Un Nobel cuánticamente topológico

Hoy, 4 de octubre de 2016, se ha concedido el premio Nobel de Física por el estudio de las particularidades topológicas de los materiales exóticos a los siguientes:

Este es un Nobel de Física que tiene mucho que ver con la Matemática. Así que vamos a explicar un poco de qué va el tema este en cuestión.

Os dejo el vídeo del anuncio del Nobel:

Por cierto, hoy a las 22:30 en sevillawebradio.com estaré en @Los3_Chanchitos hablando sobre este Nobel de Física.

No te olvides de votarlos como mejor podcaster del año para el premio Bitácoras 2016. Son buenos amigos, ya tu sabes 😉

Aquí os dejo también la entrada de Francis que es un caramelito para saber bien bien el contexto de todo este lío:

Premio Nobel de Física 2016: Los físicos teóricos Thouless, Haldane y Kosterlitz por los materiales topológicos

El atractivo de Lorenz

Antes de empezar con esta entrada voy a pedir el voto para el premio Bitácoras 16 para  @Los3_Chanchitos.  ¿Qué te cuesta?  Solo tienes que pulsar en el botón que tienes aquí abajo, darte del alta usando una de tus redes sociales y votar en la sección de podcaster del año poniendo la dirección 3chanchitos.es.

Una vez realizada la petición vamos a entrar en el tema.  Hoy, da igual el día que lo estés leyendo, nos hemos levantado caóticos y queremos dedicarle una entrada a Edward Norton Lorenz y a su atractor.

Edward Norton Lorenz

Este señor, nieto científico de Poincaré, fue un matemático interesado en la meteorología que desarrolló la mayor parte de su carrera en el MIT.  Podemos decir que fue Lorenz el que puso encima de la mesa la teoría del caos en un artículo de 1963:

Deterministic nonperiodic flow

Este artículo fue publicado en la revista Journal of the atmospheric sciences y fue olvidado durante casi una década.  Sin embargo, en la actualidad es uno de los artículos científicos con más citas de la historia.  Su hora tardó en llegar pero cuando los matemáticos y físicos lo encontraron se encontraron con un regalo de los dioses.

Es posible afirmar que en ese artículo están todos los ingredientes para el desarrollo de la teoría del caos determinista.  Así que no está mal que le dediquemos un rato a ver qué dijo este señor.

Nada de nada y el universo 2

Después de haber reposado la anterior entrada sobre la nada (Nada de nada el universo 1) donde nos centramos en las leyes físicas hoy toca responder a la siguiente pregunta:

¿Se puede llegar a la nada desde el algo?

Esta es la versión inversa de la típica pregunta:

¿Se puede crear algo desde la nada?

Dado que aquí tenemos la costumbre de hablar de física y la física se ocupa de las cosas que son algo, aunque no sepamos exactamente lo que son, parece un poco estúpido plantearse esas preguntas.  Pero, -¡oh, sorpresa!-, resulta que la física sí que puede hablar sobre la nada y plantear situaciones en las que de algo se pase a nada.

Aquí hemos de recordar que por nada entendemos no espacio, no tiempo, no leyes, no materia, no energía, no nada.

Newton, eres grande en lo pequeño

La gravedad es la fuerza arquetípica de la que todos tenemos una constancia directa.  Es normal que fuera la primera interacción de la que dispusimos una formulación matemática formal. Como es bien conocido la ley matemática de la gravitación vino de la mano del amigo Newton.  En la actualidad tenemos una teoría más general para la gravedad, Albert Einstein nos proporcionó una nueva forma de entender la gravedad como la consecuencia de la cambiante geometría del espaciotiempo. En esta teoría el espaciotiempo es una entidad dinámica que interactúa con el resto de campos físicos.  Hay que decir que la relatividad general, la teoría gravitatoria de Einstein, no invalida a la gravedad de Newton sino que la contextualiza. En la relatividad general recuperamos la gravedad Newtoniana para campos gravitatorios débiles y velocidades pequeñas de los cuerpos gravitantes.  Así que esto no es una competición de la relatividad general está bien y por tanto la gravedad de Newton está mal.

En ciencia lo único que puede decir que una teoría no es válida es el experimento.  Las teorías tienen que predecir valores de los observables físicos y el experimento tiene que ser capaz de decir si los valores «reales» observados de esas magnitudes coincide con lo predicho por las teorías o no.

Por tanto, en ciencia hay una lucha eterna entre teorías y experimentos. Los experimentos nos dan los valores de las magnitudes físicas medidas y estos resultados se comparan con los valores predichos para dichas magnitudes por los modelos físicos. Así pues, confiamos en una teoría hasta que llega un experimento que esta no puede explicar.

Pues bien, de forma sorprendente (al menos a mí siempre me ha parecido sorprendente), la interacción gravitatoria no es la mejor conocida experimentalmente.  En la actualidad podemos decir que sabemos que la teoría de la relatividad general y su límite Newtoniano funcionan en un rango de distancias desde el mm hasta algo más allá del sistema solar.  Si bien es cierto que cada vez tenemos mejor control a grandes escalas, verificar y experimentar con el campo gravitatorio en escalas por debajo del milímetro es ciertamente complicado.

Pero parece que se ha hecho algún avance importante en este sentido como dicen en el artículo:

Gravity resonance spectroscopy constrains dark energy and dark matter scenarios

Vamos a ver de qué va esto.

El universo no es un holograma

En los últimos días han aparecido muchos sitios que se han hecho eco de la noticia de que los cientifícos han demostrado que:

NUESTRO UNIVERSO ES UN HOLOGRAMA

Pues bien, eso no es lo que han demostrado los físicos involucrados en el trabajo que ha levantado el revuelo.

Los trabajos en cuestión son:

Quantum Near Horizon Geometry of Black 0-Brane

Holographic description of quantum black hole on a computer

Los artículos son extremadamente técnicos. Tienen cientos de ecuaciones entre los dos (literalmente). Y hacen muchas cosas chulas excepto la de demostrar que nuestro universo es un holograma.

Pero, ¿qué tienen que ver los hologramas con el universo? ¿Por qué el revuelo mediático?

En esta entrada vamos a intentar responder estas preguntas y aclarar lo que han demostrado los físicos de los que tanto se habla.

Una charla al respecto de esta entrada que di en el Bulebar (sí, con dos b’s):

Cambio de planes