Thirty years ago Albert Einstein died, his dream of a theory that would unify the universe unfulfilled. He spent the last decades of his life searching for such a theory-a theory that would explain everything from elementary particles and their interac tions to the overall structure of the universe. But he failed, not because he didn't try hard enough, but because the attempt was ahead of its time. When Einstein worked on the problem liter ally nothing was known about black holes, white holes, sin gularities, the Big Bang explosion and the early universe, quarks, gauge invariance, and weak and strong nuclear forces. Today we know that all these things are important in relation to a unified theory, and that they must be incorporated in and explained by such a theory. Thus, in a sense, our problem is much more complex today than it was in Einstein's day. But scientists have persevered and as a result we are now tan talizingly close to achieving this long-sought goal. Important breakthroughs have been made. In this book we will look at these breakthroughs and at recent unified theories-theories that go by the names supergravity, superstrings, GUTs, and twistor theory. In order to understand the problem, however, we must begin at the beginning.
Aquest és un llibre publicat el 1986. Qüestions llavors obertes, ara ja estan resoltes o hi ha una perspectiva diferent de la descrita en el llibre. Altres, segueixen tan inexpugnables com abans.
El “somni d’Einstein” fa referència a la seva tasca incansable cercant la unificació de la relativitat general amb la mecànica quàntica. Einstein hi va treballar fins l’últim moment de la seva vida, però no va poder ser, i avui segueix sense poder ser. Va ser el somni d’Einstein i encara és el somni de la física.
La part del llibre centrada en Einstein, la relativitat i els inicis de la mecànica quàntica, se’m ha fet assequible, però entendre la posterior evolució, més difícil. Els quarks, les teories d’unificació dels camps... m’ha costat de seguir. No ho puc entendre tot, però igualment m’agrada conèixer la història, fer-me una idea de context i admirar els protagonistes.
Descobreixo coses que no sabia, com l’Efecte Mössbauer. I em fascinen les explicacions de Barry Parker. Per exemple, quan ens parla de la radiació del forat negre descoberta per Hawking. És un comportament similar al del cos negre calent que var portar Planck a formular l’equació dels quanta. I ens explota el cap, doncs si la radiació del cos calent pertany al domini de la mecànica quàntica i la relativitat general descriu les característiques dels forats negres, semblaria que hi ha una connexió entre relativitat i mecànica quàntica. El somni d’Einstein i el “sant greal” de la física. De moment, com explica Barry Parker, no sabem els significat cabal d’aquest vincle.
Una altra qüestió fascinant que planteja el llibre fa referència a la l’edat de l’Univers, la velocitat de la llum, la separació entre galàxies llunyanes i la uniformitat que s’observa mirant l’Univers en qualsevol direcció. L’edat de l’Univers (18.000 milions d’anys quan es va escriure el llibre, 13.800 avui). L’observació de galàxies molt llunyanes indica una distància de separació entre elles d’uns vint mil milions d’anys-llum. Per tant, un temps major que l’edat de l’Univers. Com res pot anar més ràpid que la llum, vol dir que el Big Bang va ser tan intens que va moure regions de l’Univers tan ràpid que cap senyal les va poder seguir, les va desconnectar entre elles. Llavors, no entenem per què l’Univers es veu idèntic en totes direccions, i la radiació de fons de microones (l’eco que ha quedat del Big Bang), també és la mateixa en totes direccions.
Em diverteix tornar a llegir la broma de l’article Alfa-Beta-Gamma.
El llibre aborda també la qüestió de la forma de l’Univers, si és tancat o obert i si és finit o no, i m’evoca llibres excepcionals llegits, com “La conjetura de Poincaré”, de Donal O’Shea, “Los misteriós de los números” i “Lo que no podemos saber”, de Marcus du Sautoy o “La relativitat a l’abast de tothom”, del propi Albert Einstein.
Al 1986, aquestes eren qüestions obertes, i al 2025 ho segueixen sent. La posició científica avui es decanta per un Univers infinit, pla o lleugerament obert, amb una expansió que continuarà per sempre, però tot depèn de saber què és l'energia i la matèria fosca. De fet, només tenim dades del 5% de l’Univers. El 95% restant és “fosc”.
