La realidad a menudo parece más extraña y deslumbrante que la ficción más inspirada. El espacio, por ejemplo, puede deformarse, estirarse y ondularse, como el caucho, como nos enseñó Einstein. Y, sin embargo, viajamos a través de él, como pasajeros en la Tierra, a 240 kilómetros por segundo, sin sentir la más mínima resistencia. ¿Como puede ser?
Ésta es una de las preguntas con las que Matt Strassler, físico teórico de la Universidad de Harvard, abre su nuevo libro, Waves in an Impossible Sea: How Everyday Life Emerges from the Cosmic Ocean . Su respuesta: Nuestro mundo tangible (sillas, árboles, perros y seres humanos) no existe “dentro” del universo, sino que está hecho “de” el universo mismo, construido a partir de las mismas ondas que constituyen el espacio.
¿Cómo entendemos esas ondas? Con la teoría cuántica de campos, que según Strassler subyace a toda la realidad. Nos dice que todo en nuestro universo está formado por campos, muy parecidos a nuestros familiares campos eléctricos y magnéticos. Partículas como protones, electrones y bosones de Higgs son excitaciones de estos campos. La forma en que se construyen estos campos y dan lugar a partículas es el núcleo del libro de Strassler.
El principio de la relatividad corre como el hilo de Ariadna a través de la narrativa para evitar que nos perdamos.
Se trata de conceptos importantes y, sin embargo, Strassler escribe con una envidiable sencillez conversacional, estableciendo paralelismos entre las ondas y vibraciones que conocemos en nuestra vida cotidiana (especialmente las de la música (de la que es un conocedor)) y las ondas y partículas de la física moderna. En algunos lugares, acuña frases deliciosamente concisas que parecen intuitivas, por ejemplo, el “éter de Higgsífero” para el campo de Higgs, que está en el corazón de lo que imparte masa a ciertas partículas en el universo. La ley de la inercia es la «ley de navegación». Un campo escalar (un campo para una propiedad, como la temperatura o la presión, que se define sólo por un valor en cada punto del espacio y no por una dirección) es «no apuntante».
Strassler también plantea preguntas frecuentes sobre física en forma de conversaciones que ha tenido con sus estudiantes y amigos no científicos. Esto proporciona un marco narrativo divertido y una manera fácil de resolver cualquier duda que un lector novato pueda tener sobre los conceptos complicados que está explicando. Por ejemplo, Strassler relata una conversación que tuvo en una cafetería sobre la noción aparentemente paradójica de que, como todo movimiento es relativo, podemos estar estacionarios y en movimiento al mismo tiempo: No sientes que el suelo en el que estás se mueve a toda velocidad. el sol a 150 millas por segundo. Cada hecho del universo físico tiene que ser consistente con este principio de relatividad que suena engañosamente simple, que corre como el hilo de Ariadna a través de la narrativa para evitar que nos perdamos.
Strassler utiliza el principio de la relatividad y la ley de inercia para derribar un error común (una mentira física o “phib”, como él la llama) sobre el bosón de Higgs, una partícula elemental que pasa mucho tiempo en el centro de atención. La partícula surge del “éter de Higgsífero” (también conocido como campo de Higgs) y el problema es que es una especie de sopa melosa que, en virtud de su resistencia al movimiento, “da masa a los objetos”. Si este phib fuera cierto, significaría que el Higgs ralentiza los objetos, cuando en realidad les permite deslizarse por inercia, según la ley de inercia. Si Phib fuera cierto, el campo de Higgs también ralentizaría los objetos en movimiento pero no tendría impacto sobre los objetos estacionarios, una situación que sería inconsistente con el principio de relatividad.
Es más exacto, sugiere Strassler, pensar en el campo de Higgs como un “agente endurecedor” que interactúa con los campos de muchas partículas diferentes y las convierte de flexibles a rígidas, de manera muy similar a como el campo gravitacional hace girar un péndulo flexible que oscila sobre una superficie. colóquelo en una sacudida balanceándose con precisión metronómica. Las mismas cosas que llamamos partículas, en el vocabulario de Strassler, deberían llamarse “ondículas”, manifestaciones onduladas de campos, como los diferentes modos armónicos de vibración de una cuerda de violín o de guitarra cuando se pulsa.
Lo que hace el campo de Higgs es interactuar con las «frecuencias de resonancia» de otros campos. (Una frecuencia resonante es la frecuencia natural a la que vibra un campo cuando se lo pone en vibración y no se lo perturba). El campo de Higgs interactúa fuertemente con campos de ondulación con altas frecuencias resonantes, como las del quark top y los electrones, que luego se endurecen, de modo que Se puede decir que sus masas provienen del mecanismo de Higgs. Por el contrario, el campo de Higgs interactúa de forma insignificante con campos de ondas de bajas frecuencias de resonancia, como los de los gluones que mantienen unidos a los quarks que forman los protones y neutrones. Por este último hecho, los objetos cotidianos como el cuerpo humano, que obtienen casi toda su masa de protones y neutrones, apenas tienen nada que ver con el bosón de Higgs: el 99 por ciento de su masa proviene de la energía de interacción entre los quarks y los gluones.
Olas en un mar imposible parece dirigido principalmente al lector que ha leído muy poco sobre física. Strassler dedica bastante tiempo a explicar conceptos simples, como las ondas y la inercia, que muchos lectores de libros de física populares ya deberían comprender y que pueden resultar tediosos de revisar. Pero, paradójicamente, omite gran parte de la historia de la física moderna, lo que le obliga a comprimir otras ideas clave. (“Yo también me arriesgo a contribuir a la creación de mitos aquí”, admite en una nota al final. “…estoy recortando drásticamente la compleja prehistoria de las ideas de Einstein…”)
Tomemos como ejemplo la simetría. Está íntimamente relacionado con la existencia de leyes de conservación de la energía y otras propiedades fundamentales. Pero el libro no se detiene en por qué la ruptura de esta simetría de las fuerzas electromagnéticas y débiles da origen al mecanismo de Higgs. Históricamente, este fue un avance significativo que condujo al descubrimiento del campo de Higgs, y tocarlo habría iluminado un principio importante.
Sin embargo, los esfuerzos de Strassler por iluminar aspectos fundamentales de la composición del universo son encomiables y agradables de leer: comprender la danza de los campos en acción en nuestra vida cotidiana y ordinaria es darnos cuenta de que no tienen nada de ordinario. Como escribe Strassler, todos somos «criaturas onduladas» y «el universo canta en todas partes, en cada cosa».
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