◊ Lecturas recomendables José Miguel Zamarro

SEIS NÚMEROS NADA MÁS. Martin Rees
Estamos formados por unos 1028 a 1029 Átomos, nuestra galaxia contiene unas 1011 estrellas, y hay al menos tantas galaxias como estrellas hay en la nuestra, el universo está formado por unos 1080 átomos.

1036
La fuerza de la gravedad es aproximadamente 1036 veces más débil que las fuerzas eléctricas que gobiernan el mundo microscópico.

0,007
La masa del núcleo de un átomo de helio es solamente el 99,993 por ciento de la masa de los dos protones y dos neutrones que lo forman. El 0,007 por ciento restante se emite, en su mayor parte, en forma de calor.

Ω
Relación entre la densidad existente en la actualidad y la densidad crítica a partir de la cual la fuerza de la gravedad sería capaz de frenar la expansión y pasar a una situación de contracción del universo.

λ
Constante cosmológica.

Q
Relación entre la cantidad de energía necesaria para romper y dispersar los cúmulos y supercúmulos y la energía de su masa en reposo (mc2).

D
Número de dimensiones espaciales de nuestro universo.


Dioses, Tumbas y Sabios. C.W. Ceram
Una lectura apasionante de descubrimientos arqueológicos, que desvelan cuatro eras de la civilización, Troya, los tesoros aztecas, el Valle de los Reyes, la tumba de Tutankamón, Pompeya, Nínive

LOS TRES PRIMEROS MINUTOS DEL UNIVERSO. STEVEN WEINBERG
Editado por vez primera en 1977, este libro es una descripción del los primeros momentos del universo, desde una centésima de segundo después del “comienzo”, con una temperatura de 100.000 millones de grados Kelvin, hasta los 900 millones de grados Kelvin al cabo de tres minutos y cuarenta y seis segundos.

3 EL FONDO DE RADIACIÓN CÓSMICA DE MICROONDAS
“... El Universo nunca ha estado en perfecto equilibrio térmico, pues a fin de cuentas se está expandiendo. Sin embargo, durante el período primitivo, cuando el ritmo de dispersión o absorción de las partículas individuales era mucho más veloz que el de la expansión cósmica, podrá considerarse que el Universo evolucionaba <<lentamente>> de un estado de equilibrio térmico casi perfecto a otro.
     Es fundamental para la argumentación de este libro que el Universo haya pasado alguna vez por un estado de equilibrio térmico.”

4 RECETA PARA UN UNIVERSO CALIENTE
“...
      El proceso por el cual se produce materia a partir de la radiación puede comprenderse mejor en términos de la concepción cuántica de la luz. Dos cuantos de radiación, o fotones, pueden chocar y desaparecer, mientras toda su energía y momento van a la producción de dos o más partículas materiales. (Este proceso es realmente observado de manera indirecta en los actuales laboratorios de física nuclear de altas energías). Pero la teroría especial de la relatividad de Einstein nos dice que una partícula material, aunque esté en reposo, tiene una cierta ” <<energía en reposo>> dada por la famosa fórmula E = m c2. (Aquí c es la velocidad de la luz. Ésta es la fuente de energía liberada en las reaciones nucleares, en las cuales se aniquila una fracción de la masa de los núcleos atómicos). Luego, para que dos fotones produzcan dos partículas materiales de masa m en un choque frontal, la energía de cada fotón debe ser al menos igual a la energí,a en reposo, m c2, de cada partícula
      ... tenemos que conocer la energía característica de los fotones individuales en el campo de radiación. Se la puede estimar bastante bien para nuestros fines usando una sencilla regla práctica: para hallar la energía característica de un fotón, sencillamnte hay que multiplicar la temperatura de la radiación por una constante fundamntal de la mecánica estadística llamada la constante de Boltzmann.
      Vimos que para producir partículas materiales de masa m en colisiones entre fotones, la energía característica de los fotones tiene que ser al menos igual a la energía m c2 de las partículas en reposo. Puesto que la energía característica de los fotones es la temperatura por la constante de Boltzmann, se sigue de esto que la temperatura de la radiación tiene que ser al menos del orden de la energía en reposo, m c2, dividida por la constante de Boltzmann. Esto es, para cada tipo de partícula material hay un <<umbral de temperatura>>, dado por su energía en reposo m c2 dividida por la constante de Boltzmann, que es menester alcanzar para que sea posible crear partículas de ese tipo a partir de la energía de radiación.”

