Breve historia del tiempo Resumen y guía de estudio

DESCRIPCIÓN GENERAL

Publicado por primera vez en 1988, Breve historia del tiempo : desde el Big Bang to Black Holes del físico británico Stephen Hawking es un libro de ciencia para el público general que describe los principios básicos del universo tal como los científicos los conocen. Desde el comienzo de todo hasta el destino del cosmos, con agujeros negros, agujeros de gusano y flechas temporales en el medio, el libro describe en un lenguaje no técnico cómo funciona el universo.

La edición de 2009 contiene un prólogo del autor, que reemplaza el prólogo escrito por Carl Sagan incluido en la edición original de 1998, y un apéndice que actualiza la ciencia descrita en el libro. Una serie de diagramas, gráficos e ilustraciones acompañan al texto; los más relevantes para la guía se describen en los resúmenes a continuación. La versión de libro electrónico de la edición actualizada constituye la base de esta guía de estudio.

BREVE HISTORIA DEL TIEMPO RESUMEN

Hawking escribe Breve historia del tiempo en primera persona del tiempo presente para elaborar una historia accesible de la física teórica. Hawking incorpora preguntas retóricas y apartes humorísticos en un tono amigable y accesible .

El capítulo 1 se centra en las primeras concepciones humanas del universo. El filósofo griego antiguo Aristóteles dedujo las características del universo basándose en sus observaciones de los fenómenos naturales. Él es el primero en afirmar que el mundo es redondo, un concepto que fue controvertido en ese momento. También creía que la Tierra estaba en el centro del cosmos. A principios del siglo XVII, el científico y filósofo italiano Galileo Galilei descubrió que las lunas orbitaban alrededor de Júpiter. Esto demostró que algunos objetos planetarios orbitan alrededor de otros, lo que llevó a la gente a aceptar que la Tierra giraba alrededor del sol.

El capítulo 2 analiza los conceptos modernos de espacio y tiempo. En 1687, el matemático y astrónomo inglés Sir Isaac Newton postuló que los objetos en movimiento permanecen en movimiento, que los objetos grandes y pequeños caen al mismo ritmo y que el sistema solar se mantiene unido por la fuerza conocida como gravedad. Las teorías de Newton también postularon que el tiempo es constante y lineal. Las fallas en los modelos gravitacionales de Newton se hicieron evidentes cuando se aplicaron a la escala del universo. Si el espacio fuera infinito, y si hubiera un número infinito de estrellas, la fuerza gravitatoria que las atrae entre sí se equilibraría a grandes distancias, creando un universo estático sin un punto central. Hoy en día, la ciencia acepta que el universo opera de acuerdo con las teorías de la relatividad del físico teórico judío nacido en Alemania Albert Einstein, que reconoce que las fuerzas gravitatorias de los objetos deforman el espacio y el tiempo a su alrededor. Estas teorías —relatividad especial y general— difieren fundamentalmente de la de Newton porque revelan que ni el tiempo ni el espacio son fijos.

El capítulo 3 traza la comprensión del universo en expansión. En la década de 1920, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió que el universo se está expandiendo. La explicación más acertada es que el cosmos comenzó como un único punto infinitamente denso y se expandió rápidamente como resultado de una explosión masiva. El evento, llamado la singularidad del Big Bang , se considera el comienzo de los tiempos. Hawking ayudó a probar la teoría del Big Bang en su artículo conjunto con el matemático y físico británico Roger Penrose en 1970, pero admite que luego cambió de opinión. El capítulo toca la mecánica cuántica, que explica la forma en que las partículas se mueven a nivel subatómico.

El capítulo 4 se centra en el principio de incertidumbre , desarrollado en 1926 por el científico alemán Werner Heisenberg. El principio de Heisenberg establece que cuanto más exactamente se intenta medir la velocidad de una partícula, menos exactamente se puede medir su posición y viceversa. La mecánica cuántica establece que el universo está hecho de materia y energía que aparecen como ondas o partículas a nivel atómico, dependiendo de cómo se observen. Esto prueba que el universo no es determinista, lo que significa que cuánto se puede predecir sobre el futuro es limitado. La ciencia todavía está buscando una teoría que unifique los principios de la relatividad general con la mecánica cuántica para explicar los comportamientos de los objetos en el universo tanto a nivel macro como micro.

En el Capítulo 5, Hawking analiza las partículas y las fuerzas. El universo contiene cuatro fuerzas: la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. Las grandes teorías unificadas buscan explicar el funcionamiento de las partículas y las fuerzas en el universo. La gravedad generalmente se deja fuera de las teorías unificadas porque es una fuerza muy débil en relación con las demás. El trabajo de Hawking sobre los agujeros negros en la década de 1970 condujo a ideas sobre una teoría cuántica de la gravedad que podría unir la relatividad general y la mecánica cuántica.

Los capítulos 6 y 7 se centran en los agujeros negros, regiones del espacio que se vuelven tan densas que colapsan en una singularidad. Alrededor de este punto hay un límite (horizonte de eventos) del cual ninguna partícula puede escapar. Debido al principio de incertidumbre, las partículas a veces se forman en pares de la nada. Cerca de un horizonte de sucesos, una partícula puede caer en el agujero negro mientras que la otra escapa, provocando que los agujeros negros se evaporen durante miles de millones de años.

El capítulo 8 vuelve a los orígenes del universo. El estudio de los agujeros negros puede ayudar a los cosmólogos a conocer los primeros segundos del universo después del Big Bang. Los científicos creen que la expansión se vio reforzada por una expansión secundaria, llamada inflación, que ayudó a suavizar las irregularidades y convirtió al universo en lo que es hoy. Los cálculos de Hawking sugieren que el cosmos se balancea de un lado a otro interminablemente entre grandes explosiones expansivas y contracción en "grandes crujidos", y él postula que el universo no tiene límites.

El capítulo 9 vuelve al tema del tiempo y las leyes de la termodinámica. El tiempo siempre avanza y nunca retrocede porque, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, las cosas pasan de estados de orden superior a estados de orden inferior a lo largo del tiempo. Por lo tanto, la flecha del tiempo siempre debe apuntar hacia adelante, incluso si el universo se expandiera lo más posible y luego comenzara a contraerse nuevamente. También está la flecha psicológica (cómo experimentamos el tiempo) y la flecha cosmológica (la dirección del tiempo en la que el universo se expande en lugar de contraerse). Estos conceptos de tiempo explican por qué la gente recuerda el pasado pero no el futuro.

El capítulo 10 trata sobre los agujeros de gusano y los viajes en el tiempo. Podría ser posible construir un agujero de gusano de un lugar a otro en el espacio y viajar más rápido que la luz. Un regreso lo suficientemente rápido al lugar de partida podría llevar a una persona a casa antes de irse, lo que implica que es posible invertir el tiempo. Es probable que estos eventos sean imposibles, pero la ciencia sigue incompleta.

El capítulo 11 analiza las dificultades de crear una teoría unificada de la física.

Las teorías de la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas fuerte y débil son “teorías parciales” que no encajan del todo. La mecánica cuántica ha unificado el electromagnetismo, la fuerza fuerte y la fuerza débil, pero hasta ahora nadie ha sido capaz de describir la gravedad utilizando la teoría cuántica. La teoría de cuerdas postula una explicación, pero queda por ver si esta u otras teorías crearán una gran teoría unificada.

Varios capítulos cortos forman las secciones finales del libro. Estos incluyen reseñas biográficas de científicos importantes y un apéndice, agregado a la edición de 2017, con actualizaciones en física y cosmología relacionadas con el trabajo de Hawking.