Ciclos del tiempo: Una extraordinaria nueva visión del universo (Roger Penrose)

Posiblemente eclipsado por otra obra más mediática y que cuenta con más recursos mercadotécnicos, seguramente este libro pasará desapercibido para el lector medio. A lo que sin duda contribuirá que es más bien un ensayo escrito con un estilo divulgativo que una obra de divulgación propiamente. Pues lo que Penrose nos presenta es su particular visión sobre el origen y el futuro del universo, claramente heterodoxa, y con su característica divulgación exigente para con el lector.

El hilo conductor del libro es el problema que se plantea en física a la hora de establecer un origen dinámico para la Segunda Ley de la Termodinámica. La irreversibilidad que se deduce de esta ley parece estar en contradicción con las teorías físicas más importantes que predicen un comportamiento reversible y una forma de abordar este problema es formular las ecuaciones de modo que presenten alguna traza de ésta. Pero otra forma de resolver este dilema es considerar que la Segunda Ley es resultado de la imposición de condiciones iniciales especiales en el origen del Universo. Este es precisamente el enfoque de Penrose centrándose sobre todo en cómo asegurar una condición inicial físicamente razonable analizando los grados de libertad del campo gravitatorio. Lamentablemente nuestro conocimiento actual de la termodinámica de la gravitación es en el mejor de los casos incompleto.

Por esa razón el estudio de las condiciones iniciales del universo es complejo y no está exento de dificultades teóricas. Penrose trata de resolverlas partiendo de su antigua hipótesis sobre las propiedades de la curvatura del espacio (en concreto la curvatura de Weyl) en la singularidad inicial. Eso le lleva a tratar la cuestión de la existencia de singularidades en relación con el Big Bang y la entropía asociada a ellas. A partir de ahí desarrolla todo un nuevo modelo cosmológico en el cual la evolución universal viene dada en ciclos o eones, pero con unas propiedades diferentes a los modelos cíclicos de la cosmología estándar.

En concreto lo que Penrose nos sugiere es que en los últimos instantes de cada ciclo la evolución del espacio-tiempo viene completamente descrita por la simetría conforme, o hablando en términos más simples, por una física de los campos con partículas con masa en reposo nula. Cuando es así se puede establecer una conexión suave entre diferentes ciclos, que además se asocia con el hecho de que la imposición de la simetría conforme limita las posibilidades de definir relojes universales para medir el discurrir del tiempo.

Aunque en algunos momentos hace referencia a algunos resultados de física de partículas o teorías cuánticas en general, todo el formalismo que presenta tiene una fundamentación basada en la física clásica, en concreto en la relatividad general. Siempre y cuando se admitan algunos supuestos sobre las propiedades termodinámicas de los agujeros negros o la gravedad cuántica no entre contradicción con algunos de los que plantea el propio Penrose.

Eso sí, su propuesta de Cosmología Cíclica Conforme (CCC) es heterodoxa, bastante alejada de las modas actuales en la Cosmología (las que se comentan en el libro de Vilenkin). Pero a diferencia de otros autores, no pone en duda cuestiones como los valores predichos de la distribución de materia oscura, acepta los detalles generales del Big Bang caliente e incluso su modelo depende de forma significativa de que exista una constante cosmológica distinta de cero y positiva. Únicamente se muestra muy escéptico con respecto a la inflación cósmica, aunque su propuesta alternativa no está en contradicción con una fase de rápida expansión en los primeros instantes del Big Bang (pero está claro que a Penrose la inflación no le gusta nada de nada). Incluso intenta conciliar su CCC con la existencia de materia oscura y una fase de expansión exponencial del espacio.

Penrose es todo un encantador de serpientes y tiene gran cantidad de convicción, por lo que uno se siente tentado a aceptar sus propuestas, y seguramente el lector con unos conocimientos más modestos de física se dejará seducir por su prosa clara y convincente. Pero su CCC tiene algunos puntos débiles, y a mí me interesa comentar dos, que se relacionan con cuestiones de física escatológica que me interesan bastante. Uno es que todo el entramado depende de que en un tiempo muy lejano, cuando los agujeros negros ya se hayan evaporado, todas las partículas han de tener masa cero. Y a día de hoy no hay en la física de partículas evidencias de que esto pueda suceder en las condiciones que se supone que se tendrán entonces, aunque Penrose cree que esto no está en contradicción con la física de partículas y da argumentos, que pueden convencer o no, sobre por qué sería algo que podría suceder. Aunque sus argumentos me parecen buenos, el “si” que hay que considerar es muy grande.

