Reseña: “Un universo en 174 páginas” de Enrique F. Borja

Dibujo20151130 un universo en 174 paginas enrique borja edit univ sevilla

“Un modelo satisfactorio de la inflación debería poder explicar el origen de todas las partículas, incluidas las que conforman la materia oscura. También tiene que poder explicar la naturaleza de la energía oscura. Todos estos temas están siendo estudiados masivamente por los físicos, siendo la única conclusión aceptable hoy día que tenemos que seguir trabajando en ello. [Sea] lo que sea lo que nos depare el futuro, nos abocará, una vez más, a sorpresas inimaginables. Lo único que podemos hacer es seguir enfrentándonos al desafío que supone que un sistema minúsculo generado en el universo, nuestro cerebro, intente desentrañar todos y cada uno de los misterios que encierra el cosmos que lo contiene y que le ha dado origen”.

Muy recomendable, pero muy recomendable, el libro de mi amigo Enrique F. Borja, @Cuent_Cuanticos, “Un Universo en 174 Páginas”, Editorial Universidad de Sevilla (2015) [pp. 174]. Ganador del Premio Universidad de Sevilla a la Divulgación Científica 2014, Enrique es doctor en Física, ha investigado en agujeros negros y gravedad cuántica de lazos, y divulga ciencia a las mil maravillas. Uno de los grandes divulgadores españoles nos demuestra en este libro su amor por la cosmología.

El libro, con ilustraciones a todo color, se disfruta desde la primera página. Dirigido a un público general, Enrique explica todo lo que se puede explicar sobre cosmología en 174 páginas y mucho más. Si nunca has leído ningún libro sobre cosmología tendrás que degustar sus páginas poco a poco, pues ningún párrafo tiene desperdicio. Si ya has leído varios libros sobre cosmología descubrirás muchas cosas que no sabías, pues el libro está actualizado con los últimos descubrimientos.

El asombro es necesario en la divulgación de calidad. Se tiene que asombrar el autor y nos tiene que asombrar a los lectores. Si te atreves a descubrir el universo de la mano de Enrique F. Borja te asombrarás. No lo dudes. Y, por cierto, el libro solo cuesta 15 €.

Dibujo20151130 enrique borja edit univ sevilla

El libro está dividido en seis capítulos que van desde la física de partículas al universo en un ordenador, pasando por un gran horno de microondas y por la inflación cosmológica. El listado final de bibliografía recomendada te guiará si quieres profundizar en cosmología de la mano del propio Enrique.

Rotundo inicio para la “Introducción” [pp. 15-21]: “Si alguna vez has tenido la suerte de pasar la noche al raso en algún lugar alejado de ciudades y pueblos, habrás notado el pellizco en el estómago que se siente al mirar al cielo. ¿Por qué otro libro de divulgación sobre el universo? Porque me apetece, porque estamos viviendo una época dorada en cosmología, porque… [En] realidad, lo que más me gustaría es dejarte mucho peor de lo que has empezado, en lo que a la curiosidad se refiere. La ciencia es así, cuando uno cree haber entendido algo se da cuenta de que aún le queda mucho más por entender. Si no lo consigo la culpa es toda mía”. Estimado lector te puedo asegurar que Enrique lo logra con creces.

Dibujo20151130 particulas Ilustracion de Raquel García Ulldemolins un universo en 174 paginas enrique borja edit univ sevilla

El capítulo 1 es un “Breve paseo por la física de partículas” [pp. 23-55], guiado por la “maravillosa vista artística de las partículas del modelo estándar de Raquel García Ulldemolins”. Porque en física cuántica “todo lo que pueda ocurrir ocurrirá muy probablemente”, las partículas “se crean y se destruyen; en mécanica cuántica estos procesos no es que estén permitidos, es que son inevitables.” Las partículas “no son canicas o bolas, son simplemente la manifestación cuántica de un campo y como tal están sujetas a los extraños comportamientos que introduce la cuántica en la física”. Tras discutir las “propiedades de las partículas” se presenta toda la jerga asociada al modelo estándar (leptones, quarks, bariones, mesones, neutrinos, etc.). Finalmente, se menciona la gravedad cuántica. Por cierto, hay una errata en las citas “[Green, Bojo]” en la página 54, que deben ser “[Greene, Bojowald]”).

