quién recuerde lo de Goddamn particle-> God particle, ¿o sí?
El libro tiene cierto target y buena pinta para esa audiencia…Para alguien que tenga interés se queda corto, como a mí en su momento se quedó el libro Superstrings: a theory of everything? Ciertamente, se ha avanzado mucho desde 1988…Algunos teóricos de cuerdas supongo esperan una nueva revolución en la teoría…Para la que aún puede que falte bastante…Si es que llega…Porque el experimento puede ser cruel con las cuerdas…Aunque falsarlas puede que sea imposible … Necesitamos o bien SUSY o algo tipo Z’ /resonancia KK…LHC run II, allá vamos :).

AlejandroAlejandro

Ojalá algún editor se apiade y deje incluir matemáticas aunque sea en un apéndice final. ¡Queremos matemáticas en la divulgación!

Antonio MariscalAntonio Mariscal

Sin matematicas es imposible entender cualquiera teoría o ley física. Cada vez me harto mas de ver como la gente repite una y otra vez cosas aisladas sobre alguna teoria, a veces hasta hacen interpretaciones, malas interpretaciones.

RamiroHumSahRamiroHumSah

Bastante interesante la reseña.

En el ámbito de libros de cuerdas para”legos” (aunque yo sé que Francis lo sabe) recuerdo una época en la que mis compañeros de Física (yo era de Matemáticas) leían “Hiperespacio” de M. Kaku con mucho entusiasmo. Kaku es todo un fenómeno cultural, conozco muchas personas de ámbitos intelectuales ajenos a la ciencia que han leído o al menos visto un video de Kaku divulgando sobre cuerdas (lo cuál en mi entorno cercano es muy sorprendete). Hiperespacio a mi en lo particular no me gustó mucho (Kaku exagera patológicamente muchas cosas), pero por otro lado me da cierta alegría que lleguen estos contenidos a las personas.

Es una gran idea lo del libro de divulgación de cuerdas en español, yo desconozco esta clase de literatura pero según creo no hay muchos y como dije en el párrafo anterior: La gente busca información sobre esto.

Amarashiki

Ramiro, yo leí el libro de Kaku cuando tú posiblemente estabas en pañales o no habías nacido ;). Fui un adolescente algo “descarriado” de los intereses habituales de mi país… El libro que citas, “Hiperespacio”, es quizás es mejor de Kaku cuando decidió salirse de la investigación y ser un divulgador…Hay algo de “su historia personal” en el libro…Yo creo que Kaku debió cansarse de cierto ambiente académico o tendría sus “movidas”…Y decidió cambiar de negocio. No le ha ido mal, aunque personalmente pienso que algunos de sus argumentos y predicciones sobre el futuro no son posibles ni realistas. El libro que tiene de QFT es algo particular…Sus dos libros técnicos sobre supercuerdas y teoría M son en general vistos con menos “pasión” que los de Polchinski… Una vez, en segundo año de carrera, le pregunté a uno de mis profesores si podía leer alguno de estos libros y éste me dijo que Kaku no era recomendable para undergraduates, no para cualquiera al menos:

http://www.amazon.com/Quantum-Field-...0195076524/

http://www.amazon.com/Strings-Confor.../0387988920

http://www.amazon.com/Introduction-S.../0387985891

Otra idea es que Kaku es de esos “lobos solitarios” que hay por ahí y que se cansan de que nadie aprecie su trabajo…Porque los 3 libros estos, técnicos, los ha hecho en principio el solito…Y es duro que no valoren eso…De todas formas…Supongo que encontró su camino…No se le nota infeliz, aunque creo que en algunos casos se va demasiado de la lengua cuando quiere mezclar la ciencia-ficción con la ficción-ciencia (como diría un profesor mío que le gustaba llamar a la teoría de cuerdas ficción-ciencia, pese a que a mí y otros nos pudieran gustar sus matemáticas)…

En una era donde los descubrimientos a nivel de Física Fundamental en la estructura más profunda de la materia escasean, quizás sería bueno que los jóvenes y no tan jóvenes miraran a la historia de la Física para no cometer, por enésima vez, errores cometidos anteriormente…

Ramiro Hum-SahRamiro Hum-Sah

Maestro :)

