'El Universo Zoomable'
Los protones y neutrones en el centro de un átomo se descomponen en sus componentes quarks en un campo de visión lo suficientemente pequeño; aquí, un núcleo se visualiza a 10 ^ -15 metros. Crédito de la imagen: Cortesía de Farrar, Straus y Giroux
Por Sarah Lewin, editora asociada de Space.com | Noviembre 21 de 2017
Un nuevo libro del astrofísico Caleb Scharf, "The Zoomable Universe" (Scientific American / Farrar, Straus y Giroux, 2017), lleva a los lectores desde el tamaño del universo observable, en la medida en que la luz puede viajar en 13.800 millones de años. hasta la longitud teórica más corta, la longitud de Planck. En el camino, Scharf explora la formación del universo, nuestra galaxia y la Tierra, la composición de la vida y la física cuántica, y la complejidad que se desarrolla cuando se mira más allá de la superficie a cualquier escala.
El libro de Scharf opera basado en órdenes de magnitud: 10 ^ 27 metros, o 10 multiplicado por sí mismo 27 veces, abarca el universo tal como lo conocemos, mientras que 10 ^ -35 metros, o 1 dividido por (10 × 10 ... 35 veces), denota las mejores estructuras de espacio-tiempo que actualmente podemos imaginar.
Space.com habló con Scharf sobre caminar escala por escala a través del universo, los mayores cambios que podrían esperar nuestra comprensión y la posible extrañeza de la vida extraterrestre.
Una red de filamentos conecta puntos calientes galácticos en todo el universo, vistos en una escala que abarca 10 ^ 26 metros. Crédito de la imagen: Cortesía de Farrar, Straus y Giroux
Space.com: ¿Por qué decidiste escribir este libro?
Caleb Scharf: Creo que hubo dos cosas que motivaron el libro. Una de ellas era la afición por los "Poderes de 10" originales ... Hubo una película, ("Poderes de 10" de Charles y Ray Eames, en 1977) y luego hubo un libro posterior con el físico Philip Morrison. Yo, y el editor, y al final el artista, Ron Miller, tenía una gran afición por eso. Parte de la idea fue "Hey, actualicémoslo". Mucho ha sucedido en los últimos 20, 30 años, con una cantidad inmensa de cambios en la ciencia, en nuestro entendimiento tanto a escala cósmica (y) a pequeña escala. Eso fue parte de la motivación: podríamos tratar de actualizar esto, darle nueva vida, rendir homenaje al original pero también hacer algo un poco diferente, llevarlo un poco más a la era moderna, tener algunas infografías, tener una mayor énfasis técnico.
Y luego, la otra parte, en realidad: quería escribir algo que hablara sobre la naturaleza de la realidad, que suena bastante arrogante y ambicioso, pero, de nuevo, esta idea (que) hemos aprendido tanto sobre la escala cósmica de la realidad, la escala de nosotros, la escala de la Tierra, la escala de lo microscópico y también lo subatómico, sería genial reunir todo eso, para traer una imagen completa. ¿Pero cómo haces eso? Una vez más, la escala parecía una buena manera de hacer eso.
Es una forma sencilla de contar la historia de la realidad. Podrías hacerlo de diferentes maneras, estoy seguro, pero hay algo acerca de la escala que te ayuda a crear esa narrativa que quieras; te da una trayectoria, te da un camino a seguir. Entonces todo se unió, esas dos ideas, esos dos deseos; una fue, reproduzcamos esta cosa mágica que fue "Poderes de 10", pero luego también (busquemos) una forma de hablar sobre la naturaleza de la realidad utilizando todas las últimas investigaciones, para unirlas. Y sucede que la balanza hace eso por ti. Es como este tejido conectado.
Un sistema solar nace. Crédito de la imagen: Cortesía de 5W Infographics / Farrar, Straus y Giroux
Space.com: ¿Qué cambió más en nuestra concepción del universo desde el original "Powers of 10"?
Scharf: Creo que tal vez uno de los mayores cambios, desde mi punto de vista, ha sido el aumento de la complejidad, no solo como algo que debe ignorarse, o haberse dejado de lado donde es demasiado difícil, solo demos una aproximación. La complejidad y la ciencia de los sistemas complejos están ahora a la vanguardia absoluta de la ciencia moderna, y eso es en todos los campos, desde la cosmología hasta la física de partículas. Complejidad y caos, reinan supremo. Me gustaría pensar que una de las cosas que hemos hecho con este libro es integrar eso con la extensión general de nuestra comprensión en varias escalas ... para dar un mayor sentido a todo lo que sucede en las escalas más grandes y las escalas más pequeñas están interconectadas, y esa complejidad abunda en todas partes del cosmos. En el texto trato de aludir a esto en cierta medida también; incluso al final hablo de (la idea de) que el camino que hemos tomado en este libro es solo una ruta potencial de trillones de caminos innumerables, que podría contar esta historia en un trillón de otras formas, cada una de las cuales es válida y cada uno de ellos toca algún otro aspecto del cosmos.
En el pasado, cuando se terminaron los "Poderes de 10" originales, por hermosa que fuera, todavía era un poco mecánico. Es como si dijéramos todo esto, esto es lo que sabemos, esto es lo que sabemos ... Sientes como que pronto puedes escribir una ecuación y eso lo explica todo, y creo que ahora entendemos que el universo es truculento que eso. Las cosas emergen. Salimos del cosmos, que es bastante extraordinario, y otras cosas complejas están surgiendo todo el tiempo.