“El universo: kit cosmológico básico” [pp. 57-67], el capítulo segundo, introduce el principio cosmológico y la expansión acelerada del universo. “Tomemos tres galaxias [y] dibujemos el triángulo que forman. [Ese] triángulo se agranda, [pero] hay una sorpresa, las galaxias siguen asociadas a los mismos puntos del espacio. [Estas] galaxias no se están moviendo unas respecto a otras, [sus] distancias aumentan porque el propio espacio que las contiene se ha expandido. [La] expansión es del propio espacio, no un movimiento real de las galaxias”. La materia oscura y la energía oscura “es innegable que existen, ahora sólo queda saber qué son realmente”.

Dibujo20151130 thermal history big bang fas org irp imint docs rst Sect20 bb_history

El capítulo tercero, “La historia térmica del universo” [pp. 69-78], Enrique nos “deja claro qué es lo aceptado y qué cae en el saco de la especulación pura”. La época de Planck, nos lleva a la época de gran unificación, la época electrodébil, la época quark, la época hadrónica, la época leptónica y acaba con la época de los fotones. “El LHC puede recrear las condiciones de un universo de tan solo unas milbillonésimas de segundo después del origen, [los] regímenes finales de la etapa electrodébil”.

La recombinación es el tema del cuarto capítulo, “Un gran horno microondas” [pp. 81-120], quizás uno de los mejores capítulos de todo el libro. Sencillo, directo al grano, se parte del concepto de cuerpo negro y se describe “la superficie del último beso entre la radiación y la materia”. Los lectores habituales del blog de Enrique, Cuentos Cuánticos, saben de sobra con qué mimo describe el origen de la radiación cósmica de fondo. Se describen los descubrimientos de las misiones espaciales COBE, WMAP y Planck. Aunque la figura 4.6 repite a la figura 4.5, no molesta pues permite comparar en las páginas 94 y 95 los mapas del fondo cósmico de microondas obtenidos por COBE y WMAP-9. Salvo algunos pequeños detalles (como faltan las unidades en las imágenes), el capítulo está estupendamente ilustrado.

Dibujo20151130 planck 2013 cmb un universo en 174 paginas enrique borja edit univ sevilla

Las sutilidades del espectro multipolar de las anisotropías térmicas del fondo cósmico se describe con detalle y maestría. Enrique disfruta contándonos lo que ya ha contado muchas veces en su blog pero, gracias a ello, responde todas las preguntas que le surgen al lector justo en el momento oportuno. Más aún, en la línea más dura de la divulgación científica, recomienda en la página 102 a los lectores la página web de la ESA con los artículos que presentan los resultados de la misión Planck. “Ahí encontrarás todos los detalles de los datos y resultados de este proyecto”.

Enrique remata su estupenda explicación de la geometría del universo y cómo influye en el espectro de potencias de la radiación cósmica de fondo con un ejercicio práctico. “Mi recomendación en este punto es que pares de leer (sí, es la primera vez que en un libro te recomiendan que lo cierres, lo sé) y cuando tengas a mano una conexión a internet juegues con los siguientes enlaces: “CMB Analyzer” de la misión WMAP y “CMB Simulator” de la misión Planck. Para ayudarte, las páginas 111 a 116 discuten cómo disfrutar de ambas páginas webs sobre el modelo Lambda-CDM, que tiene energía oscura (Lambda) y materia oscura fría (CDM). “En dicho modelo se supone que el universo pasó por una fase inflacionaria”.