Una altra informació que no sabia és que les constants fonamentals de l’Univers s’agrupen en dos conjunts. N1 per les relatives al microcosmos (carga de l’electró, constant de Planck, etc...) i N2 per les del macrocosmos (velocitat de la llum, constant gravitatòria, etc...). I, altre cop, m’explota al cap quan Barry Parker indica que tots dos conjunts N1 i N2 tenen el mateix valor, de l’ordre de 10^40. Altre cop, un vincle entre mecànica quàntica i relativitat?
Altre cop, m’evoca el meravellós llibre de Du Sautoy i com d’ajustades estan aquestes constants de la natura; només que fossin una mica diferents, no existiríem.
Coetània pràcticament amb la publicació d’aquest llibre, Barry Parker descriu breument una teoria de David Gross i altres, del 1985, una teoria geomètrica (com la relativitat) que prediu les quatre forces i pràcticament totes les partícules que s’observen. Consulto Viquipèdia per veure l’estat actual i llegeixo que va ser el descobriment de la corda heteròtica, dins la anomenada primera revolució de la teoria de cordes, una evolució que segueix a dia d’avui. Gross també va descobrir que la força nuclear forta, la que uneix els quarks, es fa més forta conforme els quarks se separen, i més dèbil quan són a prop.
Seguidament, Barry Parker ens parla de dues teories també prometedores. Espai H de E. T. Newman i els Twistors de Roger Penrose. Com Parker ens indica, hem d’abandonar el món dels nombres reals i endinsar-nos en el dels nombres complexos.
Concretament quan ens parla de la teoria de Newman, Parker ens diu que mai ningú no havia intentat trobar les solucions de la teoria d’Einstein dins del camp dels nombres complexos, fins que Newman ho va fer al 1965. Einstein va descobrir la relativitat general el 1915. Cinquanta anys! Em quedo sorprès.
Barry Parker tanca el llibre amb un breu paràgraf que titula “El nou Einstein”, on es pregunta com serà aquesta persona, quines idees tindrà.
Tanco el llibre i em quedo pensant en els nombres complexos. Les matemàtiques, el llenguatge de la ciència, i els nombres, l’abecedari de les matemàtiques. Em venen al cap les paraules de José Ignacio Latorre en el paràgraf final del seu meravellós llibre Cuántica:
“Toda la comprensión del universo debe reducirse a contar de uno en uno.”
Penso en la física, l’enorme quantitat de coses que no sabem; desconeixem el 95% de tot el que hi ha. Però, en canvi, els nombres els coneixem tots. Per el Teorema Fonamental de l’Àlgebra de Gauss, sabem que amb els nombres complexos tenim tots els nombres que mai ens caldran.
Em sembla quelcom extraordinari haver arribat a posseir tal coneixement. Aleshores, torno a Einstein i al fet que, com ens indica Parker, la seva teoria no s’hagués estudiat amb nombres complexos.
I penso, que potser... idea boja i romàntica d’un llec... ¿Per què els nombres no s’estudien tots alhora, des de primària? (si es vol extreure tota la música del piano, s’ha d’usar el teclat sencer) ¿Per què doncs als infants se’ls ensenya la matemàtica usant només una part dels nombres? Si la forma de pensar es conforma a la infantesa i des de petits ens acostuméssim a usar la totalitat dels nombres (complexos), maduraríem amb aquesta capacitat incorporada i potser explicacions, que ara ens semblen invencibles, apareixerien naturalment. Potser, d’aquests nens, sorgiria el nou Einstein que Parker es pregunta al final del llibre?
This is a great book. Barry Parker's first book and the only one of his that I have read, It gives the reader a Non-mathematical look at the search for unified field theory and the humanity behind it.
Not supportive of thesis at this time. Book about e=mc². Thesis: How human's perceive time as either a stream or a moment. Focus: 2010 as a starting point.