Novedad: Ciencia, y un gran paso para la humanidad!!!, coordinado por Ana S. Casalvilla y Quintín Garrido

Hoy tengo el gran placer de anunciaros la publicación de un libro de divulgación científica dedicado a conmemorar los 50 años de la llegada a la Luna y en el que he tenido el honor de colaborar. 

Ciencia, y un gran paso para la humanidad!!! es un proyecto coordinado por Ana S. Casalvilla y Quintín Garrido en el que hemos participado 28 científicos y cuyo prólogo ha sido escrito nada menos que por el astronauta Michael López-Alegría. El texto está publicado bajo licencia Creative Commons y es de libre descarga en versión electrónica (es posible que próximamente exista también la opción de comprar ejemplares impresos).   

El libro se abre con una capítulo, escrito por José Manuel Grandela Durán, en el que se detalla la participación española en la misión que llevó al Apollo XI a la Luna. El resto de artículos se dividen en dos partes: una que detalla grandes pasos de la humanidad (la creación de los números, el descubrimiento de la tabla periódica o el electromagnetismo, la teoría de la evolución...) y otra que apunta a lo que pueden ser grandes pasos en el futuro próximo (la inteligencia artificial, la nanotecnología, la búsqueda de vida extraterrestre...). 

Es en esta segunda parte donde colaboro con un capítulo dedicado a lo que constituye el grueso de mi tarea de investigación en los últimos años: la computación cuántica. He intentado tratar el tema (que es fascinante pero complejo) de una forma accesible sin sacrificar (demasiado) el rigor. Ya me diréis hasta que punto he logrado el objetivo. 

Quiero aprovechar estas líneas para agradecer a Ana y Quintín el que me hayan invitado a participar en este maravilloso proyecto en tan increíble compañía y, por supuesto, por su grandísimo y desinteresado trabajo en favor de la divulgación de la ciencia. También quiero agradecer a Carmen Recio Valcarce, de IBM España, por sus gestiones para poder incluir algunas imágenes de ordenadores cuánticos en mi artículo. Y, last but not least, a todos los amigos que se ofrecieron a leer una versión preliminar de mi manuscrito, aportando valiosos comentarios y sugerencias: Esteban Bentancour, Miquel Codony, Cristina Jurado, Leticia Lara, Josep María Oriol, Ignacio F. Rúa, José Manuel Uría y muy, muy especialmente, Gisela Baños y Pedro Román, gracias a cuya ayuda mi capítulo es infinitamente mejor de lo que yo podría haber logrado por mí mismo. Por supuesto, cualquier error o imprecisión que aún persista es responsabilidad puramente mía. 

Espero que, si le dais una oportunidad al libro, os resulte tan interesante y placentero como a mí me resultó colaborar en él.

Reseña de The Particle Zoo, de Gavin Hesketh

Banda sonora de la reseña: Sugiero leer esta reseña escuchando Particle Storm, de Lights & Motion (Spotify, YouTube)

En los últimos meses he retomado con muchas ganas la lectura de libros científicos y de divulgación. Sin embargo, un problema con el que me suelo enfrentar es el de encontrar obras que tengan el nivel adecuado. Los libros de texto puros y duros suelen ser, obviamente, demasiado avanzados, y, por el contrario, los de divulgación más clásica tienden a simplificar excesivamente las cosas, prescindiendo de cualquier tipo de formalismo o expresión matemática y utilizando las mismas manidas metáforas una y otra y otra vez. 

Afortunadamente, The Particle Zoo, de Gavin Hesketh, es una muy agradable excepción a esta última tendencia. Se trata de un libro de divulgación que no rehuye los elementos formales, sino que los presenta de forma simplificada pero completamente rigurosa, sin miedo de dejar caer una fórmula matemática aquí y allá. Además, reduce las alegorías y comparaciones al mínimo, llamando a las cosas por su nombre e identificando claramente lo que son descripciones aproximadas y lo que son conceptos científicos precisos.

El objetivo de The Particle Zoo es servir de introducción al modelo estándar de la física de partículas, la teoría científica que estudia las partículas subatómicas, y lo consigue con creces. El mejor halago que le puedo hacer a esta obra es que con ella he aprendido muchísimo y, aunque evidentemente no he convertido un experto en física de partículas en la semana que he tardado en leerlo, ahora tengo muchísimo más clara la imagen global de ese zoológico de fermiones y bosones que constituye la base de nuestro mundo físico. 

