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"Las nuevas opiniones suelen aparecer al principio como bromas o chistes, luego como blasfemias y traiciones, más tarde como cuestiones abiertas a la discusión y finalmente como verdades establecidas."

George Bernard Shaw

En este número algo apresurado, presentamos como pensador del mes a Neil Turok, físico, matemático y cosmólogo sudafricano que con su teoría del "universo cíclico" (ya en la fase de "cuestiones abiertas a la discusión") acapara la atención de los medios científicos este último mes. Presentamos también un artículo de Paul Bloom y Deena Skolnick Weisberg, sobre las reticencias a determinadas ideas científicas que nos ha parecido de gran interés. Dos libros sobre física, emergencia y cosmología redondean nuestra propuesta del mes.

Una vez más, nuestro objetivo no es otro que proporcionaros nuevos temas de conversación, y como siempre, si deseáis hacer alguna aportación, o comentario o dejar de recibirlo, podéis dirigiros a complejidad@bioef.org.

Neil Turok

"¿Y si la edad de nuestro universo fuese superior a la que se pensaba? ¿Y si se encontrase en un ciclo sin fin y conociese cada mil millones de millones de años un nuevo "big bang"? Entonces, según un estudio aparecido el día 5 de mayo en la revista Science, se resolvería el problema de la constante cosmológica...

¿Y si nuestro universo hubiese conocido Big Bang y Big Crunch? ¿Un universo en un bucle infinito? Si se cree lo que dicen Paul Steinhardt y Neil Turok, de las universidades de Princeton en New Jersey y de Cambridge en Inglaterra respectivamente, el universo que conocemos hoy en día está dentro de un bucle de mil millones de años, formando parte de un ciclo en el curso del cual se suceden Big Bang y Big Crunch. "Desde los años sesenta, se piensa que el "big bang" es el punto de partida porque las leyes físicas no cuadran", explica Turok. Pero, según él, las ecuaciones de la teoría de cuerdas permiten aceptar la existencia del tiempo antes del Big Bang...

Si este modelo cíclico desarrollado por Paul Steinhardt y Neil Turok es tan interesante es, sobre todo, porque aporta una solución original al problema de la constante cosmológica.

Considerando que el universo era estático, Albert Einstein había introducido en sus ecuaciones la constante cosmológica para contrapesar la expansión del universo. Así, dos fuerzas opuestas habrían actuado sobre la expansión original procedente del "big bang": de una parte, la gravitación, tendente a frenar; de otra parte, la constante cosmológica actuando como una fuerza repulsiva.

En 1996, la comunidad científica descubría que la expansión del universo se aceleraba. La constante cosmológica, describiendo una fuerza de repulsión, había aparecido como la mejor explicación de esta aceleración. Sin embargo, su valor medido en cosmología era 10120 veces inferior a la prevista por la física de partículas.

¿A qué se debía tal diferencia? En los años ochenta, los investigadores habían emitido la hipótesis de que la constante cosmológica había podido decrecer a lo largo del tiempo, a partir del valor previsto por la física de partículas y alcanzando la que se conoce actualmente. Pero trabajos complementarios habían demostrado que, en ese caso, la constante habría debido disminuir durante un tiempo claramente superior a 14 mil millones de años. Simplemente inconcebible, habida cuenta de la edad de nuestro universo estaría estimada en cerca de 14 mil millones de años.

Paul Steinhardt y Neil Turok lanzan la hipótesis de que el universo está atrapado en un bucle infinito y que, con cada nuevo Big Bang, los contadores de materia y de radiación se ponen a cero mientras que el valor de la constante cosmológica se mantiene. Esta diminuye a lo largo de ciclos experimentando variaciones cuánticas sucesivas. Los cálculos de los físicos demuestran que cuanto mayor es el valor de la constante, más rápidas son las transiciones, mientras que cuanto menor es, más lentamente varía. Así nos hallaríamos en un período en que la constante cosmológica es muy débil y emplea un tiempo extremadamente largo en modificarse.

Sin duda las opiniones sobre este modelo cíclico están divididas. Pero los autores del artículo publicado el día 5 de mayo en la revista Science piensan que su hipótesis es verificable. Por una parte, su hipótesis predice que el "big bang" ha emitido ondas gravitacionales en el espacio. Por otra parte, la disminución de la energía del vacío requiere un nuevo tipo de partículas fundamentales llamadas "axiones", las cuales deben ser detectables.

