Resumen corto: Reality Is Not What It Seems  (2016) ofrece una descripción general de los cambios en nuestra comprensión del tiempo, la gravedad y la realidad. Desde las observaciones cósmicas de la antigua Grecia hasta las teorías de la mecánica cuántica. 

¿Quién es Carlo Rovelli?

Carlo Rovelli es un físico teórico que ha realizado importantes contribuciones al campo de la física y a nuestra comprensión del espacio y el tiempo. Actualmente dirige el grupo de investigación de gravedad cuántica del Centre de Physique Théorique en Marsella, Francia. Sus otros libros incluyen Siete breves lecciones sobre física y El orden del tiempo.

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Los inicios de la ciencia

Desde al menos el siglo V a. C., ha habido académicos que utilizan herramientas científicas para comprender mejor nuestro mundo y cómo funciona el universo. Antes del  siglo XX, se produjeron algunos desarrollos, pero es a partir de 1900 cuando el ritmo se ha acelerado, y hoy en día parece “duplicarse” cada año siguiendo la ley de Moore.

Gracias a la teoría de la relatividad general de Albert Einstein y el campo de la mecánica cuántica, y los asombrosos desarrollos tecnológicos, los últimos cien años nos han traído un descubrimiento tras otro. 

Durante miles de años después de las primeras civilizaciones humanas, nuestros antepasados ​​explicaron los sucesos naturales cotidianos haciendo uso de cosas como espíritus y deidades. Eso finalmente comenzó a cambiar alrededor del 500 a. C., gracias a los filósofos de la antigua Grecia. Entendieron que la lógica, la observación y las matemáticas podrían usarse como herramientas para explicar el mundo que los rodea.

Uno de los primeros filósofos de lo que los anglosajones llaman “natural sciences” fue Anaximandro, un filósofo que utilizó métodos “racionales” para explicar cómo caía la lluvia del cielo. No fue obra de un dios benévolo. Más bien, la evaporación hizo que el agua se acumulara en el cielo y luego volviera a caer a la tierra.

No mucho después, otro erudito llamado Demócrito teorizó que todo en el mundo estaba formado por pequeños bloques de indivisibles llamados átomos. Demócrito razonó que debe haber un tamaño finito para los átomos, un punto en el que ya no podemos dividir estas unidades de materia. Esta teoría tenía sus raíces en la idea de extensión espacial: que la materia debe tener tamaño y ocupar espacio y por lo tanto los átomos deben tener un cierto tamaño indivisible.

Se produjeron más avances en el siglo III a. C., impulsados ​​por filósofos como Platón y Aristóteles, quienes contribuyeron a la idea de que las matemáticas podrían usarse como una herramienta para comprender nuestro universo. Ptolomeo, nacido en 100 EC creó fórmulas para calcular el movimiento de los planetas, lo que nos permite predecir sus posiciones futuras.

Más de mil años después; tras varios siglos en los que se relegó la ciencia a un segundo plano, debido a la caída de Roma, los pensadores del Renacimiento como Copérnico y Galileo volvieron a las antiguas herramientas de las matemáticas y la razón.

Esto permitió a Copérnico revolucionar la astronomía al demostrar que las órbitas de los planetas podrían calcularse mejor una vez que el sol, no la Tierra, fuera considerado el centro del sistema solar. Con esto plantó la semilla del heliocentrismo.

En el siglo XVI, Galileo fue el primero en contemplar las montañas de la luna de la Tierra, los anillos de Saturno y las lunas de Júpiter, gracias al telescopio recién inventado. Galileo probó su hipótesis con experimentos repetibles, lo que ayudó a crear lo que llegó a conocerse como el método científico.

Galileo tenía una gran analogía para describir los límites de nuestra perspectiva predeterminada. Imagina que estás en un barco que ha alcanzado una velocidad constante (es decir, sin un cambio de velocidad o dirección).

Estás bajo cubierta y no hay ojos de buey. Dejas caer una pelota de tu mano levantada al piso. Para usted, parece que la bola cae directamente hacia abajo, lo que confirma que la gravedad está en funcionamiento.

Ahora imagina que eres un pez (con una visión especial de rayos X) y estás viendo pasar este barco. Ves al científico adentro, dejando caer una pelota.

Registra el cambio vertical en la posición de la pelota. Pero también puedes ver un cambio horizontal. Cuando la pelota fue empujada hacia abajo por la gravedad, también cambió su posición hacia el este unos 20 pies. El barco se movía por el agua y, por tanto, la pelota también. El científico a bordo, sin ningún punto de referencia externo, no pudo percibir este desplazamiento horizontal.

Esta analogía nos muestra los límites de nuestra percepción. Debemos estar abiertos a otras perspectivas si realmente queremos comprender los resultados de nuestras acciones. A pesar de sentir que tenemos toda la información, si estamos en el barco, el pez del océano tiene más que compartir.