Dibujo20151130 inflation reheating un universo en 174 paginas enrique borja edit univ sevilla

El quinto capítulo, “La inflación cosmológica” [pp. 123-152], también será disfrutado por todos los lectores. “Ni fue big, ni hizo bang” da pie a la primera aparición del término big bang [pág. 126]. “Vaya por delante que no tengo nada en contra de este nombre, pero no es menos cierto que su uso en física difiere mucho de la imagen popular que nos han vendido aquí y allá. [Cuando] un cosmólogo nos habla de la teoría del big bang, lo que tiene en mente es un modelo cosmológico que describe un universo que tuvo un origen. [Para] un cosmólogo es indistinto hablar de la teoría del big bang, del modelo Lambda-CDM, o de la cosmología estándar”.

Tras presentar los problemas de la cosmología estándar (el problema del horizonte, el problema de la planitud y el problema de los monopolos), Enrique nos recuerda que “muchos han visto en estos problemas la necesidad de introducir la inteligencia de un demiurgo. “La idea inflacionaria en cosmología resuelve de un plumazo estas preguntas y nos libra de la necesidad de introducir elementos externos a la física”. Las fluctuaciones del vacío cuántico y la diferencia entre un vacío real y un falso vacío son difíciles de divulgar, pero Enrique lo hace con gran maestría (aunque con ilustraciones un poco pobres de su propia cosecha). “El estado de falso vacío es inestable, las propias fluctuaciones del campo lo alejarán de este estado y el campo caerá espontáneamente en su estado de vacío real” [pág. 137].

“La imagen del origen del universo” que nos ofrece la teoría inflacionaria, gracias al campo inflatón, nos lleva desde “antes del origen” hasta que “aparece un universo” mediante “la transición del falso vacío a vacío real”. “Los problemas del universo se curan con la inflación”, aunque aún quedan “flecos por recortar”. Nos cuenta Enrique que “en la actualidad hay una familia de unos 86 modelos inflacionarios que pueden ser compatibles con los datos observacionales. Las diferencias entre estos modelos estriban principalmente en el perfil de energía del inflatón” [pág. 145]. La “polarización en modos B” y las “ondas gravitacionales” primordiales dan pie a discutir los recientes resultados de BICEP2 y Planck.

Dibujo20151130 www ifa hawaii edu barnes ast110_06 abhotu 1930 un universo en 174 paginas enrique borja edit univ sevilla

No podía ser de otra forma. “Permíteme que divague” discute “el multiverso, un conjunto de universos, cada uno expandiéndose a un ritmo diferente y con distintos contenidos de partículas y campos”. Por supuesto, “por el momento no podemos decir ni que sí ni que no en lo tocante a la existencia del multiverso. Es una idea generada por la teoría y la teoría está lejos de poder considerarse en su formato definitivo. Por mi parte, todo lo que puedo decir es que no podemos más que seguir trabajando y estudiando el tema, al final en ciencia siempre se llega a una respuesta. Todo es cuestión de tiempo, de esfuerzo y de inteligencia”.

El sexto y último capítulo, “El universo en un ordenador” [pp. 155-167], nos cuenta algo que muchos libros de divulgación de cosmología obvian (o descuidan). “Es maravilloso pensar que todo lo que nos rodea, incluidos nosotros mismos, no es más que un préstamo del vacío. ¿Cómo podemos estar seguros de eso? La respuesta no es simple”. En cosmología hay “un grave impedimento, el universo que nos contiene nos viene dado. No podemos reproducir su origen o su evolución, así que todo lo que podemos hacer es observarlo pero no experimentar con él en condiciones controladas”. Gracias a simulaciones por ordenador podemos “examinar nuestros modelos teóricos y hasta qué grado podemos confiar en nuestras observaciones”.

Dibujo20151130 illustris simulation un universo en 174 paginas enrique borja edit univ sevilla

Enrique nos presenta los mapas de galaxias 2dF (Two-degree Field) y SDSS (Sloan Digital Sky Survey), y acaba con el proyecto Illustris (cuyos resultados es publicaron en mayo de 2014). Vivimos “una gran época para la simbiosis entre la observación y la simulación en cosmología. Todavía quedan muchos detalles que resolver. [Por ahora] podemos decir que las simulaciones son consistentes con el modelo cosmológico que extraemos de la radiación cósmica de fondo, un universo con energía oscura y materia oscura como componentes principales. Seguro que se avecinan épocas maravillosas para la cosmología y nosotros estaremos aquí para disfrutarlas”.

