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La historia del cuanto. Una historia en 40 momentos
Autor: Jim Baggott
Editorial: Bibioteca Buridán
Año: 2017
Páginas: 496
ISBN: 9788416995325
PVP: 34 €
SINOPSIS
La historia del cuanto. Una historia en 40 momentosAutor: Jim Baggott
Editorial: Bibioteca Buridán
Año: 2017
Páginas: 496
ISBN: 9788416995325
PVP: 34 €
SINOPSIS
A menudo totalmente contraintuitiva, a veces francamente extraña, los físicos, como los filósofos, reflexionan sobre su significado, pero ellos además se deleitan con su habilidad para explicar la realidad a la más pequeña de las escalas. Es la teoría cuántica, y este libro cuenta su historia.
Jim Baggott nos lleva desde 1900 hasta el presente en 40 episodios. Es una historia llena de emociones y de desesperación, de éxitos espectaculares y de retos profundos todavía por resolver. Convoca a una serie de grandes físicos, pero el centro de la escena lo ocupa la propia física y el despliegue de algunos de los conceptos más hermosos y asombrosos que ha desarrollado jamás la ciencia.
RESEÑA
Hacía tiempo que no disfrutaba tanto con la lectura de un libro de física como con este de Jim Baggott. Publicado en su versión original en inglés en 2011, le debemos agradecer a Biblioteca Buridán que se haya animado a traducirla seis años después. El libro recorre los que, a juicio del autor, son los cuarenta momentos más destacados de la física cuántica durante su poco más de un siglo de existencia. Es una lectura ágil, salpicada por numerosas anécdotas, y que, aunque en la segunda parte del libro el nivel se eleva, está explicado en general de forma clara y sencilla. Esto es algo que tiene mucho mérito, teniendo en cuenta lo que se ha dicho con anterioridad de la física cuántica. Por ejemplo, el danés Niels Bohr, uno de sus fundadores, reconoció que "cualquier que no esté impactado con la mecánica cuántica es que no la ha entendido". El genial Richard Feynman fue más lejos al afirmar que "nadie entiende la física cuántica". Con estos antecedentes, no habría que desanimarse si la lectura de este libro resulta difícil por momentos.
Recordemos brevemente que la física cuántica es la física que gobierna el mundo subatómico. Allí, por extraño que parezca, el concepto de onda y partícula se diluye: las partículas se comportan como ondas y las ondas como partículas. Los fenómenos no pueden conocerse con total precisión, sino solo a través de una neblina de probabilidad y azar. Cualquier sistema puede encontrarse en una superposición de estados; un electrón que da vueltas alrededor de un núcleo atómica no está "aquí o allí", sino "aquí y allí". Y por si todo esto no fuera suficiente, más desconcertante aún es una propiedad llamada entrelazamiento. Cuando dos partículas están entrelazadas, las propiedades de una de ellas cambia al instante cuando lo hace las de la otra, por muy separadas que se encuentren entre sí. Estas son solo algunas de las sorprendentes características de una teoría que, sin embargo, es la teoría física más exitosa jamás concebida. La física cuántica es la base de numerosas aplicaciones tecnológicas, como el transistor, que se encuentra presente en prácticamente todos los aparatos electrónicos de uso diario (ordenadores, móviles, televisores, radios, etc...).
Jim Baggott (Southampton, 1957) es un científico inglés que lleva más de veinte años escribiendo libros de ciencia, historia de la ciencia y filosofía. Enamorado de la física desde niño, descartó estudiarla porque creía no tener el talento para las matemáticas que requerían; finalmente se decantó por la química física. Estudió en la Universidad de Manchester y se doctoró en la Universidad de Reading. Trabajó más de diez años en Shell para luego establecerse con su propia empresa dedicada a la formación y consultoría. Ha recibido varios galardones por su labor como investigador científico y como divulgador. Colabora de forma habitual en las revistas New Scientist y Nature; también escribe artículos y reseñas de libros en otros medios como The Independent y The Daily Telegraph, entre otros. Ha escrito más de diez libros de divulgación científica, como Origins: The Scientific Story of Creation y Higgs: The Invention and Discovery of the God Particle. No es el primer libro suyo que aparece en Biblioteca Buridán, que también ha publicado su Guía a la realidad para principiantes.
El libro está dividido en 40 capítulos, agrupados en siete grandes partes: EL CUANTO DE ACCIÓN (7 capítulos), LA INTERPRETACIÓN DEL CUANTO (5 capítulos), EL DEBATE CUÁNTICO (5 capítulos), CAMPOS CUÁNTICOS (6 capítulos), PARTÍCULAS CUÁNTICAS (6 capítulos), LA REALIDAD CUÁNTICA (6 capítulos) y COSMOLOGÍA CUÁNTICA (5 capítulos). Me ha gustado especialmente la estructura de cada capítulo, con una primera parte a modo de presentación, escrita en cursiva, a la que le sigue el cuerpo del capítulo. Esto hace que cada uno de los 40 momentos tengan entidad propia, lo que facilita que se puedan leer casi de forma independiente.