Una hipótesis que nace de esta idea, fue la creencia de que todos los objetos caen a una velocidad constante. Sin embargo, lo que revelaron las pruebas de Galileo fue que no era la velocidad, sino la aceleración, o la tasa de aumento de velocidad, lo que era constante entre los objetos que caían. Esta idea marcó la primera ley matemática para los cuerpos terrestres: en segundo lugar, la velocidad de cualquier objeto que caiga en la Tierra aumentará en 9,8 metros por segundo.

La física de Newton

Aproximadamente cien años después de los cálculos de Galileo, en el siglo XVII, llegó Isaac Newton . Newton estaba experimentando con una prueba teórica de una “luna pequeña” orbitando por encima de la  superficie de la Tierra, y se dio cuenta de que la fuerza que afectaba la curva y la velocidad del cuerpo en órbita era probablemente la misma detrás de los objetos que caían.

Newton sabía que debía haber una fuerza generalizada en funcionamiento, y eso hizo que tanto la luna orbitara la Tierra como los objetos “cayeran al suelo”. Y así fue como empezó a desarrollar su histórica teoría de la gravitación universal.

La teoría de Newton presentó una nueva imagen del universo, una en la que, dentro de la inmensidad del espacio, los cuerpos son atraídos unos hacia otros por la fuerza constante de la gravedad. Esta teoría marcó un gran paso adelante en la comprensión, . Fue la primera vez que identificamos una fuerza que conectaba las leyes de la Tierra con las de los cuerpos celestiales.

Aunque Newton pudo haber sido un genio, sabía que se trataba de una imagen incompleta. Todavía había misteriosas leyesen funcionamiento que no se habían descubierto. En el siglo XIX, los científicos británicos Michael Faraday y Clerk Maxwell revelaron otra de las fuerzas cuyo efecto marca el comportamiento de cuerpos más pequeños Descubrieron el electromagnetismo: la fuerza que une los átomos que forman moléculas y los electrones que están dentro de los átomos.

Pero quizás aún más importante fue el concepto del campo magnético. Faraday y Maxwell sugirieron que había una red o campo invisible en todo el espacio que permite que actúen las fuerzas electromagnéticas.

El concepto de campo se afianzó en 1905, gracias a la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein, que pretendía unir la física newtoniana con las teorías más recientes. Con su nueva teoría radical, Einstein mostró cómo diferentes observadores podían experimentar las leyes del tiempo y el espacio de manera diferente en función de sus posiciones. De repente, incluso el tiempo dejó de ser absoluto. 

La relatividad general de Einstein (II)

En 1905, la teoría de la relatividad especial de Einstein le dio notoriedad como una voz joven y audaz en la comunidad científica. Pero diez años después; Su teoría de la relatividad general fue admirada por muchos como una obra maestra, incluso hermosa, de la física.

La relatividad general fue brillante porque explicaba partes del comportamiento detoda la materia y el espacio bajo un mismo set de leyes del campo gravitacional. Como años antes; el campo electromagnético unió fuerzas eléctricas y magnéticas.

Al introducir un campo gravitacional, Einstein estaba redefiniendo nuevamente el concepto de espacio y de qué está hecho. El espacio había sido durante mucho tiempo sinónimo de vacío, pero Einstein estaba sugiriendo que este no era el caso. Según la relatividad general, el espacio es el campo gravitacional y afecta constantemente a toda la materia.

En el mundo newtoniano, las cuestiones sobre el espacio y la materia se consideraron por separado. Pero la teoría de Einstein explicó cómo la masa podía doblar el espacio a su alrededor, creando así una “curvatura” en el espacio. Esto provocó que los cuerpos se acercaran, como dos canicas en un film. Y así, el concepto de gravedad de Newton del siglo XVII se extendió efectivamente en el siglo XX. Las teorías de Einstein se aplicaron a los orígenes del universo, lo que llevó al concepto de “big bang”.

Los científicos han reflexionado durante mucho tiempo sobre la cuestión de si el universo es finito o infinito. Pero Einstein sugirió un término medio, afirmando que algo podría ser finito e ilimitado. Esto llevó a Einstein a teorizar si la geometría del espacio no es similar. Quizás, si partimos en una dirección, eventualmente podríamos encontrarnos donde comenzamos.

Pero un universo finito significaría que, debido a la gravedad, todos los caminos dentro de él serían empujados hacia el centro, lo que resultaría en el eventual colapso hacia adentro de toda la materia. Dado que esto aún no ha sucedido, pensó Einstein, el universo debe estar expandiéndose hacia afuera, como resultado de un evento que puso todo en movimiento. Y así es como Einstein llegó a la idea de lo que se conoció como la teoría del Big Bang, el evento inicial que creó suficiente fuerza para contrarrestar la atracción gravitacional.

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