De entrada, una explicación como ésta de la paradoja de la constante cosmológica puede parecer un poco radical. Pero, como subraya Sean Caroll de la Universidad de Chicago, la mayoría de las soluciones menos extremas ya han sido consideradas... y rechazadas"

Notre Univers a-t-il connu plusieurs big-bangs? Artículo de Christophe Olry en Futura Sciences.

Neil Geoffrey Turok es catedrático de Física Matemática (1967) en la Universidad de Cambridge. Nació en 1958 en Johannesburgo África del Sur, hijo de Mary y Ben Turok, activistas del movimiento anti apartheid y del African National Congress.

Tras graduarse en el Churchill College, en Cambridge, Neil se doctoró por el Imperial College, de Londres, bajo la supervisión del Profesor David Olive, uno de los creadores de la teoría de las supercuerdas. Tras una estancia postdoctoral en Santa Bárbara fue investigador asociado del Fermilab, de Chicago. En 1992 recibió la medalla James Clerk Maxwell, galardón del Institute of Physics por sus contribuciones a la física teórica. En 1994 fue nombrado profesor de Física de la Universidad de Princeton, desde donde se trasladó a su puesto actual en 1997.

Turok ha trabajado en numerosas áreas de la física matemática y la física del universo temprano y los orígenes del mismo, centrándose en las pruebas que aporta la observación a la física fundamental en cosmología. En los primeros noventa su grupo planteó que la polarización y las anisotropías de temperatura de la radiación cósmica de fondo, deberían estar correlacionadas, predicción que ha sido confirmada al detalle por recientes medidas de precisión del satélite WMAP. Desarrollaron también una prueba clave para la presencia de la constante cosmológica, también confirmada recientemente. Turok y sus colaboradores desarrollaron la teoría de la "inflación abierta". Con Stephen Hawking, desarrolló más tarde lo que se llamó soluciones instanton de Hawking-Turok que de acuerdo a las propuestas "no limitadas", de Hawking y James Hartle, podían describir el nacimiento de un "universo inflacionario".

Más recientemente con Paul Steinhardt de Princeton, Turok ha venido desarrollando un modelo cíclico del universo en el que el big-bang se explica como una colisión entre dos "mundos brana" en el contexto de la Teoría M. Las predicciones de este modelo coinciden con los datos disponibles actualmente sobre el universo, pero existen diferencias muy interesantes con las predicciones de la teoría de la inflación cósmica que deberían ser comprobadas en futuros experimentos.

En 2003, el Profesor Turok fundó el African Institute for Mathematical Sciences en Muizenberg, África del Sur, un centro educativo de postgrado que apoya el desarrollo de las matemáticas y la ciencia a través de toda África.

"En los últimos años, la búsqueda de las leyes fundamentales de la naturaleza nos han obligado a pensar en el big-bang mucho más en profundidad. De acuerdo a nuestras mejores teorías (la teoría de cuerdas y la teoría M) todos los detalles de de las leyes de la física están determinados por la estructura del universo; específicamente por la forma en que se colocan diminutas, rizadas dimensiones extra del espacio. Es una imagen preciosa: la física de partículas en sí misma es ahora simplemente otro aspecto de la cosmología. Pero..., si queremos entender por qué esas dimensiones extra están dispuestas de esa manera y no de otra, tenemos que entender el big-bang, porque de ahí es de donde procede todo..."

De The Cyclic Universe, entrevista con Neil Turok, publicada en Edge 211 del 17 de mayo.

Algunos de sus artículos recientes:

• "Stringy corrections to a time-dependent background solution of string and M-Theory"
• "Primordial Black Hole Baryogenesis"
• "Generating Ekpyrotic Curvature Perturbations Before the Big Bang"
• "Colliding Branes in Heterotic M-theory"
• "Solution of a Braneworld Big Crunch/Big Bang Cosmology"
• "Controlling Chaos through Compactification in Cosmological Models with a Collapsing Phase"

En colaboración una vez más con Paul Steinhardt, acaba de publicar (29 de mayo) el libro "Endless Universe: Beyond the Big Bang" en el que desarrollan la teoría del universo cíclico que ha provocado un interés excepcional en el mundo de la cosmología.