5 LOS TRES PRIMEROS MINUTOS
“...
      PRIMER FOTOGRAMA. La temperatura del Universo es de 100.000 millones de grados Kelvin (1011 K)
...
      Las partículas abundantes son aquellas cuyos umbrales de temperatura están por debajo de los 1011 K, y son el electrón y su antipartícula, el positrón, y desde luego las partículas sin masa, fotones, neutrinos y antineutrinos. .”


COLAPSO. Jared Diamond
Porqué unas sociedades perduran y otras desaparecen

"... la isla de Pascua: sus gigantescas estatuas de piedra (denominadas moaí) y las plataformas de piedra (denominadas ahu) sobre las que descansaban. Se han contabilizado unos trescientos ahu", de los cuales muchos eran pequeños y carecían de moaí pero aproximadamente ciento trece sí tienen moaí, y veinticinco eran especialmente grandes y elaboradas."
"El dibujo general de la isla de Pascua es el ejemplo má extremo de destrución forestal en el pacífico, y se encuentra entre los más extremos del mundo"
"... el colapso de la sociedad de Pascua siguió rápidamente al momento en que la sociedad alcanzó su cima de población."
"El aislamiento de Pascua hace de ella el ejemplo más claro de una sociedad que se destruyó así misma sobreexplotando sus recursos."

"Las ciudades mayas permanecieron desiertas, ocultas por los áboles y prácticamente ignoradas por el mundo exterior hasta que en 1839 fueron redescubiertas por un rico abogado estadounidense llamado John Stephens."
"Dentro del territorio maya, las aldeas y la cerámica aparecieron en torno o a partir del año 1000 a. C., las edificaciones considerables, en torno al año 500 a. C., y la escritura hacia el año 400 a. C."


ARMAS, GÉRMENES Y ACERO. Jared Diamond
La sociedad humana y sus destinos. ¿Porqué los pueblos de Eurasia conquistaron, desplazaron o diezmaron a las poblaciones autóctonas de América, Australia y África, y no a la inversa?

"La explicación de porqué Eurasia ha sido el principal escenario de la domesticación de grandes mamíferos reside en parte en que era el continente que poseía más especies candidatas de mamíferos salvajes con los que comenzar ..... la falta de domesticación de mamíferos autóctonos fuera de Eurasia reside en los propios mamíferos salvajes disponibles en cada zona, no de los pueblos de esas zonas."

"En el tercer milenio a.C. tuvo su origen una magnífica tradición china de metalurgia del bronce, que acabaría dando lugar a que en China se desarrollase, con mucha diferencia, la primera producción de hierro fundido del mundo, alrededor de 500 a.C. Los 1500 años que siguiero vieron el raudal de inventos tecnológicos chinos que son entre otros el papel, la brújula, la carretilla y la pólvora."

"La mayoría de los microbios responsables de las enfermedades contagiosas de las sociedades humanas superpobladas evolucionaron a partir de microbios ancestrales muy parecidos que causaban enfermedades infecciosas en los animales domésticos con los que los productores de alimentos comenzaron a entrar en estrecho contacto a diario hace unos 10000 años. Eurasia albergaba muchas especies de animales domésticos, y por tanto desarrolló muchos de estos microbios, mientras que América tenía muy pocos tanto de unos como de otros."

".. la mayoría de las sociedades adquieren mucho más de las otras sociedades de lo que inventan. ...En todas las sociedades humanas hay personas ingeniosas. Lo único que sucede es que unos entornos proporcionan más materiales de partida, y condiciones más favorables para la utilización de los inventos, que otros entornos."


EL QUARK Y EL JAGUAR. Murray Gell-Mann

2 Luz temprana
"el mundo del quark lo tiene todo para dar cuenta de un jaguar caminando en círculo en la noche"

9 ¿Qué es lo fundamental?
    “La explicación del nivel superior en términos del inferior se suele denominar <<reducción>>.

11 Una visión contemporánea de la mecánica cuántica
"En las primeras discusiones sobre la mecánica cuática, a menudo se consideraba implícitamente la existencia de un dominio clásico apartado de la mecánica cuántica, de modo que la teoría física básica de algún modo requería leyes clásicas además de las mecanocuánticas.... La interpretación moderna de la mecánica cuántica propone que el dominio cuasiclásico surge de las leyes de la mecánica cuántica, incluyendo las condiciones iniciales al comienzo de la expansión del universo. El mayor desafío reside en comprender la manera en que surge este dominio."

