Breve historia del tiempo Resumen
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Resumen y análisis de Una breve historia del tiempo de Stephen Hawking

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La vida es muy ajetreada. Tiene Una breve historia del tiempo ¿ha estado acumulando polvo en su estantería? En lugar de ello, recoja ahora las ideas clave.

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Sinopsis

Una breve historia del tiempo es un resumen conciso de los orígenes y la naturaleza de nuestro universo. Stephen Hawking guía a los lectores a través de la evolución de nuestros conocimientos científicos. Comienza con la ley de la gravedad de Newton en el siglo XVII hasta las teorías modernas sobre el comienzo del universo. Este libro es una guía clara y comprensible del universo. Desde los agujeros negros hasta los viajes en el tiempo, Stephen Hawking explica algunos de los misterios más esenciales de nuestro universo. 

La perspectiva de Stephen Hawking

Stephen Hawking fue considerado uno de los físicos teóricos más brillantes de la historia. Sus trabajos sobre el origen y la estructura del universo, desde el Big Bang hasta los agujeros negros, revolucionaron el campo. Hawking nació en Oxford en el seno de una familia de médicos. Hawking comenzó su formación universitaria en el University College de Oxford en octubre de 1959. Obtuvo una licenciatura de primera clase (con honores) en física. A continuación, Hawking comenzó sus estudios de posgrado en Trinity Hall, Cambridge, en octubre de 1962. En marzo de 1966 obtuvo su doctorado en matemáticas aplicadas y física teórica, especializado en relatividad general y cosmología. Entre 1979 y 2009 fue profesor lucasiano de matemáticas en la Universidad de Cambridge. A los 21 años, mientras estudiaba cosmología en la Universidad de Cambridge, se le diagnosticó esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Parte de la historia de su vida fue retratada en la película de 2014 La teoría del todo.

Las teorías del pasado pueden predecir el futuro

Stephen Hawking explica a los lectores que una teoría es un modelo que explica con precisión las observaciones de nuestro entorno. Las teorías más aceptadas se apoyan en hallazgos consistentes a través de varios experimentos. Estas teorías explican cómo y por qué suceden las cosas en nuestro entorno. 

Hawking ofrece dos beneficios asociados al desarrollo de teorías:

  1. Las teorías ofrecen una base para que los científicos hagan predicciones sobre acontecimientos futuros. Hawking pone el ejemplo de la teoría de la gravedad de Newton. Esta teoría permitió a los científicos predecir los futuros movimientos de los planetas.
  2. Las teorías nunca están totalmente consolidadas. Esto significa que pueden mejorarse continuamente a medida que aparecen más pruebas. Este carácter refutable es crucial para el desarrollo de nuestros conocimientos.

Las teorías científicas nos permiten inferir la naturaleza de nuestro universo futuro. Sin embargo, siempre está evolucionando y haciéndose más precisa la predicción del futuro.

La teoría de la gravedad de Newton evolucionó significativamente nuestra comprensión

La teoría de la gravedad de Newton fue revolucionaria. En la década de 1600, la gente creía que los objetos estaban naturalmente en reposo absoluto. Por tanto, sin ninguna acción, el objeto permanecería inmóvil. Newton dio la vuelta a esta idea al sugerir que todos los objetos del universo están en constante movimiento. Esta teoría fue apoyada por Newton al observar que los planetas se movían continuamente en relación con los demás.

Las tres leyes de Newton

Basándose en los descubrimientos de Newton, desarrolló tres leyes:

  1. Todos los objetos seguirán moviéndose en línea recta si no actúan sobre ellos otra fuerza.
  2. Un objeto se acelerará a un ritmo proporcional a la fuerza que actúe sobre él. Además, cuanto mayor sea la masa de un objeto, menos afectará una fuerza a su movimiento.
  3. Todos los cuerpos del universo atraen a otros cuerpos con una fuerza proporcional a la masa de cada objeto.

La velocidad de la luz desafía la teoría de Newton

Como estamos en constante movimiento respecto a otros objetos, Newton describió la velocidad como relativa a otros objetos. Sin embargo, Hawking explica que nuestra comprensión de la velocidad de la luz cuestiona esta parte de la teoría de Newton. La velocidad de la luz debe ser siempre una constante y no relativa. Siempre es de 186.000 millas por segundo. La solución a este agujero en la teoría de Newton fue resuelta a principios del siglo XX por Albert Einstein. En concreto, la teoría de la relatividad de Einstein.

El tiempo no es fijo

La teoría de la relatividad se basó en la teoría de la gravedad de Newton al explicar que la velocidad de la luz es una constante. Einstein sugirió que las leyes de la ciencia son las mismas para todos los observadores que se mueven libremente. Por lo tanto, esto explica la constancia de la velocidad de la luz. No importa la velocidad de un observador en movimiento libre, la velocidad de la luz será la misma. El razonamiento que subyace a este principio es que el tiempo es relativo y no fijo.

