Electrones, Neutrinos y Quarks

 

Este libro del profesor F. J. Yndurain es un viaje por la física de partículas que se gestó durante el siglo XX. El libro comienza con el optimismo reinante a finales del siglo XIX: el electromagnetismo y la constatación de que la luz es una onda electromagnética llevado a cabo por Maxwel. Se pensaba que la física había acabado, que sólo quedaban algunos flecos por resolver, pero que las grandes teorías (mecánica de Newton, y electromagnetismo) ya estaban hechas. 

Fue precisamente de esos flecos de los que surgieron las teorías que iban a marcar el siglo XX, la relatividad y la física cuántica. 

La física cuántica muy pegada, por otro lado a la teoría de que la materia estaba compuesta por átomos y experimentos relacionados con los componentes de la electricidad llevaron al descubrimiento del electrón, después aparecieron diferentes modelos atómicos. En los años 30 del siglo XX se conocían el electrón, protón, neutrón y otras partículas. También se sabía que la luz se comporta a veces como partícula (fotón)

Poco a poco se fueron desarrollando teorías que iban explicando la composición del átomo y su comportamiento y llevaban a la predicción de nuevas partículas como el positrón (antipartícula del electrón) Además empezaron a construirse aceleradores de partículas en los cuales se hacían chocar partículas y observando los resultados se conseguían nuevas partículas.

En un inmenso trabajo en el que participaron muchos físicos y que se pudo dar por concluido en 1973 se puso, por fin orden en el mundo de las partículas elementales que forman la materia y que se conoce como modelo estándar.

En un primer momento se desarrollo la electrodinámica cuántica que unía la relatividad especial de Einstein con el electromagnetismo y que explicaba cómo se mueven los electrones alrededor del núcleo atómico. Posteriormente a esta teoría se le añadieron las interacciones responsables de la radiación de algunos átomos, dando lugar a la teoría electrodébil. Entender el núcleo atómico llevó más tiempo ya que hubo que entender primero que tanto el protón como el neutrón están compuestos por quarks y que están ligados por lo que se conoce como la fuerza fuerte. Cuando esto se entendió el modelo estándar que explica las partículas elementales estaba concluido.

A grandes rasgos esto es lo que se cuenta en este libro, a mi me ha parecido muy clarificador y , aunque aparecen fórmulas muy complicadas, no es difícil de entender.

El libro está escrito en el año 2000 y acaba con los retos que tiene planteados los físicos para este siglo XXI, de momento la física no ha conseguido nuevas teorías que expliquen todo aquello que las teorías existentes son incapaces de hacer, mas bien parece que ahora la física se encuentra en un callejón sin salida.

Alex through the looking glass

 

Este libro es la segunda parte de Alex's adventures in Numberland. De este último libro hice una reseña en este blog. Excepto el primer y último capítulos que me han parecido menos interesantes, el resto está a la altura de la primera parte. Son muy interesantes los capítulos sobre el número e, las cónicas, el cálculo diferencial e integral y los números complejos. Como siempre, el autor busca aplicaciones interesantes e insospechadas de estos conceptos.

Stories of your life

 

Es maravilloso este libro de Ted Chiang, son 8 cuentos de ciencia ficción, pero con una gran carga científica. A mi me han gustado especialmente el que da título al libro y a la entrada, el que lleva por título "Division by zero" y "Liking what you see: a documentary" pero el resto también son muy interesantes sobre todo porque trata los temas desde perspectivas bastante originales. Por ejemplo la comunicación con seres extraterrestres, lo que ocurriría si se cambia alguno de los axiomas de las matemáticas o si hubiera una droga que no nos permitiera discriminar a las personas por su aspecto, por citar temas que aparecen en los cuentos que he citado.

También está traducido al castellano

Flores de cactus

 

The trouble with Physics

 Durante los primeros años del siglo XX aparecieron en física dos teorías que revolucionaron esta ciencia: La teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. Durante todo el siglo XX los físicos teóricos consiguieron avances espectaculares como la electrodinámica cuántica (explicación de los campos eléctrico y magnético desde el punto de vista de la física cuántica), la unificación electrodebil (la fuerza electromagnética y la fuerza débil pueden explicarse con una teoría común) y el modelo estándar de las partículas elementales que explica todas las partículas fundamentales. No obstante, existen todavía cinco grandes problemas que la física teórica no ha resuelto:

• La unificación de la teoría de la relatividad general con la física cuántica para crear una teoría que explique toda la naturaleza.
• Resolver los fundamentos de la física cuántica.
• Determinar si todas las partículas y fuerzas se pueden unificar en una sola teoría
• Explicar cómo se eligen los valores de las constantes que aparecen en el modelo estándar
• Explicar la materia y la energía oscura y si no existen crear una nueva teoría de la gravedad.

A partir de los años 80 del siglo pasado apareció una teoría que parecía dar solución a la mayoría de estos problemas, pronto muchos físicos teóricos empezaron a dedicarse a ella: La teoría de cuerdas. Pero han pasado más de 30 años y esta teoría no ha hecho avanzar la física. Ha realizado previsiones que no han podido ser comprobadas en experimentos y lo que parecía una única teoría se ha convertido en un maremágnum de teorías diferentes. 

Este libro nos cuenta esta historia, cómo la teoría de cuerdas se alzó hasta convertirse en la que más físicos y más recursos ha recibido y cómo poco a poco ha dejado de ser una teoría puntera. 