"... si la mecánica cuántica es correcta ¿porqué el planeta Marte no tiene una órbita difusa?"

"Los mecanismos de decoherencia hacen posible la existencia del dominio cuasiclásico en el que se desarrolla nuestra experiencia cotidiana."

"La discusión clásica sobre el gato de Schrödinger se basa en la interferencia cuántica entre los escenarios del gato vivo y del gato muerto. Sin embargo el gato vivo interacciona de modo considerable con el resto del universo.... Los escenarios en los que el gato vive y aquellos en los que los que muere son decoherentes: no hay interferencia entre ellos."

"... Se ha gastado mucho papel acerca del supuestamente misterioso estado cuántico del gato, vivo y muerto al mismo tiempo. Nigún objeto cuasiclásico real puede mostrar tal comportamiento porque, porque su interacción con el resto del universo conducirá a la decoherencia de las posibles alternativas."

"... habría que distinguir entre un observador humano que sabe algo sobre mecánica cuántica ... y cualquier otro que no sabe nada. En cierto sentido, la diferencia entre ellos es mayor que entre un humano ignorante de mecánica cuántica y una chinchilla."

13 Quarks y todo lo demás: El modelo estándar
"El modelo estándar puede considerarse en gran medida como una generalización de la electrodnámica cuántica."


UN UNIVERSO DIFERENTE. Robert B. Laughlin
La reinvención de la física en la Edad de la Emergencia

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 Nobel 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.

Prefacio
"... las leyes de la naturaleza que nos interesan surgen de la autoorganización colectiva, y no se necesita conocer sus componentes para entenderlas y aplicarlas."

"En mi opinión, los fenómenos de organización primitivos, como el clima, dicen algo muy importante sobre otros fenómenos más complejos, entre los que se incluye el ser humano: su naturaleza primitiva nos permite demostrar con total certeza que están gobernados por leyes microscópicas, pero también por más paradójico que resulte, sus aspectos más sofisticados son insensibles a los detalles de esas leyes."

16 La edad de la Emergencia
"... es posible afirmar que la ciencia ha pasado de la Era del Reduccionismo a la era de la Emergancia, es decir, de una época en la que la búsqueda de las causas últimas de los fenómenos se ha desplazado del comportamiento de las partes al comportamiento del conjunto."

"La transición hacia la Edad de la Emergancia da por tierra el mito del poder absoluto de la matemática."

"Nuestra época no verá el fin de los grandes descubrimientos sino el fin del reduccionismo. Serán tiempos en que la razón y los hechos den por tierra con la falsa ideología del dominio por parte del hombre de todas las cosas por medio de las leyes microscópicas. Eso no quiere decir que las leyes microscópicas sean incorrectas o no tengan utilidad alguna, sino que, en muchas circunstancias, sus descendientes, las leyes organizativas del mundo, las vuelven irrelevantes."


Electrodinámica cuántica : la extraña teoría de la luz y la materia. Richard Feynman 1918-1988 (Princeton University Press 1985)

1 Introducción
“De lo que quiero hablar es de una parte de la física que es conocida, no de una parte desconocida. La gente siempre está preguntando por los últimos resultados en la unificación de esta teoría con aquella otra, y no nos da la oportunidad de explicarles nada sobre las teorías que conocemos bastante bien. Siempre quieren conocer cosas que no sabemos. De manera que en lugar de confundirles con un montón de teorías a medio hacer y parcialmente analizadas, me gustaría hablarles de un tema que ha sido completamente analizado. Me encanta esta parte de la Física y creo que es maravillosa: se llama electrodinámica cuántica, o abreviadamente QED.
    Mi principal propósito en estas lecciones es describir con tanta precisión como pueda la extraña teoría de la luz y la matería- o más específicamente, la interacción de la luz y los electrones.”

    “... Uno tenía que perder su sentido común para percibir qué estaba sucediendo a nivel atómico. Finalmente en 1926, se desarrolló una teoría “anormalmente-compresiva” para explicar el “nuevo tipo de comportamiento” de los electrones en la materia. Parecía absurda, pero en realidad no lo era: se llamó la teoría de la mecánica cuántica. La palabra “cuántica” se refería a este aspecto peculiar de la naturaleza que va en contra del sentido común. Es este aspecto sobre el que voy a hablarles.”