La primera parte, EL CUANTO DE ACCIÓN, empieza con el descubrimiento de Planck en diciembre de 1900 de su "cuanto de acción". Abarca un cuarto de siglo, hasta diciembre de 1925, un periodo durante el cual los físicos asentaron los pilares de esta revolucionaria teoría. Esto comprende la hipótesis del cuanto de luz de Einstein, la teoría cuántica del átomo de Bohr, la dualidad onda-corpúsculo de Louis de Broglie, la mecánica matricial de Heisenberg, el misterioso fenómeno del espín del electrón, el principio de exclusión de Wolfgang Pauli y la mecánica ondulatoria de Schrödinger.
En la segunda parte, LA INTERPRETACIÓN DEL CUANTO, el libro profundiza en la naturaleza de la realidad a nivel cuántico, una cuestión que en algunos aspectos todavía hoy sigue abierta. Empieza por la interpretación de Max Born del significado de la función de onda de Schrödinger en 1926, continúa con los intensos debates entre Bohr, Heisenberg y Schrödinger en Copenhague sobre la realidad de los saltos cuánticos, y el desarrollo del principio de incertidumbre de Heisenberg, para terminar con la gestación en la mente de Bohr de la llamada interpretación de Copenhague, que él mismo presentó en una conferencia en la ciudad italiana de Como en septiembre de 1927.
La tercera parte, EL DEBATE CUÁNTICO, describe el debate Bohr-Einstein, uno de los desafíos intelectuales más profundos de la historia de la ciencia. Einstein, convertido ya en uno de los mayores críticos de la teoría cuántica, puso a prueba sus fundamentos por medio de una serie de experimentos mentales. El primero de ellos fue presentado durante la quinta Conferencia Solvay en octubre de 1927, para pasar luego al argumento Einstein-Podolsky-Rosen y a la famosa paradoja del gato de Schrödinger de 1935. Las réplicas de Bohr en cada caso no le van a la zaga. En medio de esta vorágine, el libro se toma un respiro para abordar la teoría cuántica-relativista del electrón de Paul Dirac, que predecía el espín y la existencia del antielectrón. Una "absoluta maravilla" según Baggott.
La cuarta parte, CAMPOS CUÁNTICOS, describe los avances de una nueva generación de físicos, como Julian Schwinger, Richard Feynman, Sin-itiro Tomonaga y Freeman Dyson, que desarrollaron la llamada electrodinámica cuántica después de la Segunda Guerra Mundial. Luego, en 1954, vino el inesperado desarrollo de la teoría cuántica de campos por parte de Cheng Ning Yang y Robert Mills. Más tarde, Sheldon Glashow, Abdus Saalam y Stephen Weinberg formularon las primeras versiones de una teoría electro-débil en 1960, y predijeron la existencia de las partículas W y Z. Fue una época de fertilidad sin precedentes en la física teórica que culminó en 1963 con la teoría de los quarks de Murray Gell-Mann y la introducción del mecanismo de Higgs en 1967.
En la quinta parte, PARTÍCULAS CUÁNTICAS, el libro se centra en los descubrimientos que han llevado al llamado Modelo Estándar de la física de partículas, gracias a unos aceleradores y colisionadores de partículas cada vez más grandes. Este modelo está formado por tres 'generaciones' de partículas de materia consistentes en leptones (electrones y neutrinos) y quarks que interactúan mediante el intercambio de partículas de fuerza -fotones, partículas W y Z y gluones de carga de color. A pesar de predecir con enorme precisión los resultados experimentales, el Modelo Estándar no incluye la gravedad, su gran asignatura pendiente.
La sexta parte, LA REALIDAD CUÁNTICA, trata de los experimentos diseñados por los físicos para reproducir la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen e intentar averiguar cuál es en última instancia la naturaleza de la realidad física. Los resultados no dejan lugar a la duda: el mundo cuántico es no local. Más aún, estos experimentos nos dicen de forma categórica que no podemos percibir la realidad 'como realmente es'. Solo podemos poner de manifiesto aspectos de una realidad empírica que depende de la naturaleza de los instrumentos que utilizamos y de las preguntas que hacemos.