Hawking utiliza una analogía para explicar este punto. Imaginemos que se emite un destello de luz hacia dos observadores. Uno de estos observadores viaja hacia la luz mientras que el otro viaja más rápido en la dirección opuesta. La velocidad de la luz sigue siendo la misma para cada observador, ya que es constante. Sin embargo, el tiempo se determina por la distancia recorrida dividida por la velocidad. Por lo tanto, los dos observadores percibirían la luz emitida en momentos diferentes. Esto significa que ninguno de los dos observadores se equivocaría al registrar el momento en que se emitió la luz por primera vez. En cambio, el tiempo será relativo y único para cada uno de los observadores.

El estado cuántico nos ayuda a medir las partículas

Toda la materia está formada por partículas. Por lo tanto, para entender mejor el universo, tenemos que comprender las partículas, incluyendo cómo se comportan y su velocidad. Sin embargo, Hawking explica que las partículas son especialmente difíciles de medir. Cuanto más se intente medir con precisión la posición de una partícula, más incierta será su velocidad. Del mismo modo, cuanto más se intente medir su velocidad, menos específica será la posición de la partícula. Este fenómeno se descubrió en la década de 1920 y se denomina principio de incertidumbre.

Para superar las limitaciones de la medición de partículas, los científicos empezaron a medir el estado cuántico de las mismas. El estado cuántico combina muchas posiciones y velocidades posibles de una partícula. Por ello, actualmente es imposible que un científico observe la posición y velocidad exactas de una partícula. En su lugar, los científicos tienen que rastrear todos los lugares probables en los que podría estar y determinar cuál de ellos es el más probable. Para ello, los científicos deben observar las partículas como si fueran ondas.

La variedad de posiciones en las que puede aparecer una partícula puede representarse como lo que parece una onda continua y oscilante. Las posiciones más probables de la partícula surgen donde los arcos y las caídas se ajustan entre sí.

Los objetos masivos que curvan el espacio-tiempo provocan la gravedad

Hawking explica que la gravedad de los objetos masivos provoca la curvatura del espacio-tiempo. Además, masas enormes como nuestro sol alteran el espacio-tiempo. Imaginemos la analogía del espacio-tiempo como una manta extendida y sostenida en el aire. Si se coloca un objeto en medio de la manta, ésta se curvará y el objeto se hundirá. Una vez que se produce esta curva, otros objetos siguen estas curvas en el espacio-tiempo. Hawking explica que esto se debe a que un objeto siempre recorre la ruta más corta entre dos puntos. En el caso de los objetos más grandes, se trata de una órbita circular.

El espacio-tiempo es la cuarta dimensión de nuestro mundo. Los físicos utilizan el espacio-tiempo para describir los acontecimientos del universo. Para estos científicos, un acontecimiento se produce en una posición determinada en el espacio y el tiempo. Los científicos tienen que tener en cuenta el tiempo porque la teoría de la relatividad afirma que el tiempo es relativo. Por tanto, es un factor esencial para describir la naturaleza de un acontecimiento. La comprensión del espacio-tiempo ha permitido desarrollar la teoría de la gravedad.

Las estrellas colapsadas pueden producir agujeros negros

Las estrellas dependen de enormes cantidades de energía para producir calor y luz. Además, como suelen tener una larga vida útil, esta cantidad se acumula. Cuando esta energía se agota, la estrella muere. El tamaño de la estrella determinará entonces el producto de su muerte. Por ejemplo, las estrellas masivas producen agujeros negros. 

Hawking explica por qué la muerte de las estrellas gigantes puede producir agujeros negros. Los agujeros negros se crean a partir de estos acontecimientos, ya que la atracción gravitatoria de las estrellas masivas es muy fuerte. Las estrellas utilizan su energía para evitar el colapso debido a la fuerte atracción gravitatoria. Sin embargo, una vez que la estrella se ha quedado sin energía, comienza a colapsar sobre sí misma. Toda la materia circundante es atraída hacia un punto esférico infinitamente denso llamado singularidad. Esta singularidad es lo que llamamos un agujero negro.

La atracción de un agujero negro es tan fuerte que la luz se curva a lo largo de él. Además, su fuerte atracción gravitatoria impide que cualquier cosa que cruce un determinado límite a su alrededor vuelva a escapar. Hawking señala que este punto de no retorno se llama horizonte de sucesos. La luz es lo que más rápido se mueve en el universo. Sin embargo, ni siquiera la luz puede escapar de los agujeros negros. Como la luz no puede escapar de los agujeros negros, esto pone de manifiesto un dilema para observarlos. Sin embargo, los científicos buscan los efectos gravitacionales en el universo y los rayos X que se producen cuando el agujero negro absorbe y desgarra la materia.

El tiempo sólo puede avanzar

Hawking explica en Una breve historia del tiempo que la expansión del universo permite que el tiempo avance. Sin embargo, varios científicos no han renunciado a la posibilidad de que el universo comience a contraerse y el tiempo empiece a correr hacia atrás. A pesar de ello, Hawking sostiene que hay varios indicadores sólidos que sugieren que el tiempo sólo puede avanzar. 

