viernes, 4 de mayo de 2012

Seamos idealistas, imaginemos lo improbable

Podemos dividir el mundo en 3 niveles: Microscópico, Mesoscópico y Macroscópico. En cada nivel, percibimos la materia de manera diferente. 


El nivel mesoscópico es donde vivimos, en el que se desenvuelve nuestra vida normal. En el nivel macroscópico es donde están las estrellas y los planetas.

Haz una conjetura ¿Qué leyes de la física gobiernan el nivel mesoscópico? ¡Bingo! Son las tres leyes de Newton de la mecánica.

La aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza que se le aplica: F = ma

Y ahora ¿Qué leyes de la física gobiernan el nivel macroscópico? Esto es algo que podrías aprender únicamente en la universidad.

La respuesta es la Relatividad General, la teoría descubierta por Albert Einstein. La Relatividad General dice que el espacio NO es plano.

¿Qué quiere decir el espacio es NO es plano? Imagina que dibujas una línea recta en un mapamundi, desde Nueva York a Shanghai. Ahora imagina como sería la línea recta, si la hubieras dibujado sobre la Tierra. Ya no sería una línea recta, sino una curva que atravesaría la media esfera que conecta las dos ciudades.

Ves que el espacio no es plano en absoluto. Lo mismo ocurre en el espacio exterior, entre una estrella y otra.

La Mecánica Cuántica es la física que gobierna el nivel microscópico, el nivel en que están los átomos y las partículas elementales.

Imagina una moneda sobre la mesa, sólo podría haber una de dos posibilidades: cara o cruz.

Pero para una moneda que gire sobre la mesa ¿Cómo describirías su posición? La mejor respuesta es que la moneda está un 50% cara y 50% cruz.

La Mecánica Cuántica dice que esto es precisamente lo que sucede a nivel microscópico. Eso es que no hay un 100% de certeza en lo que le pasa a un átomo. Sólo se puede determinar cuánta posibilidad hay de que pudiera llegar a estar de una manera, y cuánta posibilidad de que pudiera dejar de estar de esa misma manera.

Un objeto mesoscópico, como por ejemplo un coche, sólo puede tener un valor de energía en cada instante. Si un automóvil de 1000 kg se desplaza a 5 metros por segundo, la energía cinética es (1/2) veces 1000kg veces (5 metros por segundo) al cuadrado.

Pero un objeto microscópico puede tener más de un valor de la energía para cada instante.

Es posible que un átomo tenga una caloría, 5 calorías, 10 calorías de valor de energía, al mismo tiempo. Todo lo que necesitas encontrar es la ocasión, la probabilidad de que el átomo esté en cada valor de energía.

Imagina que una persona camina de casa a la escuela ¿Cuántos caminos toma?

Ten en cuenta que pregunto cuántos caminos está tomando, no cuántos puede tomar. La respuesta es UNO, por supuesto, podría haber tomado un atajo, o podría haber vagado por el barrio, o quizá podría haber elegido uno en zig-zag como manera de divertirse al caminar. La cuestión es que, una vez que ha tomado una decisión, esta persona está yendo a la escuela, por un único camino.

Esto no le ocurre a un átomo que es millones de veces más pequeño que nosotros. El átomo toma varias rutas cuando se mueve de un punto a otro punto.

Cuando lo observas, el átomo parece estar en un punto, para sólo para ti. Cuando no lo observas, el átomo aparece por todas partes de nuevo, en un sinfín de posibilidades.

¿Raro? Esta es Mecánica Cuántica.

Para ampliar información, a continuación y a modo de bibliografía enumero unos cuántos libros en español e inglés de esos que abren la mente como un abrelatas y nada vuelve a ser lo mismo tras ellos.

A modo de introducción:

Una vez pasados estos, abróchese los cinturones y vamos al lío:

Thirty Years that shook Physics, The story of Quantum Theory, George GamowOne, two, three ... infinity, George Gamow. La serie de Mr Tompkins de G. Gamow, precisos y amenos, y en general cualquier novela suya, es uno de los mejores divulgadores de la física teórica y algo debe saber del tema porque es premio Nobel (Mr TompkinsThe new world of Mr TompkinsMr Tompkins learn the facts of lifeThe adventures of Mr Tompkins y Mr Tompkins gets serious).


Los Tres Primeros minutos del Universo - Steven Weinberg, otro premio Nobel haciendo divulgación científica, en este caso una aproximación a la cosmología y las teorías de Unificación, muy íntimamente ligadas.

En busca de Susy: supersimetría, cuerdas y teoría del todo - John Gribbin, una buena introducción a lo que pretende hacer la física teórica.

Superfuerza - Paul Davies también una buena introducción.

Libros de Paul Davies y John Gribbin son muy recomendables por su lenguaje sencillo y directo, aparecen temas como el Principio Antrópico que te llamará bastante la atención.

Alicia en el País de las Maravillas - Lewis Carrol, todo un tratado de matemática - similaridad, autosimilaridad, teoría fractal y análisis complejo y Matemática demente - Lewis Carrol, interesante visión de las matemátcas, este ya un tanto duro.
La nueva mente del Emperador - Roger Penrose, un auténtico clásico. Por situarnos, Roger Penrose es el "maestro" (director de tesis) de Stephen Hawkins, y mantiene ideas antagónicas con éste en muchos aspectos, muy esclarecedor, pero con un estilo bastante duro. 
Imperdibles:
Y como el concepto de dimensión/es es muy importante en Física, hay que echar un vistazo a Flatland, A romance of many dimensions E. J. Abbot 1884, raro de encontrar en edición impresa, pero accesible íntegro en la web (http://www.geom.uiuc.edu/~banchoff/Flatland/ y http://www.ibiblio.org/eldritch/eaa/FL.HTM), son transcripciones precisas. Un tratado realmente divertido y sobre todo, ilustrativo de lo que podemos esperar "ver" si existen más de 3 (4) dimensiones. 

NOTA: Gracias (todas) a E.D. por la bibliografía, que salta de lo asequible a niveles avanzados enormemente atractivos.