(p. 9)
“... ¿voy a explicárselo de modo que puedan entenderlo? No, no van a ser capaces de entederlo. ¿Porqué, entonces, voy a molestarles con todo esto? ¿Porqué van a sentarse todo este tiempo aquí, cuando no serán capaces de entender lo que voy a decir? Es mi tarea convencerles para que no se vayan porque no lo entiendan. Miren, mis estudiantes de física tampoco lo entienden. Esto es porque yo no lo entiendo. Nadie lo entiende.
    Me gustaría hablar un poco sobre entender. ...
(p. 10) ...
    La siguiente razón por la que puede pensar que no entenderá lo que le estoy contando es porque mientras le estoy describiendo cómo funciona la Naturaleza usted no entenderá porqué la Naturaleza funciona de este modo. Pero mire, nadie entiende eso. No puedo explicar porqué la Narturaleza se comporta de este peculiar modo.”
    ... No se trata de si una teoría es filosóficamente atractiva, o fácil de entender, o perfectamente razonable desde el punto de vista del sentido común. La teoría de la electrodinámica cuántica describe la Naturaleza como absurda desde el punto de vista del sentido común. Y ella concuerda plenamente con los experimentos. Por ello espero que acepten a la Naturaleza como Ella es - absurda.

2 Fotones: Partículas de Luz
“La primera característica importante sobre la luz es que parece estar formada por partículas: cuando una luz monocromática (luz de un color) alcanza un detector, el detector realiza cilcs de igual intensidad cada vez menos frecuentes según la luz se difumina.
    La otra característica importante sobre la luz discutida en la primera lección es la reflexión parcial de la luz monocromática. Un promedio del 4% de los fotones que alcanzan una única superficie de vídrio se refleja. Este es ya un profundo misterio, ya que es imposible predecir qué fotones rebotarán y cuales continuarán. Con una segunda superficie los resultados son extraños: en lugar del esperado 8% de reflexión por las dos superficie, la reflexión puede amplificarse hasta el 16% o desaparecer dependiendo del espesor del vídrio.
    Este extraño fenómeno de la reflexión parcial por dos superficies puede explicarse para luz intensa mediante la teoría ondulatoria, pero esta teoría no puede expicar cómo el detector emite clics de igual intensidad según la luz se hace más débil. La electrodinámica cuántica “resuelve” esta dualidad onda-partícula diciendo que la luz está hecha de partículas (como pensó originalmente Newton), pero el precio de este gran avance de la ciencia es una retirada de los físicos a la posición de ser capaces de calcular solamente la probabilidad de que un fotón alcanzará el detector, sin ofrecer un buen modelo de cómo realmente sucede.”

    “En la primera lección describí cómos los físicos calculan la probabilidad de que un evento particular suceda. Dibujan algunas flechas de acuerdo con ciertas reglas:

- EL GRAN PRINCIPIO: La probabilidad de un evento es igual a la raiz cuadrada de la longitud de una flecha llamada “amplitud de probabilidad”. Una flecha de longitud 0.4, por ejemplo, representa una probabilidad de 0.16, o del 16%.
- REGLA GENERAL para dibujar flechas si un acontecimiento puede suceder por distintos caminos: Dibuja una flecha para cada camino

También hay algunas reglas específicas para dibujar flechas en el caso de la reflexión parcial por un cristal.
Lo que me gustaría hacer ahora es mostrar cómo este modelo del mundo, que es completamente diferente de cualquier cosa que haya visto antes (que a lo mejor espera jamás volver a ver), puede explicar todas las propiedades sencillas de la luz que conoce: cuando la luz se refleja en un espejo, el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión la luz se dobla cuando va del aire al augua; la luz viaja en línea recta; la luz puede focalizarse mediante una lente; etc. La teoría describe tambén otras propiedades de la luz con las que usted no está tan familiarizado.”

3 Electrones y Sus Interacciones
“... Vimos en la primera lección que no tenemos ningún mecanismo satisfactorio para describir incluso los fenómenos más simples tales como la reflexión parcial de la luz por un cristal. ”

- Enlace de interés: Overcoming Bias     The Quantum Physics Sequence     Feynman Paths