Los elefantes se enfrentan con Jeeps en una escala de 100 metros. Crédito de la imagen: Cortesía de Farrar, Straus y Giroux
Space.com: ¿Y de dónde sabrías que este libro se ha quedado anticuado de la manera más atroz?
Scharf: Ah, eso es algo horrible. Es una buena pregunta ... Es un poco difícil de decir. El libro, aunque trata de ser razonablemente equilibrado al hablar de, por ejemplo, cosmología, habla de materia oscura, habla un poco sobre la energía oscura, habla de cosas como el multiverso; podría haber algunas cosas allí que realmente tenemos mal. Creo que la materia oscura, claramente hay algo que no estamos llegando allí. (Hace poco,) dos de los principales experimentos de laboratorio que intentan detectar partículas de materia oscura han vuelto a aparecer en blanco, y hay un general: al menos tengo la sensación en el campo de que, si bien la mayoría de la gente diría que tomaría mucho revertirlo la idea básica de la materia oscura, estamos entrando en un régimen en el que se pone un poco preocupante. Y eso me sugiere que podría haber grandes sorpresas, que reescribirían los capítulos uno y dos del libro en algún nivel.
Un pájaro visualiza un el dorso del elefante a una escala de 10 metros. Crédito de la imagen: Cortesía de Farrar, Straus y Giroux
En el extremo subatómico, podría decirse lo mismo: en este momento, y traté de cubrir mis apuestas un poco y hablar de mecánica cuántica, es interesante que todavía no tengamos una imagen conceptual completa de lo que es la mecánica cuántica. realmente nos está diciendo. La idea de, por ejemplo, diferentes interpretaciones de la mecánica cuántica ... es bastante notable que aún no hayamos confirmado que una de ellas sea absolutamente la verdad. Tendemos a trabajar con la interpretación de Copenhague, porque eso es exactamente lo que hemos hecho; Veo en el área de investigación que se ocupa de esto, hay una discusión de esto. Hay cosas en el mundo cuántico que son un poco desconcertantes que no hemos podido comprender mejor. Entonces es concebible que algo pueda pasar allí.
El pájaro, más cerca ahora, en una escala de 1 metro. Crédito de la imagen: Crédito: Cortesía de Farrar, Straus y Giroux
De lo contrario, creo que la otra área que podría cambiar radicalmente, y este es un cambio positivo, sería (si descubriéramos) la vida en otro lugar. Y eso significaría cambiar todo el medio del libro. Bueno, exagero un poco. Pero creo que hay potencial para el descubrimiento que cambia nuestra perspectiva de una manera profunda sobre la especialidad de la vida en la Tierra, sobre la naturaleza de la vida en la Tierra ... Si encontramos algo en otro lugar, ya sea en Marte o indicadores en un exoplaneta, eso es vale mucho. Esa sería, definitivamente, una edición revisada.
La presa del pájaro a una escala de 1/10 metro o 10 cm. Crédito de la imagen: Crédito: Cortesía de Farrar, Straus y Giroux
Space.com: ¿Sería la vida en otro lugar necesariamente en aproximadamente los mismos órdenes de magnitud que nosotros?
Scharf: Es complicado. Me interesaría, pero realmente me sorprendió que la vida estuviera en una escala muy diferente, ya sea en una escala mucho más grande, que tienes algún organismo extraño e integrado en la escala de 20, 30 o 40 km más o menos, y yo también sería bonita. sorprendido y asombrado si de alguna manera era más pequeño que una molécula moderadamente compleja. Para la escala microscópica, parece difícil imaginar cómo se podrían tener estructuras que tengan la complejidad necesaria para dar lugar a sistemas vivos. Las moléculas ya son algo mínimo, en ese sentido, por lo que la biología molecular puede ser algo universal. Probablemente no tenga biología subatómica, y es solo por la complejidad que está habilitada. Y luego en la gran escala, sí. Se ha trabajado en esto relacionado, por ejemplo, el uso de energía para escalar y la eficiencia, y parece que, a menos que se haya construido de manera muy diferente, cuanto más grande se obtiene, más problemático se vuelve desde una perspectiva energética, pero también desde una perspectiva de comunicación.
Si infló el cerebro humano a 100 km de ancho, eso realmente, si piensas en todas las pequeñas señales electroquímicas que zumban, a menos que reconstruyas la velocidad a la que se propagan esas señales, entonces tienes un cerebro muy grande y muy lento ... Tal vez ese es mi sesgo centrado en el ser humano, pero parece que sería difícil para un organismo evolucionar de esa manera y aún ser capaz de responder a su entorno de una manera que evite que se extinga. Las cosas suceden, algo se cae, algo te persigue; es probable que esto ocurra en escalas de tiempo bastante rápidas. Cuanto más grande eres, más difícil es lidiar con eso, además de todas las ideas de eficiencia energética. Pero eso es todo asumiendo que los sistemas vivos realmente tienen que construirse a partir de la química del carbono, y yo diría que aunque parezca lo más probable, porque la química del carbono es tan increíblemente rica, no lo sabemos. Tal vez los sistemas vivientes se pueden construir a partir de diferentes sustratos; eso sin duda sería interesante.
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