En la séptima y última parte, COSMOLOGÍA CUÁNTICA, se explican los esfuerzos por fusionar las dos grandes teorías del siglo XX -la teoría cuántica y la relatividad general- en una única teoría capaz de describir todo lo que hay en el universo. Ahora mismo los dos candidatos más firmes a esta 'teoría del todo' son la teoría de supercuerdas y la gravedad cuántica de bucles, aunque en ambos casos la meta todavía está muy lejos. Como ya ha pasado con anterioridad, la física cuántica parece estar en un callejón sin salida. ¿Seremos capaces de encontrar una vez más la escapatoria del laberinto?
En definitiva, un libro imprescindible para los amantes de la física o de la historia de la ciencia. Y muy recomendable para aquellos que quieran comprender el esfuerzo intelectual realizado por la comunidad científica con el fin de entender la naturaleza del mundo subatómico. Será difícil encontrar un libro de física cuántica que, sin perder un ápice de rigor, resulte tan ameno y accesible.
RESEÑA
Hacía tiempo que no disfrutaba tanto con la lectura de un libro de física como con este de Jim Baggott. Publicado en su versión original en inglés en 2011, le debemos agradecer a Biblioteca Buridán que se haya animado a traducirla seis años después. El libro recorre los que, a juicio del autor, son los cuarenta momentos más destacados de la física cuántica durante su poco más de un siglo de existencia. Es una lectura ágil, salpicada por numerosas anécdotas, y que, aunque en la segunda parte del libro el nivel se eleva, está explicado en general de forma clara y sencilla. Esto es algo que tiene mucho mérito, teniendo en cuenta lo que se ha dicho con anterioridad de la física cuántica. Por ejemplo, el danés Niels Bohr, uno de sus fundadores, reconoció que "cualquier que no esté impactado con la mecánica cuántica es que no la ha entendido". El genial Richard Feynman fue más lejos al afirmar que "nadie entiende la física cuántica". Con estos antecedentes, no habría que desanimarse si la lectura de este libro resulta difícil por momentos.
Recordemos brevemente que la física cuántica es la física que gobierna el mundo subatómico. Allí, por extraño que parezca, el concepto de onda y partícula se diluye: las partículas se comportan como ondas y las ondas como partículas. Los fenómenos no pueden conocerse con total precisión, sino solo a través de una neblina de probabilidad y azar. Cualquier sistema puede encontrarse en una superposición de estados; un electrón que da vueltas alrededor de un núcleo atómica no está "aquí o allí", sino "aquí y allí". Y por si todo esto no fuera suficiente, más desconcertante aún es una propiedad llamada entrelazamiento. Cuando dos partículas están entrelazadas, las propiedades de una de ellas cambia al instante cuando lo hace las de la otra, por muy separadas que se encuentren entre sí. Estas son solo algunas de las sorprendentes características de una teoría que, sin embargo, es la teoría física más exitosa jamás concebida. La física cuántica es la base de numerosas aplicaciones tecnológicas, como el transistor, que se encuentra presente en prácticamente todos los aparatos electrónicos de uso diario (ordenadores, móviles, televisores, radios, etc...).
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| Jim Baggott (Susan Gerbic | CC Attibution Share Alike 4.0 international license) |
Jim Baggott (Southampton, 1957) es un científico inglés que lleva más de veinte años escribiendo libros de ciencia, historia de la ciencia y filosofía. Enamorado de la física desde niño, descartó estudiarla porque creía no tener el talento para las matemáticas que requerían; finalmente se decantó por la química física. Estudió en la Universidad de Manchester y se doctoró en la Universidad de Reading. Trabajó más de diez años en Shell para luego establecerse con su propia empresa dedicada a la formación y consultoría. Ha recibido varios galardones por su labor como investigador científico y como divulgador. Colabora de forma habitual en las revistas New Scientist y Nature; también escribe artículos y reseñas de libros en otros medios como The Independent y The Daily Telegraph, entre otros. Ha escrito más de diez libros de divulgación científica, como Origins: The Scientific Story of Creation y Higgs: The Invention and Discovery of the God Particle. No es el primer libro suyo que aparece en Biblioteca Buridán, que también ha publicado su Guía a la realidad para principiantes.
La primera parte, EL CUANTO DE ACCIÓN, empieza con el descubrimiento de Planck en diciembre de 1900 de su "cuanto de acción". Abarca un cuarto de siglo, hasta diciembre de 1925, un periodo durante el cual los físicos asentaron los pilares de esta revolucionaria teoría. Esto comprende la hipótesis del cuanto de luz de Einstein, la teoría cuántica del átomo de Bohr, la dualidad onda-corpúsculo de Louis de Broglie, la mecánica matricial de Heisenberg, el misterioso fenómeno del espín del electrón, el principio de exclusión de Wolfgang Pauli y la mecánica ondulatoria de Schrödinger.