Precisamente otro de los puntos débiles es que su CCC depende de que la radiación de Hawking realmente exista (algo de lo que yo estoy convencido, y de lo que sospecho que pronto tendremos bastante pruebas indirectas, aunque eso sería tema para otra entrada) y con las propiedades que se le suponen. Es más, debería perderse realmente la información en los agujeros negros, lo que en términos técnicos se denomina violación de la unitariedad. Y como sabréis los lectores habituales de divulgación sobre física o revistas del estilo de Investigación y Ciencia la opinión de los forofos de las supercuerdas que se impone casi como un dogma en la física teórica, es que la información no se pierde (aunque seguramente en este tema lleven ellos la razón). No es un problema baladí para la CCC, pues únicamente si pierde volumen del espacio de fases con la evaporación de los agujeros negros se puede esperar un comportamiento adecuado de la entropía como para resolver la cuestión de la Segunda Ley, que es lo que se supone que Penrose trata de hacer con su CCC.

Pero el hecho de que Penrose siga en sus trece (aunque es bastante posible que esté equivocado) en la cuestión de la pérdida de información de los agujeros negros y no se haya plegado a las modas como el cambiante Hawking es una buena razón para leer este libro. Por supuesto también lo es que es muy interesante y está bien escrito, aunque tengo que hacer algunos comentarios sobre el tono. Quizá a algunos os asuste que al final aparecen unos apéndices matemáticos y por el texto principal asoman cosas que parecen ecuaciones, pero los primeros no aportan nada al lector medio que no esté en el texto principal (y creo que para el experto están nada más que para demostrar con rigor de dónde salen las cosas, pero incluso así no son fundamentales), y las segundas se encuentran al mismo nivel que lo que el lector se puede encontrar en La nueva mente del emperador. Eso sí, aunque Penrose trata de explicar con detalle todos los conceptos, y lo hace forma bastante clara (aunque dedica menos espacio que en otros libros anteriores, va más al grano), la lectura tiene su dificultad, por la densidad conceptual.

A mí el libro me ha gustado mucho y me parece un magnífico ensayo sobre física de esos que te hace reflexionar y con los que aprendes muchas cosas, eso sí, si tienes claro que estás leyendo las opiniones de Penrose. Aunque también hace exposiciones que sin duda permitirán al lector aprender buena física. Y es que si bien a algunos lectores podrá costarles un poco más la lectura, con libros como este sí se aprende física realmente, mucho más que con libros con estilo simplón pero conceptos complejos y oscuros. Además, aunque lo que Penrose nos plantea es pura especulación (aunque el último capítulo está dedicado a posibles pruebas experimentales para validar o refutar su CCC) al menos tiene el buen gusto de no marearnos con metafísica barata de argumentos antrópicos y similares.

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13 comentarios to “Ciclos del tiempo: Una extraordinaria nueva visión del universo (Roger Penrose)”

  1. Alberto de Francisco Says:

    Enhorabuna Instan. El mejor post sobre la nueva teoría de Penrose que he leído (y creo que los he leído todos).
    Voy a ver si me mandan el libro desde España.
    Me gusta especialmente cómo marcas los puntos débiles de su argumentación.
    Disfruté con La Nueva Mente.. aunque no concordaba con su tesis. En este caso estoy más inclinado a dejarme convencer de la posibilidad.

    Quizá te falte una explicación “burda” de lo básico: para Penrose el principio y el final del Universo son similares. Tu frase “…se puede establecer una conexión suave entre diferentes ciclos, que además se asocia con el hecho de que la imposición de la simetría conforme limita las posibilidades de definir relojes universales para medir el discurrir del tiempo.” nos queda algo obscura a los legos.

  2. Instan Says:

    Bien, lo que dice es que bajo ciertas condiciones la curvatura de Weyl es finita en el Big Bang, no diverge hacia el infinito. Esto permite continuar de forma suave el espacio-tiempo hasta un poco antes del Big-Bang.

    Pero para poder ir más allá del Big Bang como instante de creación del tiempo tiene que asegurarse que las partículas no pueden emplearse para medir el paso del tiempo, además de que puedan sobrevivir a la transición entre ciclos.