Finalmente, hay que leer la “bibliografía comentada”. He leído la mayoría de los libros que recomienda Enrique y comparto con él que un libro cumple con su objetivo cuando incita al lector a profundizar más allá. En mi opinión, “Un universo en 174 páginas” cumple con creces su objetivo. El primer libro de divulgación de Enrique (el segundo ya se ha publicado en RBA Colecciones) nos muestra que, además de un gran divulgador en la blogosfera, estamos ante uno de los jóvenes ensayistas más prometedores.

12 Comentarios

Participa Suscríbete

AlejandroAlejandro

Devoto seguidor de ustedes.
¿En que etapa de la evolución cosmológica debe entenderse que ocurre el proceso inflacionario?
Por la gráfica parece entenderse que en algún instante entre 10^-43s y 10^35s.

Cuando leo sobre modelos inflacionarios y vacios cuánticos nunca termino de entender cual es el espacio tiempo sobre el que se está trabajando. Minkowski no puede ser porque la curvatura-energía en ese periodo es enorme entiendo yo, ¿ espacio curvo de la RG con ingredientes de gravedad cuántica quizás?

Un saludo sois los mejores

Francisco R. Villatoro

Alejandro, no sabemos cuándo se inicia la inflación, ni cuando finaliza, depende del modelo correcto y del valor de sus parámetros, que aún no hemos podido determinar. Con toda seguridad finalizó antes de alcanzar los 10^-30 segundos. Para estimar cuándo se inició es necesario usar una teoría cuántica de la gravedad. Luego es difícil saber cuándo se inició.

La inflación corresponde a un espaciotiempo de dS (de Sitter). Recuerda que el espaciotiempo de Minkowski es plano y sin gravedad. La expansión del espaciotiempo exige incorporar la gravedad. En cuanto pregunta sobre la relación con la gravedad cuántica, la verdad, no puedo contestar. En teoría de cuerdas o gravedad cuántica de lazos todo modelo cosmológico propuesto incorpora la inflación cósmica y sus detalles dependen de dicho modelo (no hay uno único).

F. MañezF. Mañez

Hola, siempre escucho que las galaxias se separan por expansión del propio espacio tiempo, pero ¿no tendrían las galaxias, por ello, que expandirse también y por lo tanto no notar la expansión del universo?
Gracias.

U-95U-95

Por lo que se lee aquí tiene muy buena pinta. A ver cuando lo puedo encontrar en una biblioteca para saborearlo.

Francisco R. Villatoro

Recuerda que muchas bibliotecas aceptan sugerencias por parte de sus usuarios. Siendo un libro editado por el Servicio de Publicaciones de una Universidad su trayectoria editorial puede ser corta. Te recomiendo sugerir su compra en tu biblioteca habitual (la relación precio/calidad lo merece).