Yo he leído todos los libros de divulgación de Kaku. Supongo no tengo la intuición suficientemente desarrollada como para tener un juicio crítico de ellos, pero en lo personal me me gustaron mucho “La física del futuro”, “Física de lo imposible” y “El futuro de nuestra mente”. Tal vez si habría que suprimir los últimos capítulos de cada uno de estos pues estoy de acuerdo con usted en que fantasea demasiado. Especialmente la pregunta que motiva la existencia de física de lo imposible ¿Existe algo verdaderamente imposible? es francamente encantadora, yo me quedé con ganas de mucho más, encuentra sólo dos: precognición y una máquina de movimiento perpetuo (Los cristales de tiempo de Wilczek serán un contraejemplo) ¿A alguien más por aquí se le ocurre otra imposibilidad de tipo III?

Perdone mi comentario sobre Hiperespacio si a su juicio fue desafortunado. Yo admiro a Kaku y me causa curiosidad su comentario pues yo estoy comenzando a estudiar teoría cuántica de campos y mi profesor nos dijo que Kaku era una mala referencia. Por otro lado mi asesor es teórico de cuerdas y el tampoco me recomendó los libros de Kaku, textualmente me dijo que el libro de cuerdas, teoría conforme de campos y teoría M era casi un copy-paste de varios artículos y que estaban muy fuera de mi alcance (pues Kaku es muy bueno y el no necesita hacer los detalles que a los demás nos hacen falta).

No sé que pensar de todo esto pero sé que me gustaría mucho estudiar tanto cuerdas como qft de sus libros. He visto superficialmente el de qft y me gustó porque parecía muy físico (comienza explicando por que el espín del gravitón tiene que ser 2 de una manera muy física).

Sólo hice el comentario pues me parece que él es una especie de modesto fenómeno cultural, conozco personas que son ajenas totalmente a la ciencia y me ha ocurrido que me comentan que alguna vez vieron un video de él explicando alguna cosa y a mi en lo personal eso me hace muy feliz :) alguna vez una amiga(psicóloga) entró conmigo a la biblioteca de la escuela y como yo hojeaba sus libros de cuerdas me dijo ¡Claro es Michio Kaku! lo cual de verdad en mi entorno es muy sorprendente.

Le voy a dar un vistazo a “Hiperespacio” por aquí lo tengo y lo recuerdo poco. Gracias por su comentario

Un poco de fantasía: Existen civilizaciones tipo IV y V en la escala de Kardashev (bueno… algunos han teorizado) ¿Alguien se aventura a elucubrar una imposibilidad tipo IV o tipo V?

Amarashiki

Hiperespacio es y será siempre el mejor libro de divulgación de M. Kaku para mí…El resto son simple updates.
Sobre los libros de Kaku “profesionales”, insisto en que pienso que él es muy suyo y que viendo que nadie valoraba su esfuerzo, se fue a la divulgación. Aunque en ocasiones habla demasiado de cosas que son “ficción-ciencia”…Michio Kaku será recordado y valorado como Sagan o Asimov…Con la salvedad de que quizás Kaku ha publicado cosas más técnicas que esos dos autores reverenciados. Kaku lo será, pero es un icono y se le nota cuando habla, que el tipo se lo cree…Mucha gente en Ciencia o de Ciencia siempre es y tiene orgullo…Y eso no se va aunque te cambies de negocio…

George Musser

Thanks so much for taking the time to read and comment on my book. I do not speak Spanish very well, but I accept your general criticism that the book is too basic and limited for you. The book is intended for an audience that had read Brian Greene’s first book, but was still confused by it. Also, I wanted to situate string theory in a larger context, hence my remarks on other proposed theories of quantum theory. (In fact, I originally intended the book to be The Complete Idiot’s Guide to Quantum Gravity, but the publisher asked me to focus on string theory.)

The one thing I do not understand in your review is your critique of Chapter 22, on the “String Wars”. I certainly did not mean to suggest that string theory is not science! Nor do I think the “String Wars” began with Brian Greene – indeed, I write that the battles began much earlier. Perhaps you read this chapter too hastily? I am happy to talk more with you by email.

George Musser

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