En la segunda parte, LA INTERPRETACIÓN DEL CUANTO, el libro profundiza en la naturaleza de la realidad a nivel cuántico, una cuestión que en algunos aspectos todavía hoy sigue abierta. Empieza por la interpretación de Max Born del significado de la función de onda de Schrödinger en 1926, continúa con los intensos debates entre Bohr, Heisenberg y Schrödinger en Copenhague sobre la realidad de los saltos cuánticos, y el desarrollo del principio de incertidumbre de Heisenberg, para terminar con la gestación en la mente de Bohr de la llamada interpretación de Copenhague, que él mismo presentó en una conferencia en la ciudad italiana de Como en septiembre de 1927.
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| La paradoja del gato de Schrödinger (Doug Hatfield | CC BY-SA 3.0) |
La tercera parte, EL DEBATE CUÁNTICO, describe el debate Bohr-Einstein, uno de los desafíos intelectuales más profundos de la historia de la ciencia. Einstein, convertido ya en uno de los mayores críticos de la teoría cuántica, puso a prueba sus fundamentos por medio de una serie de experimentos mentales. El primero de ellos fue presentado durante la quinta Conferencia Solvay en octubre de 1927, para pasar luego al argumento Einstein-Podolsky-Rosen y a la famosa paradoja del gato de Schrödinger de 1935. Las réplicas de Bohr en cada caso no le van a la zaga. En medio de esta vorágine, el libro se toma un respiro para abordar la teoría cuántica-relativista del electrón de Paul Dirac, que predecía el espín y la existencia del antielectrón. Una "absoluta maravilla" según Baggott.
La cuarta parte, CAMPOS CUÁNTICOS, describe los avances de una nueva generación de físicos, como Julian Schwinger, Richard Feynman, Sin-itiro Tomonaga y Freeman Dyson, que desarrollaron la llamada electrodinámica cuántica después de la Segunda Guerra Mundial. Luego, en 1954, vino el inesperado desarrollo de la teoría cuántica de campos por parte de Cheng Ning Yang y Robert Mills. Más tarde, Sheldon Glashow, Abdus Saalam y Stephen Weinberg formularon las primeras versiones de una teoría electro-débil en 1960, y predijeron la existencia de las partículas W y Z. Fue una época de fertilidad sin precedentes en la física teórica que culminó en 1963 con la teoría de los quarks de Murray Gell-Mann y la introducción del mecanismo de Higgs en 1967.
En la quinta parte, PARTÍCULAS CUÁNTICAS, el libro se centra en los descubrimientos que han llevado al llamado Modelo Estándar de la física de partículas, gracias a unos aceleradores y colisionadores de partículas cada vez más grandes. Este modelo está formado por tres 'generaciones' de partículas de materia consistentes en leptones (electrones y neutrinos) y quarks que interactúan mediante el intercambio de partículas de fuerza -fotones, partículas W y Z y gluones de carga de color. A pesar de predecir con enorme precisión los resultados experimentales, el Modelo Estándar no incluye la gravedad, su gran asignatura pendiente.
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| La familia de partículas del Modelo Estándar (UAWiki | CC BY-SA 3.0) |
La sexta parte, LA REALIDAD CUÁNTICA, trata de los experimentos diseñados por los físicos para reproducir la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen e intentar averiguar cuál es en última instancia la naturaleza de la realidad física. Los resultados no dejan lugar a la duda: el mundo cuántico es no local. Más aún, estos experimentos nos dicen de forma categórica que no podemos percibir la realidad 'como realmente es'. Solo podemos poner de manifiesto aspectos de una realidad empírica que depende de la naturaleza de los instrumentos que utilizamos y de las preguntas que hacemos.
En la séptima y última parte, COSMOLOGÍA CUÁNTICA, se explican los esfuerzos por fusionar las dos grandes teorías del siglo XX -la teoría cuántica y la relatividad general- en una única teoría capaz de describir todo lo que hay en el universo. Ahora mismo los dos candidatos más firmes a esta 'teoría del todo' son la teoría de supercuerdas y la gravedad cuántica de bucles, aunque en ambos casos la meta todavía está muy lejos. Como ya ha pasado con anterioridad, la física cuántica parece estar en un callejón sin salida. ¿Seremos capaces de encontrar una vez más la escapatoria del laberinto?
En definitiva, un libro imprescindible para los amantes de la física o de la historia de la ciencia. Y muy recomendable para aquellos que quieran comprender el esfuerzo intelectual realizado por la comunidad científica con el fin de entender la naturaleza del mundo subatómico. Será difícil encontrar un libro de física cuántica que, sin perder un ápice de rigor, resulte tan ameno y accesible.
