Ciclos del tiempo

Roger Penrose

Fragmento

Contenido

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Portadilla

Prefacio

Agradecimientos

Prólogo

Parte 1. La Segunda Ley y su misterio subyacente

1.1. La marcha implacable de la aleatoriedad

1.2. La entropía como recuento de estados

1.3. El espacio de fases y la definición de Boltzmann para la entropía

1.4. El carácter robusto del concepto de entropía

1.5. El inexorable aumento de la entropía en el futuro

1.6. ¿Por qué el pasado es diferente?

Parte 2. La naturaleza singularmente especial del Big Bang

2.1. Nuestro universo en expansión

2.2. El ubicuo fondo de microondas

2.3. Espacio-tiempo, conos nulos, métrica, geometría conforme

2.4. Agujeros negros y singularidades espaciotemporales

2.5. Diagramas conformes y fronteras conformes

2.6. Para comprender en qué modo era especial el Big Bang

Parte 3. Cosmología cíclica conforme

3.1. Conectando con el infinito

3.2. La estructura de la CCC

3.3. Anteriores propuestas pre-Big-Bang

3.4. Cuadrando la Segunda Ley

3.5. CCC y gravedad cuántica

3.6. Implicaciones observacionales

Epílogo

Apéndices

Créditos

Acerca de Random House Mondadori

Notas

Prefacio

Prefacio

Uno de los misterios más profundos de nuestro universo es el enigma de su procedencia.

Cuando, a principios de la década de 1950, ingresé en la Universidad de Cambridge como estudiante de grado en matemáticas, se estaba imponiendo una teoría cosmológica fascinante, conocida como el modelo del estado estacionario. Según este esquema, el universo no tuvo principio y permanecía más o menos igual todo el tiempo. El universo en estado estacionario lo conseguía, pese a su expansión, porque la continua dilución de material que resulta de la expansión del universo se considera compensada por la continua creación de nueva materia, en forma de gas hidrógeno extremadamente difuso. Mi amigo y mentor en Cambridge, el cosmólogo Dennis Sciama, de quien aprendí la excitación de tanta nueva física, era en esa época un fuerte defensor de la cosmología de estado estacionario, y él me transmitió la belleza y potencia de ese notable esquema de cosas.

Pero esta teoría no ha soportado la prueba del tiempo. Unos diez años después de que yo hubiera ingresado por primera vez en Cambridge, y me hubiera familiarizado con la teoría, Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron, para su propia sorpresa, una radiación electromagnética que impregnaba todo y procedía de todas direcciones, ahora conocida como el fondo cósmico de microondas o CMB (de Cosmic Microwave Background). Poco después, Robert Dicke identificó este fondo como una consecuencia predicha del «destello» de un Big-Bang origen del universo, que ahora se supone que tuvo lugar hace unos 14.000 millones de años —un suceso que había sido concebido seriamente por primera vez por monseñor George Lemaître en 1927, como una consecuencia de su trabajo sobre las ecuaciones de Einstein de la relatividad general y los primeros indicios observacionales de una expansión del universo. Haciendo gala de gran valor y honestidad científica (cuando los datos del CMB quedaron mejor establecidos), Dennis Sciama repudió públicamente sus ideas anteriores y pasó a apoyar con fuerza la idea del Big Bang origen del universo.

Desde entonces, la cosmología ha madurado desde una búsqueda especulativa hasta una ciencia exacta, y el análisis intenso del CMB —procedente de datos muy detallados, generados por soberbios experimentos— ha formado una parte importante de esta revolución. Sin embargo, quedan muchos misterios, y mucha especulación sigue formando parte de esta empresa. En este libro ofrezco descripciones no solo de los principales modelos de la cosmología relativista clásica sino también de varios desarrollos y cuestiones enigmáticas que han surgido desde entonces. Muy en particular, hay una profunda singularidad subyacente en la Segunda Ley de la termodinámica y la propia naturaleza del Big Bang. En relación con esto, presento un cuerpo de especulación propia, que reúne muchas hebras de diferentes aspectos del universo que conocemos.

Mi propia aproximación heterodoxa data del verano de 2005, aunque muchos detalles son más recientes. Esta exposición entra seriamente en la geometría, pero en el cuerpo principal del texto he evitado incluir algo serio en forma de ecuaciones u otros tecnicismos, que han sido relegados a los apéndices. Solo los expertos son remitidos a esas partes del libro. El esquema que voy a defender es en verdad heterodoxo, pero está basado en ideas geométricas y físicas que están muy firmemente fundamentadas. Aunque es algo completamente diferente, ¡hay en esta propuesta fuertes ecos del viejo modelo del estado estacionario!

Me pregunto qué le hubiera parecido a Dennis Sciama.

Agradecimientos

Agradecimientos

Estoy muy agradecido a muchos amigos y colegas por sus importantes aportaciones, y por compartir conmigo sus ideas respecto al esquema cosmológico que presento aquí. Especialmente importantes han sido las discusiones detalladas con Paul Tod, concernientes a la formulación de su propuesta de una versión de extensión conforme de la hipótesis de curvatura de Weyl, que han tenido una influencia crucial; y muchos aspectos de su análisis se han mostrado vitales para el desarrollo detallado de las ecuaciones de la cosmología cíclica conforme, tal como las presento aquí. En el otro extremo, el potente análisis de Helmut Friedrich del infinito conforme, en especial su trabajo sobre el caso en donde hay una constante cosmológica positiva, ha prestado un fuerte apoyo a la

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