‘Diez patrones que explican el universo’ de Brian Clegg

Brian Clegg ha escrito muchos libros de divulgación científica sobre astrofísica, cosmología, matemáticas y otros temas. Diez patrones que explican el universo está dirigido al lector general interesado en los principios fundamentales del mundo físico y biológico.

El libro sigue diez patrones principales en el mundo de la física, la química, la biología, las matemáticas y la climatología. Esta colección profusamente ilustrada, llena de diagramas vectoriales y fotografías, está destinada a cualquier persona interesada en los detalles científicos de los fenómenos naturales que suelen aparecer en los titulares de las noticias pero que no se discuten de una manera científicamente orientada per se. Una comprensión de nivel universitario de física y matemáticas podría ser útil para seguir la primera mitad del libro, a pesar de mis limitaciones, es una lectura interesante.

Clegg nos lleva a través de los interesantes patrones estudiados para comprender el fondo cósmico de microondas, que es la firma de calor residual que quedó en el universo desde el evento del Big Bang. Se analiza el papel de la sonda de anisotropía de microondas de Wilkinson (WMAP) y el Explorador de fondo cósmico (COBE) en la observación de estos patrones que se colocan en los puntos de Lagrangian (descritos simplemente como posiciones en el espacio donde los objetos enviados allí tienden a quedarse quietos) en el espacio. Detalles como el propósito de colocar satélites en los puntos de Lagrange son fácilmente accesibles a través de las ricas ilustraciones de este libro. Esto hace que valga la pena explorar la sección de física y química del libro.

Diagramas de Minkowski

Como aprendiz novato de física cuántica durante los últimos años, encontré muy interesante el concepto y la visualización de los diagramas de Minkowski. Aunque he leído algunos libros que ayudan a desentrañar su complejidad (muy recomendable el excelente libro de ‘Perplejidades cuánticas de Javier Jaquotot), quien hace que los conceptos abstractos sean fácilmente comprensibles para las personas que no tienen formación en física superior. Siempre es agradable hacerse con textos que mejoran tus conceptos abstractos. Los diagramas de Minkowski son gráficos bidimensionales que muestran eventos que tienen una dimensión espacial y una dimensión temporal. Entonces, un diagrama de espacio-tiempo es un diagrama de Minkowski. Clegg va más allá de diagramas de espacio-tiempo sencillos a diagramas de espacio-tiempo más complejos como los diagramas de Penrose-Carter. Las líneas en este espacio 2D se encogen o “crujen” a medida que las distancias crecen. A mayor distancia, más cortas se vuelven las líneas. De esta manera, puede representar «infinitos» en dos dimensiones. 

Electrodinámica cuántica y los diagramas de Feynman

También vemos los principios básicos de la electrodinámica cuántica y los diagramas de Feynman. Explicar los diagramas de Feynman a un lector general muestra una asombrosa capacidad para comunicar principios científicos básicos. Este es el mayor logro de este libro. Se produce una visita al LHC y el significado real de «Bosón de Higgs» en términos de qué experimentos se llevan a cabo en el CERN y cómo se analizan los datos para saber la presencia de una partícula subatómica es bastante agradable de leer (también recomendable el didáctico y accesible ‘Desayuno con partículas: la ciencia como antes nunca se ha contado‘ de Sonia Fernández-Vidal). Incluso los periodistas y escritores de renombre a veces pueden proyectar frases como «partícula de Dios» que simplemente confunden el proceso científico involucrado en el descubrimiento para el lector general como nosotros.

Evento de bosón de Higgs candidato a partir de colisiones entre protones en el detector CMS en el LHC. A partir de la colisión en el centro, la partícula se descompone en dos fotones (líneas discontinuas amarillas y torres verdes) (Imagen: CMS/CERN

Los entusiastas de la química tendrán que ver los patrones de nuestra tabla periódica en este libro. Y qué delicia es ver las tablas de períodos alternativos aquí. Vea a continuación la tabla periódica espiral 2D de Theodor Benfey que incluye con éxito los lantánidos y los actínidos.

La tabla periódica de Theodor Benfey 

En la tabla periódica de Theodor Benfey, los elementos forman una espiral bidimensional, partiendo del hidrógeno y plegándose alrededor de dos penínsulas, los metales de transiciónlos lantánidos y los actínidos.

Teoría de números y nudos en matemáticas

La segunda mitad del libro tiene introducciones a la teoría de números y nudos en matemáticas. Un nudo en matemáticas es un bucle cerrado que no se corta a sí mismo y que no se puede abrir en tres dimensiones. Las primeras ideas fueron propuestas por Lord Kelvin, quien pensó que los átomos eran bucles de vórtice con diferentes composiciones químicas que constaban de diferentes combinaciones de nudos. Se menciona una biografía interesante sobre Emmy Noether (1882-1935). Fue una de las principales matemáticas de su tiempo y presentó teorías de anillos y campos de geometría algebraica. Sus contribuciones en física y matemáticas son en gran medida oscuras en los libros de ciencia y tecnología en general. Trabajó en estrecha colaboración con David Hilbert quien la invitó a unirse al departamento de matemáticas de Göttingen en 1915. En ese momento estaban trabajando para comprender la teoría de la relatividad general de Einstein.

Tipos de nudos matemáticos y su notación. En la notación de Alexander-Briggs, un nudo está etiquetado por su número de cruce y el subíndice es un índice para cada nudo de ese número de cruce.

Los capítulos finales son excursiones breves y superficiales en cladogramas, árboles filogenéticos en estudios evolutivos, estructuras de ADN y superestructuras que no son tan interesantes como la primera mitad principal del libro. Este podría ser mi sesgo como biólogo porque personalmente no había nada nuevo que aprender. Además, hay textos mucho mejores para visualizar la topología del ADN. 

Diez patrones que explican el universo no defrauda. Es una lectura rápida y visualmente agradable para un buen fin de semana de inmersión en la ciencia, especialmente si te interesan las complejidades de la astrofísica, la cosmología y las matemáticas.

Foto de Pixabay

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