  3. Alberto de Francisco Says:

    Lo que no terminé de entender es la supuesta huella que Penrose habría encontrado en el fondo de microondas

    http://www.sciencenews.org/view/download/id/66531/name/CIRCULAR_REASONING.jpg

    Si había una conexión de información entre ambos ciclos, habría una continuidad temporal, no?

    Aparte que no he encontrado la imagen original para ver si se trataba o no de una pareidolia. Abunda algo en esa supuesta prueba en el libro?

  4. Instan Says:

    El tema del posible rastro en el CMB lo aborda en el último capítulo del libro, donde explica cuál es la dinámica según la cual se generarían esos “círculos”. Es breve, y su argumento me parece bastante forzado. Pero es de agradecer que un libro tan eminentemente especulativo se dediquen unas páginas a comentar datos concretos.

    En cuanto al tema del tiempo, se supone que el universo tiene que alcanzar un conjunto frontera en el más infinito, pero al no poder medir el tiempo empleando partículas sin masas, es como se tiene la continuidad temporal entre ciclos.

  5. egan Says:

    …”Es más, debería perderse realmente la información en los agujeros negros, lo que en términos técnicos se denomina violación de la unitariedad. Y como sabréis [....] es que la información no se pierde (aunque seguramente en este tema lleven ellos la razón).

    Perdona la aparente desviación del tema, pero no entiendo algo: como es que si la radiación Hawking parece a punto de mostrarse con pruebas -según dices- y ello supondría violar la unitariedad, a continuación le das la razón a los popes de las supercuerdas, cuando dicen que la continuidad de la función de onda esa no se pierde (o la unitariedad, no sé si es lo mismo, glabs)

    Que duro es lidiar con esto si no eres físico, buuf…

  6. Instan Says:

    No decía que la deteccción de radiación implique la pérdida de continuidad de la función de onda, sino que sus propiedades han de ser las que esperan en caso de que suceda, para que el argumento de Penrose sea válido. Si no se pierde información, y se puede recuperar a partir de la radiación, no es válido.

    Sobre el darle la razón a o no a los popes de las supercuerdas, yo apuesto antes por la cuántica que por la relatividad general, y por tanto sospecho que tendrán razón. Pero filosóficamente me gustaría que realmente hubiese esa pérdida de información.

    De todos modos tienes razón, podrían parecer confuso y contradictorio. Como siempre, la solución sería dedicar más espacio a desarrollar esas frases, pero eso también implicaría que quedaría un texto mucho más largo y espeso. La verdad es que agradezco mucho este tipo de comentarios críticos.

  7. AUGURIO ABISMAL Says:

    Esta bien, penrose pasa desapercivido al lector medio, ya ya, pues que saquen la pelicula que ya nos las descargaremos los que no gastamos gafapasta

  8. Ciclos del tiempo « Ciencia y Ficción: Biblioteca de Ciencias Says:

    [...] – Crítica de la obra en el blog El Trasgu probabilista [...]

  9. javier diaz Says:

    yo pienso que el libro esta bastante bien, y muy simplificado, ademas trae útiles esquemas de todas las teorias aplicadas o presentadas. quizás no sea como un libro de hawking, que son simplemente increibles, pero lo cierto es que al que le interese la astrofisica deberia de leer este libro entre otros, ya que, según pienso yo, el big bang hay que relacionarlo con muchas cosas, y Penrose nos da unas cuantas (la mas importante la segunda ley de Termodinámica, que me imagino que todos conocereis)que nos hace entender algo mejor el origen del universo en si.
    Bravo por Penrose.

  10. lluvia hinojo Says:

    Buenas tardes:
    Me interesa mucho adquirir este libro de manera urgente, se me podria indicar en donde lo puedo adquirir en la cuidad de Torreòn Coahuila o puntos cercanos???
    Porfavor!!!

  11. Instan Says:

    A ver si algún lector del blog te puede aportar esa información, aunque me temo que esta edición es posible que no tenga distribución por allá.

  12. Jaime Says:

    No he leido el libro aún, sin embargo se que será un deleite a la vista y al intelecto. Aquí no lo encuentro, veré si lo adquiero en españa. a proposito la huella de microondas está relacionada con la radiación de fondo

  13. The Physical Basis of The Direction of Time (H. Dieter Zeh) « El Trasgu Probabilista Says:

    [...] de la especial condición inicial (o final) en el origen (o final) del universo. Por supuesto las ideas de Penrose son comentadas, aunque también se tiene en cuenta otros puntos de [...]

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