El autor, que trabajó en ella durante un tiempo, es un profundo conocedor de la teoría, pero también de otros enfoques y, por ello, está capacitado para criticar el modo de trabajo de los físicos que se dedican a la teoría de cuerdas y que se ha convertido, para algunos de ellos, en una especie de religión  y que rechazan las críticas y enfoques diferentes en física.

Un libro muy interesante para conocer a nivel divulgativo en qué consiste la teoría de cuerdas, qué ha logrado explicar y qué no. Pero también para enterarse de cuales son las alternativas para intentar resolver los problemas que he señalado al principio. Además permite enterarse de como funciona en los EE UU la contratación de profesorado de las universidades y de las presiones a las que están sometidos los que quieren investigar en ellas.

La invención d la ciencia

Como indica el título, este libro trata del proceso de invención de la ciencia tal y como la conocemos actualmente. El autor se remonta a los descubrimientos de los navegantes españoles y portugueses del siglo XV que pusieron en duda los conocimientos de autores casi sagrados como Ptolomeo y Aristóteles. A los factores que hicieron posible la expansión de los nuevos conocimientos como la invención de la imprenta, etc. 

Pero más que seguir desgranando todos los temas que trata el libro voy a escribir uno de los párrafos del libro como conclusión de lo que trata.

"La Revolución Científica fue un único proceso transformativo, la consecuencia acumulativa, no de un tipo de cambio repetido muchas veces, sino de varios tipos distintos de cambio que se superponen y se entretejen unos con otros. Primero, estaba el armazón cultural dentro del cual se inventó la ciencia. Este armazón consistía en conceptos tales como descubrimiento, originalidad, progreso, autoría y las prácticas (como la eponimia) asociadas con ellos. Una escuela más antigua de historiadores y filósofos dio por sentado este armazón, mientras que una escuela más reciente ha deseado desacreditar o deconstruir los conceptos en lugar de explicar su importancia y rastrear su origen. Dicha cultura surgió en un momento concreto del tiempo: antes de aparecer no pudo haber ciencia tal como entendemos el término. Desde luego, los críticos tienen razón en que conceptos tales como descubrimiento son problemáticos: los descubrimientos rara vez los hace un único individuo en un momento preciso en el tiempo. Pero al igual que muchos otros conceptos problemáticos (democracia, justicia, transubstanciación), proporcionaron y siguen proporcionando un entramado dentro del cual la gente dio sentido y da sentido a sus actividades y decidía y todavía decide cómo vivir su vida. No podemos comprender la ciencia sin estudiar la historia de estos conceptos fundacionales. Junto a este nuevo entramado, la imprenta transformó la naturaleza de las comunidades intelectuales, el conocimiento que podían intercambiar y la actitud ante la autoridad y la evidencia que les llegó de manera natural. Después vinieron los instrumentos nuevos (telescopios, microscopios, barómetros, prismas) y las teorías nuevas (la ley de la caída de Galileo, las leyes del movimiento planetario de Kepler, la teoría de la luz y el color de Newton). Finalmente, la nueva ciencia recibió una identidad distintiva mediante un nuevo lenguaje de hechos, teorías, hipótesis y leyes. Así, cinco cambios fundamentales interactuaron y se conectaron en el decurso del siglo XVII para producir la ciencia moderna. Los cambios en la cultura más amplia, en la disponibilidad de una actitud ante la evidencia, en la instrumentación, en teorías científicas definidas de manera estricta, y en el lenguaje de la ciencia y la comunidad de usuarios del lenguaje, todos operaron a lo largo de diferentes escalas temporales y fueron impulsados por factores diferentes e independientes. Pero el efecto acumulativo era una transformación fundamental en la naturaleza de nuestro conocimiento del mundo físico, la invención de la ciencia. Puesto que cada uno de estos cambios fue necesario para la construcción de la nueva ciencia deberíamos ser cautelosos a la hora de intentar ordenarlos. Pero, si se observa detenidamente, es aparente que la nueva ciencia iba de una cosa más que de cualquier otra, y esta era el triunfo de la experiencia sobre la filosofía. Todos y cada uno de estos cambios debilitaron la posición de los filósofos y reforzaron la posición de los matemáticos, que, a diferencia de los filósofos, dieron la bienvenida a la nueva información. El nuevo lenguaje de la ciencia era por encima de todo un lenguaje que confirió a los nuevos científicos herramientas para manejar la evidencia, o, como se la llamaba entonces, la experiencia. Leonardo, Pascal y Diderot (y Vadiano, Contarini, Cartier y todos los demás) tenían razón: era la experiencia lo que marcaba la diferencia entre las nuevas ciencias y las antiguas.[...]

 La ciencia (el programa de investigación, el método experimental, el entrelazamiento de ciencia pura y nuevas tecnologías, el lenguaje del conocimiento revocable) se inventó entre 1572 y 1704. Todavía vivimos con las consecuencias, y parece probable que los seres humanos sigan viviendo con ellas. Pero no solo vivimos con los beneficios tecnológicos de la ciencia: la moderna manera científica de pensar se ha convertido en una parte tan fundamental de nuestra cultura que hoy se hace difícil pensar retrospectivamente en un mundo en el que la gente no hablaba de hechos, hipótesis y teorías, en la que el conocimiento no se basaba en la evidencia, en el que la naturaleza no tenía leyes. La Revolución Científica se ha hecho casi invisible debido simplemente a que ha tenido un éxito tan extraordinario."

Paseo matemático por el Teatro Real

 

Paseo por matemático por Madrid

 

Paseo matemático por el museo reina Sofía

 Fotos del museo reina Sofía