Hesketh mantiene, durante todo el libro, un perfecto equilibrio entre la introducción de conceptos físicos, la explicación de los conceptos históricos en los que se produjeron los avances y descubrimientos principales y la realización práctica de los experimentos que se utilizan para confirmar (o refutar) las predicciones teóricas. Así, tras un breve prólogo que motiva el resto de capítulos, el autor comienza exponiendo el uso de los diagramas de Feynman para la representación de las interacciones entre partículas, un elemento que será fundamental a lo largo de toda la obra.

Poco a poco, se van explorando las tres fuerzas fundamentales que estudia el modelo estándar (la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil) y las distintas partículas asociadas a ellas: quarks, fotones, neutrinos... hasta llegar, por supuesto, al bosón de Higgs. En todos los casos, las explicaciones de Hesketh están estupendamente medidas; el lenguaje es conciso, pero sumamente preciso y muy clarificador. Además, cada nuevo concepto se va apoyando y asentando sobre los anteriores, con lo que el resultado final es tremendamente sólido y está perfectamente cohesionado. En especial, los capítulos dedicados a la fuerza nuclear débil son, sin duda, los mejores que he leído sobre el tema. Confieso que nunca había entendido muy bien su acción y la función de los bosones W, y ahora me ha quedado bastante más claro. 

La única pega que le puedo poner a The Particle Zoo es que en los capítulos finales se traiciona un poco a sí mismo. Si hasta llegar a los neutrinos la tónica predominante había sido la de explicar cada pequeño detalle de forma concisa pero completa, en el último tramo Hesketh comienza a tener un poco más de prisa y opta por ofrecer un panorama a vista de pájaro. El libro pierde entonces un poco de su personalidad y se asemeja a otras muchas obras de divulgación al uso. Es cierto que los temas tratados son mucho más especulativos (la materia oscura o la búsqueda de la super-simetría, por ejemplo), pero la falta de esos detalles que hacían que los conceptos encajaran tan bien unos con otros se nota en demasía. No es que los conceptos estén mal explicados, pero les falta la profundidad de los primeros capítulos.

Aún así, The Particle Zoo es un libro que he disfrutado enormemente y con el que, como decía arriba, he aprendido muchas cosas nuevas. Lo recomiendo a cualquier persona interesada en conocer cómo funciona el mundo subatómico y que no tenga miedo a encontrarse de vez en cuando alguna fórmula matemática y a pararse un ratito a pensar sobre algún concepto un poco más abstracto de lo habitual.       

Reseña de Lost in Math, de Sabine Hossenfelder

Banda sonora de la reseña: Sugiero leer esta reseña escuchando Lost in the Beauty, de The Cainfields (Spotify)

De un tiempo a esta parte, he vuelto a incorporar en mis lecturas los libros de ensayo y divulgación científica, disminuyendo un poco mi ingesta de fantasía y ciencia ficción. Por ello, y puesto que algunas personas por Twitter me lo han pedido, iré publicando de vez en cuando en el blog algunas reseñas de libros científicos que espero resulten de vuestro interés. 

El primero que os traigo es Lost in Math, de Sabine Hossenfelder, una muy recomendable obra que se pone a la venta esta misma semana. En ella, la autora ataca varios temas que, personalmente, me parecen muy atractivos. Por un lado, pone de manifiesto la crisis por la que pasa la física actual debido a la ausencia de evidencia que corrobore teorías tan populares como la supersimetría y a la creciente dificultad de realizar experimentos que puedan discriminar entre las distintas alternativas, cada vez más abstractas, que pugnan por unificar la física cuántica y la relatividad general. Por otro, explora las interacciones entre física, matemáticas y filosofía y los problemas que pueden surgir cuando se diluyen las fronteras entre ellas, como bien ejemplifican los siguientes párrafos:

It took twenty-five years from the prediction of the neutrino to its detection, almost fifty years to confirm the Higgs boson, a hundred years to directly detect gravitational waves. Now the time it takes to test a new fundamental law of nature can be longer than a scientist’s full career. This forces theorists to draw upon criteria other than empirical adequacy to decide which research avenues to pursue. Aesthetic appeal is one of them.

(...)

When asked to judge the promise of a newly invented but untested theory, physicists draw upon the concepts of naturalness, simplicity or elegance, and beauty. These hidden rules are ubiquitous in the foundations of physics. They are invaluable. And in utter conflict with the scientific mandate of objectivity.

El libro se convierte así en una cruzada por desterrar los criterios subjetivos de la investigación científica, algo que Hossenfelder lleva a cabo de forma magnífica. La autora comienza exponiendo la extendida creencia de que las teorías físicas deben ser "hermosas", algo que desmonta rápida y certeramente sin más que echar un poco la vista atrás: 

And not only does the history of science thrive with beautiful ideas that turned out to be wrong, but on the upside we have the ugly ideas that turned out to be correct.

