Lee Smolin - "Spaţiu, timp, univers"

Lee Smolin este specialist în fizică teoretică şi în prezent lucrează la Perimeter Institute for Theoretical Physics. Este cunoscut pentru pentru contribuţiile sale în teoria gravitaţiei cuantice, în special în teoria gravitaţiei cuantice cu bucle. Cercetările sale includ cosmologia, teoria particulelor elementare, mecanica cuantică şi biologia teoretică. A scris trei cărţi de popularizare a ştiinţei: "Life of the Cosmos" (1997), "Three Roads to Quantum Gravity" şi "The Trouble with Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next" (2006).

În "Spaţiu, timp, univers" ("Three roads to quantum gravity") subiectul principal îl constituie gravitaţia cuantică. Gravitaţiei cuantice încearcă să găsească un răspuns la întrebarea Ce sunt spaţiul şi timpul ? În cardul teoriei relativităţii, Einstein a enuţat nu numai o teoria a graviaţiei, ci şi o teorie a spaţiului şi timpului, care a înlocuit concepţia newtoniană asupra spaţiului şi timpului. Pentru a răspunde la întrebarea de mai sus, gravitaţiei cuantică încearcă să combine spaţiu şi timpul, aşa cum sunt ele descrise de teoriarelativităţii, cu o altă teorie care are implicaţii profunde în descrierea naturii, este vorba de teoria cuantică. Astfel, gravitaţia cuantică, va putea fi utilizată atât pentru descrierea fenomenelor la scară mică (mecanică cuantică) cât şi a comportamentului găurilor negre (teoria relativitaţii).

În "Spaţiu, timp , univers" sunt descrise descrise cele trei căi de abordare a gravitaţiei cuantice: termodinamica găurilor negre, gravitaţia cuantică cu bucle şi teoria corzilor. Una dintre cele mai intersante teorii prezentate în cartea lui Smolin, şi care constituie punctul comun al celor trei abordări, este teoria naturii cuantice a spaţiului şi timpului. Trăim într-un Univers în care spaţiul şi timpul sunt continue ? sau Spaţiul şi timpul sunt de natură discretă ? Cele trei teorii conduc către un singur răspuns, spaţiu/timpul este discret, ceea ce înseamnă că poate fi împărţit în segmente a caror valoare minimă este dată de distanţa/timpul Planck. Termodinamica găurilor negre este o teorie în cadrul căreia se poate demonstra, pe baza mărginirii Bekenstein, că "lumea trebuie să fie discontinuă la scară Planck". Conform lui Bekenstein "cantitatea de informaţie conţinută în orice regiune a spaţiului este nu numai finită, dar şi proporţională cu aria suprafeţei ce delimitează regiunea, măsurată în unităţi Planck". În acest caz, dacă lumea ar fi continuă la scară Planck atunci orice regiune ar conţine o cantitate infinită de informaţie. În concluzie, lumea trebuie să fie discontinuă la scară Planck. Gravitaţia cuantică cu bucle arată că ariile şi volumele sunt cuantificabile şi intervin numai în cantităţi finite. Teoria corzilor descrie o coardă în mişcare într-un spaţiu continuu. La o cercetare mai atentă se observă că de fapt corzile sunt alcătuite din bucăţi finite (biţi de coardă) care transportă o cantitate finită de impuls şi energie. "Acest fapt e exprimat ca o extindere simplă şi frumoasă a principiului de incertitudine şi ne spune că există o cea mai mică lungime posibilă". Cele trei abordări ale gravitaţiei cuantice conduc la concluzia generală că spaţiul este discontinuu la scară Planck. Însă răpusurile în cadrul celor trei teorii la întrebarea "Ce sunt spaţiul şi timpul ?" sunt destul de diferite. Astfel, rămâne să unim cele trei teorii pentru a obţine "drumul final către gravitaţia cuantică". Acestea ar fi principalele ideii prezentate de Smolin. Ce mai găsiţi în carte: discuţii legată de supersimetrie şi entropia găurilor negre şi cum sunt legate aceaste noţiuni de gravitaţia cuantică, descrierea reţelor de spin ale lui Penrose şi aspectele teologice ale gravitaţiei cuantice.

Recunosc, "Spaţiu, timp, univers" nu este o carte uşor de citit, sunt necesare ceva cunoştinţe de bază legate de entropie, mecanica cuantică şi teoria relativităţii. Dacă până acum nu aţi citi nici o carte de popularizare a mecanicii cuantice sau dacă nu ştiţi nimic despre găurile negre nu cred că veţi citi mai mult de 50 de paginii din cartea lui Smolin. Recomandarea mea este să nu renunţaţi, carte este plină de idei extrem de interesante, trebuie doar să aveţi răbdare. Smolin reuşeste să scrie o carte atât pentru cei mai puţin "iniţiaţi" în fizica teoretică, cât şi pentru cei care lucrează în domeniu, o performaţă rar întâlnită în cazul cărţilor de popularizare. Un alt aspect intereseant la cărţii sunt anecdotele/povestirile care vă vor da o imagine despre ceea ce înseamnă un cercetător de valoare, despre fizica teoretică, depre evoluţia fizicii şi în particular despre istoria gravitaţiei cuantice. În concluzie, "Spaţiu, timp, univers" este o carte cu care trebuie să aveţi rabdare, pentru că în final veţi descoperi o mulţime de idei interesante/stranii. Eu sigur voi reciti această carte.

În încheiere doua link-uri: aici o parte dintr-o conferinţă a lui Smolin despre natura timpului, iar aici o conferinţă despre istoria universului şi a materiei.

Lee Smolin
Spaţiu, timp, univers
trad. Anca Vişinescu
Humanitas

"Experienţa îmi spune că un om de ştiinţă are doar câteva idei bune. Sunt puţine şi rare şi vin numai după mulţi ani de pregătire. Ceea ce este rău e că după ce ai avut o idee bună eşti condamnat la ani de muncă grea ca s-o dezvolţi."