Una ilustración animada de su teoría puede encontrarse aquí. (precisa shockwawe ).

Las resistencias a la ciencia

"La principal fuente de resistencia a las ideas científicas se encuentra en lo que los niños saben antes de su primer contacto con la ciencia. Durante las últimas décadas de la psicología del desarrollo se puso en evidencia el hecho de que los seres humanos no son "hojas en blanco", no son "tabulas rasas", todo lo contrario, ya que incluso los niños de un año poseen una comprensión rica tanto del mundo físico ("física naïve") como del mundo social ("psicología naïve"). Los bebés saben que los objetos son sólidos, que perduran en el tiempo incluso mientras se encuentran fuera de la vista, saben que se caen al suelo si no tienen un soporte, y que no se mueven a menos que alguien actúe sobre ellos. También comprenden que la gente se mueve de forma autónoma en relación a los acontecimientos sociales y físicos, que actúa y reacciona de acuerdo con sus objetivos, y que responde con emociones adecuadas a cada situación.

Estas intuiciones otorgan a los niños una ventaja a la hora de comprender y aprender sobre los objetos y la gente. Sin embargo estas mismas intuiciones chocan a veces con los descubrimientos científicos sobre la naturaleza del mundo, haciendo que ciertos hechos científicos resulten difíciles de comprender. Como dijo Susan Carey una vez, el problema de enseñar ciencia a los niños se encuentra "no en aquello de lo que el alumno carece, sino en aquello que el alumno posee, es decir los marcos conceptuales alternativos que utiliza para comprender los fenómenos tratados por las teorías que nosotros estamos intentando enseñar...

...nuestra psicología intuitiva también contribuye a la resistencia a la ciencia. Una predisposición significativa es que los niños normalmente ven el mundo en términos de creación y propósito. Por ejemplo, los niños de cuatro años insisten en que todo tiene un propósito, incluso los leones ("estar en el parque zoológico") y las nubes ("llover"), lo que Deborah Kelemen ha llamado "teleología promiscua." Además, cuando se les pregunta acerca del origen de los animales y la gente, los niños tienden espontáneamente a proporcionar y preferir explicaciones creacionistas.

De la misma forma que las intuiciones de los niños sobre el mundo físico hace que les sea difícil aceptar que la tierra es redonda, sus intuiciones psicológicas sobre el agente ("agency") y la creación hacen difícil que acepten los procesos de la evolución...

...Uno de los aspectos más interesantes de nuestra psicología del sentido común es, sin duda, el dualismo; la creencia que la mente es básicamente diferente al cerebro, una creencia ésta última que los niños adquieren de manera natural. Los niños preescolares tienen claro que el cerebro es responsable de algunos aspectos de la vida mental, sobre todo aquellos que implican trabajo mental deliberativo, como por ejemplo solucionar problemas matemáticos. Sin embargo, los preescolares también creen y manifiestan que el cerebro no está implicado en muchas otras actividades, tales como fingir ser un canguro, amar a su propio hermano, o cepillarse los dientes. Asimismo, si se les dice que se ha trasplantado el cerebro de un chico a un cerdo, creen que se obtiene un cerdo muy inteligente, pero uno con creencias y deseos propios de cerdo. Por lo tanto, para los niños pequeños, gran parte de la vida mental no está relacionada con el cerebro..."

Why do some people resist science? Es un artículo muy recomendable de Paul Bloom psicólogo de la Universidad de Yale, autor de Descartes Baby, (Arrow Books, 2005) y Deena Skolnick Weisberg doctorando de la misma Universidad, publicado el último número de Edge, y que es una versión modificada del que publicaron en Science del 18 de mayo con el título "Childhood origins of adult resistance to science",

 

Anakin Skywalker: ¿Trastorno borderline, bipolar o narcisista?

"Anakin Skywalker, alias Darth Vader, sufre un trastorno mental controvertido y podría beneficiarse de unas sesiones de sofá en la consulta de un terapeuta, ha afirmado un grupo de investigadores esta semana. "Sufre y padece un trastorno mental" afirma el Dr. Eric Bui, psiquiatra de Toulouse en Francia, en un artículo que ha escrito en colaboración, en el que afirma que uno de los más heroicos y malvados caracteres de la Guerra de las Galaxias padece un trastorno borderline de la personalidad..."