Las flechas del tiempo

La segunda ley de la termodinámica se llama entropía. La entropía sugiere que el desorden tiende a aumentar con el tiempo. En general, el desorden no se reordena espontáneamente, lo que sugiere que el tiempo sólo puede avanzar. Por ejemplo, una taza rota no se reordena espontáneamente. Esta es la flecha termodinámica del tiempo. Del mismo modo, usted desarrollará un recuerdo de esta taza que se ha roto. Sin embargo, antes de este acontecimiento, no serás capaz de recordar su posición futura en el suelo. Esta es la flecha psicológica del tiempo. Por último, la flecha cosmológica del tiempo se refiere a la expansión del universo. A medida que el universo se expande, la entropía aumenta. 

Supongamos que el desorden en el universo alcanzara su punto máximo. En ese caso, el universo podría empezar a contraerse, invirtiendo la flecha cosmológica del tiempo. Sin embargo, no lo sabríamos porque los seres inteligentes sólo pueden existir a medida que aumenta el desorden. Esto se debe a que dependemos del proceso de entropía para descomponer nuestro alimento en energía. En consecuencia, el tiempo podría retroceder algún día. Sin embargo, no estaremos allí para verlo.

Las cuatro fuerzas fundamentales

La gravedad es una de las fuerzas fundamentales del universo. Sin embargo, Hawking describe otras tres fuerzas fundamentales del universo. 

Fuerza electromagnética

Las fuerzas electromagnéticas pueden observarse en todas las partículas con cargas eléctricas. Esto incluye a los electrones y a los quarks. Además, estas fuerzas crean sucesos como que un imán se pegue a un refrigerador. Estas fuerzas pueden ser atractivas o repulsivas. La atracción se produce entre partículas con carga positiva y negativa. Por el contrario, la repulsión se produce cuando dos partículas con la misma carga se encuentran. Hawking destaca que esta fuerza es mucho más fuerte que la gravedad y afecta incluso a los átomos más pequeños.

Fuerza nuclear débil

La fuerza nuclear débil actúa sobre todas las partículas que componen la materia. Esta fuerza se considera débil ya que sólo puede ejercer fuerza a distancias cortas. Las fuerzas nucleares producen radiactividad. A energías más altas, la fuerza nuclear débil aumenta hasta igualar a la fuerza electromagnética.

Fuerza nuclear fuerte

Esta fuerza nuclear puede unir protones y neutrones en el núcleo de un átomo. Asimismo, puede unir a los pequeños quarks dentro de los protones y neutrones. La fuerza nuclear fuerte se diferencia de la débil en que se debilita a energías más altas. 

Gran Unificación Energética

Existe un estado de alta energía llamado energía de gran unificación. Este estado se produce cuando las tres fuerzas alcanzan la misma fuerza. Al hacerlo, se convierten en diferentes aspectos de una única fuerza. Hawking sugiere que esta fuerza unitaria podría haber desempeñado un papel importante en la creación de nuestro universo. 

¿Cómo se produjo el Big Bang?

Los científicos están casi totalmente de acuerdo en que el Big Bang ocurrió. Sin embargo, en lo que muchos científicos no están de acuerdo es en cómo ocurrió el big bang. Sin embargo, hay dos teorías destacadas sobre cómo pudo ocurrir el big bang.

El modelo del Big Bang caliente

  • El universo comenzó con un tamaño cero y era infinitamente caliente y denso.
  • El big bang produjo una expansión, que posteriormente enfrió la temperatura del universo. La razón de este enfriamiento es que la temperatura se extiende más.
  • En las primeras horas de esta expansión se crearon la mayoría de los elementos actuales del universo.
  • Los cuerpos más grandes dentro del universo comenzaron a girar debido a la gravedad, lo que creó las galaxias.
  • Las nubes de gases de hidrógeno y helio comenzaron entonces a colapsar dentro de estas galaxias. Este colapso, asociado a una colisión de átomos, creó reacciones de fusión nuclear. Estas reacciones fueron el origen de las estrellas.
  • La muerte y el colapso de estas estrellas crearon enormes explosiones estelares que expulsaron más elementos al universo. Estos elementos ayudaron a crear más estrellas y planetas.

El modelo inflacionario

  • La energía del universo primitivo era tan alta que la fuerza de las tres fuerzas mencionadas anteriormente era igual.
  • Con la expansión del universo, estas tres fuerzas desarrollaron diferentes fuerzas. Esto ocurrió rápidamente.
  • Al dividirse las fuerzas, se liberó una enorme cantidad de energía.
  • La liberación de energía creó un efecto antigravitatorio.
  • El efecto antigravitatorio hizo que el universo se expandiera aún más rápido.

Cita final

"Si realmente existe una teoría unificada completa que lo gobierna todo, es de suponer que también determina tus acciones. Pero lo hace de una manera que es imposible de calcular para un organismo tan complicado como el ser humano. La razón por la que decimos que los humanos tienen libre albedrío es porque no podemos predecir lo que harán".

- Stephen Hawking

Clasificación

Valoración de StoryShots: 4.4/5

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