Esta primera parte del libro es, simplemente, excelente y justifica por sí misma la lectura de la obra, no sólo por el contenido del certero análisis de Hossenfelder, sino por el estilo del mismo, que derrocha ironía y frases demoledoras:

After evidence forced him to give up the beautiful polyhedra, Kepler, in later life, became convinced that the planets play music along their paths. In his 1619 book Harmony of the World he derived the planet’s tunes and concluded that “the Earth sings Mi-Fa-Mi.” It wasn’t his best work.

De hecho, el texto está plagado de auténticos "zascas" y Hossenfelder reparte estopa a diestro y siniestro sin demasiados reparos ni miramientos. He subrayado muchísimos pasajes y, aunque no voy a reflejarlos todos aquí, sí que me gustaría, al menos, mostraros algunos para que os hagáis una idea de lo que os podéis esperar de Lost in Math:

Is it really any weirder to believe everything is made of qubits than of strings or loops or some 248-dimensional representation of a giant Lie algebra? How patently absurd it must appear to someone who last had contact with physics in eleventh grade that people get paid for ideas like that. But then, I think, people also get paid for throwing balls through hoops.

(...)

You’d think that scientists, with the professional task of being objective, would protect their creative freedom and rebel against the need to please colleagues in order to se- cure continued funding. They don’t.

(...)

The search for dark matter particles began as an afterthought: experimentalists working with a detector originally developed to catch neutrinos reported in 1986 on the first “interesting bounds on galactic cold dark matter and on light bosons emitted from the sun.” In plain English, “interesting bounds” means they didn’t find anything. 

Various other neutrino experiments at the time also obtained interesting bounds.

(...)

There's a lesson to be learned here I think: if you pile up enough of it, even shit can look beautiful. 

Todas estas reflexiones están, en su mayor parte, intercaladas entre las entrevistas que Sabine Hossenfelder realiza a físicos como Steven Weinberg, Franck Wilczek, Nima Arkani-Hamed o Garrett Lisi (el famoso "científico surfero"). Estas conversaciones sirven para dar una visión global bastante acertada del panorama de la investigación puntera actual en física teórica, aunque he decir que en la parte final llegan a hacerse ligeramente repetitivas (uno de los pocos problemas que he encontrado con el libro). 

Aunque Lost in Math no es el típico libro de divulgación centrado en exponer en términos llanos conceptos científicos (no encontraréis aquí, ¡afortunadamente!, la enésima descripción del experimento de la doble rendija), Hossenfelder no renuncia a dar explicaciones de fenómenos puntuales cuando lo considera necesario, y lo hace siempre con claridad y exactitud, como, por ejemplo, cuando habla de las dificultades de unificar relatividad general y mecánica cuántica: 

The origin of the contradiction is that general relativity is not a quantum theory but nevertheless must react to matter and radiation, which have quantum properties. According to the standard model, an electron, for example, can be in two places at once because it is described by a wave function. And according to general relativity, the mass of the electron curves space-time around it. But around which location? General relativity cannot answer this question, since its curvature doesn’t have quantum properties and can’t be in two places at once.

En este sentido, el libro puede ser leído por cualquier persona interesada en el tema, pero se trata de una obra más cercana al ensayo metacientífico que a la divulgación científica propiamente dicha. Por ello, quizá resulte más atractivo para aquellas personas que tengan al menos un conocimiento somero de los temas tratados (sin necesidad, ni mucho menos, de ser un experto en la materia). 

En cuanto a las conclusiones, la obra termina de una forma un tanto abrupta. Hossenfelder hace un grandísimo trabajo exponiendo los problemas de la física actual y cómo muchas de las teorías propuestas se alejan sin remedio del campo de lo comprobable empíricamente para adentrarse en el reino de las matemáticas puras. También hace un buen análisis de las causas de estos problemas, tanto a nivel puramente científico como a nivel social. Pero, para mi gusto, se queda un poco corta en apuntar nuevas direcciones que puedan ayudar a resolver estas dificultades. Es verdad que hay un apéndice con algunos consejos de "buenas prácticas", pero me han parecido demasiado etéreos y no suficientemente contundentes.

Este es la principal pega que le pongo a una obra que, por lo demás, es prácticamente impecable. Amena, rigurosa, incisiva, mordaz, inteligente y divertida. Poco más se le puede pedir a un libro de este estilo, por lo que lo recomiendo casi sin reservas.