planck

La verdad es que si el libro de Enrique ha conseguido sacar una crítica muy positiva de Francis, dado su alto grado de exigencia, es que debe ser muy bueno. Es cierto que Enrique es un excelente divulgador, en su web hace muy buen trabajo a pesar de los trolls y chiflados que tristemente suelen despotricar en los comentarios.
Sobre el tema de la inflación me gustaría hacer unos comentarios, por supuesto, yo no soy un experto y me baso en los papers que he leído sobre todo de Guth y Linde.
1º) La inflación típicamente comienza a escalas de energía cientos o miles de veces por debajo de la escala de planck por lo que se considera que los efectos de la gravedad cuántica son pequeños o despreciables (no se si esto está totalmente justificado). En este sentido la inflación “típica” no explica lo que sucedió en la época de Planck lo que sería justo el momento de la “creación” del Universo sino que parte de un espacio de Sitter preexistente homogéneo e isótropo dominado por un campo escalar con un potencial en falso vacío. Existen en teoría de cuerdas escenarios que reproducen la inflación y que nos llevan al famoso landscape (otra forma de multiverso que nos conduce a las odiadas “explicaciones” antrópicas) pero parece que tienen serios problemas con la estabilidad del vacío.
2º) Las condiciones iniciales que he señalado anteriormente y que inician la inflación son bastante genéricas y conducen inevitablemente a una expansión exponencial debido a la brutal presión negativa derivada del hecho de tener que mantener una expansión con una densidad de energía constante. Esta presión es “ejercida” por la energía potencial del campo inflatón, es decir, una densidad de energía positiva (potencial inflaton) se contraresta por una densidad de energía negativa (presión negativa que “crea” mas espacio-tiempo es decir más gravedad). Este balance de energía positiva-energía negativa nos llevaría a un escenario hipotético increíble: el Universo entero (las condiciones iniciales de la inflación) podría haber comenzado por una fluctuación cuántica inicial ya que la densidad de energía total es 0 (la energía positiva se compensaría por la energía gravitatoria que sería negativa). De todas formas no se hasta que punto es correcto esto de considerar negativa la energía gravitatoria, es posible que hasta que no entendamos la gravedad cuántica no podamos comprender bien este aspecto.
3º) La inflación es una teoría científica sólida, de hecho, es imposible explicar nuestro Universo sin ella. Las implicaciones de la inflación desafían totalmente la capacidad de visualización-imaginación del cerebro humano. Cosas como el Multiverso, o que nuestro Universo surgió de una fluctuación cuántica inicial son realmente cosas muy muy raras. Sin embargo, en mi opinión, estas cosas no están fuera de la Física puesto que forman parte de una teoría científica prácticamente demostrada.
Veremos que próximos avances nos depara la Física y la Cosmología. Hace pocos milenios apenas sabíamos usar unas piedras para hacer muescas y ahora somos capaces de vislumbrar a través de la Física y las Matemáticas el instante mismo de la creación del Universo ¿Puede existir algo más impresionante?

Francisco R. Villatoro

Planck, gracias por el comentario. Respecto a lo que dices en (1º), me permito añadir que la mayoría de los modelos de inflación considera que ésta se inicia en la era GUT, cuando el universo está descrito por una (hipotética aún) teoría de gran unificación, aunque no hay consenso si es al inicio de la era GUT o al final de la era GUT; su final también depende del modelo, en un extremo tenemos el inicio de la era electrodébil, cuando la interacción fuerte y la electrodébil se separan, y en el otro extremo, el final de la era electrodébil, cuando el universo deja de estar dominado por la radiación y pasa a estar dominado por la materia. Hay mucha incertidumbre que solo se podrá reducir gracias a observaciones precisas del fondo cósmico de microondas (sobre todo de su polarización mediante telescopios espaciales específicos).

planck

OFF TOPIC: Jester anuncia en su twitter el primer rumor sobre los nuevos resultados del LHC 2015: Se aprecia un ligero exceso en el canal de difotones a 700GeV tanto en ATLAS como en CMS. Lubos anuncia que los resultados se harán públicos el próximo día 15 de Diciembre.

Francisco R. Villatoro

Por cierto, no sé de qué review (artículo de revisión sobre inflación cósmica) ha sacado Enrique el número 86 (no lo cita en su libro). Pero lo cierto es que hay muchas familias de modelos inflacionarios y muchos modelos en cada familia. Y siguen apareciendo nuevos modelos cada mes.

Sobre tu comentario respecto al “vacío real” quisiera aclararte que en Física se habla de “falso vacío” y “vacío verdadero”, llamándose “verdadero” al vacío de menor energía entre todos los conocidos hasta el momento, que no tiene por qué ser el vacío de menor energía “verdadero” o “real” o como quieras llamarlo. Solo es el vacío de menor energía que conocemos hasta la fecha en la que se realiza dicha afirmación.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>