Un artículo de Randy Dotinga en Wired del 24 de mayo.

 

Obtener agua de un poco de aire

Aqua Sciences, consigue obtener agua del aire con tal de que contenga un 14% de humedad, con lo que revoluciona la tecnología y consigue 600 galones (2271 l.) de agua diarios por máquina.


En Dune, las Bene Gesserit han hecho ya algunos encargos...

 

Como auténticas personas

Ahora que los gatos empiezan a ir en autobús al "fish and chips" del centro comercial, quizás habría que empezar a pensar en reeducar a algunos ludópatas de alto standing y cánidos poco respetuosos con el descanso de sus vecinos.

 

Un universo diferente. La reinvención de la física en la Edad de la Emergencia

de Robert B. Laughlin

Los notables avances científicos del siglo XX llevaron a muchos a sostener la tesis según la cual la ciencia ha terminado. El "fin de la ciencia" -para utilizar una expresión que se ha popularizado- sería consecuencia, justamente, de su éxito: nada verdaderamente importante quedaría por descubrir después de la mecánica cuántica, la relatividad, el big bang o la biología evolutiva. En 'Un universo diferente', el Premio Nóbel de Física Robert B. Laughlin sostiene que no sólo no hemos llegado al fin de la ciencia, sino que ni siquiera estamos cerca. La única frontera que hemos alcanzado, dice el autor, es la de cierto tipo de pensamiento reduccionista. Si en lugar de buscar teorías últimas o definitivas observamos el mundo de las propiedades emergentes -es decir, las propiedades que surgen de la organización de grandes cantidades de átomos-, los misterios más indescifrables se vuelven comprensibles. Laughlin da incluso un paso más: en realidad, las leyes fundamentales de la física -las del movimiento de Newton o las de la mecánica cuántica, por ejemplo- son emergentes, en tanto son propiedades de grandes cantidades de materia, y cuando se examina de cerca su exactitud ésta desaparece.

'Un universo diferente' nos propone un viaje a un mundo en el que el vacío del espacio no está vacío, sino constituido por una clase particular de materia sólida, el sonido tiene partículas cuantizadas como las de la luz, las fases de la materia no son tres sino muchas más, los metales tienen las propiedades de los líquidos y el helio superfluido se asemeja a los sólidos. Se trata de un mundo repleto de fenómenos naturales que no se han descubierto todavía. Y lo más sorprendente es que no es otro que el mundo en que vivimos. 'Un universo diferente' es un libro fascinante en el que los lectores descubrirán un mundo nuevo, misterioso y bello a la vez, escrito con extraordinaria claridad y con magnífico sentido del humor.

Roald Hoffmann, Premio Nóbel de Química, lo califica de "Divertido, mordaz y provocador a la vez, este maravilloso libro nos proporciona una teoría plausible y humana, que se ubica en las antípodas de la arrogancia del reduccionismo."

George Whitesides, de la Universidad de Harvard opina:"Este libro es absolutamente encantador. Escrito con un estilo apasionante, alegre e irreverente, cuenta un conjunto de divertidas anécdotas. También explica cómo el extraño mundo de los comportamientos cuánticos se combina con la experiencia cotidiana familiar, y lo hace mejor que cualquier otro libro que haya leído sobre el tema."

 

Biografía del Universo

de John Gribbin

Este libro consigue la extraordinaria hazaña de hacer la cosmología accesible a todos. John Gribbin sobrevuela las últimas fronteras de descubrimiento científico para decirnos qué es lo que realmente sabemos de la historia del universo y cuáles son las cosas que sólo creemos saber. A lo largo del camino, describe como comenzó el universo y cómo era entonces, cómo se desarrolló a través del tiempo y qué fue lo que surgió para sostener el conjunto.

El autor describe de dónde surgieron sus elementos, cómo se formaron las estrellas y las galaxias; y, dentro de nuestro sistema solar, la historia de cómo surgió la vida. Una vez que ha explicado nuestro conocimiento del universo hasta hoy día, Gribbin mira hacia el futuro y muestra cómo podría continuar el viaje. ¿Terminará la historia del universo con el Big Crunch ("gran colapso") o el Big Rip ("gran desgarramiento") o acaso el planeta Tierra será colisionado por algún impacto del espacio antes de que nosotros podamos averiguarlo?