El Universo Elegante: Supercuerdas, Dimensiones Ocultas Y La Búsqueda De Una Teoría Final — Brian Greene / The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory by Brian Greene

El universo elegante de Brian Greene fue un best seller y para mí un libro interesante. Compré el libro para intentar entender la Teoría de Cuerdas. No soy un físico con solo un curso de física tomado. He leído el libro Una breve historia del tiempo de Stephan Hawking (pero una lectura difícil en los capítulos posteriores, un poco sobre la teoría de cuerdas …). El Universo Elegante es el primer libro que he leído principalmente sobre la teoría de cuerdas.
El primer tercio de The Elegant Universe fue espectacular … Brian hizo un gran trabajo al explicar la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein y la Teoría de la Relatividad General para objetos de gran escala del universo y Mecánica Cuántica para la escala muy microscópica. Vemos la dificultad que todos los mejores científicos han tenido (incluido Einstein) para combinar estas teorías en una ley universal que explica el universo total que toma en consideración las fuerzas de la semana, las fuerzas fuertes, las fuerzas electromagnéticas y gravitacionales. Nadie ha sido capaz de hacerlo.
Los siguientes dos tercios del libro fueron una lectura más difícil. Todavía no entiendo totalmente la teoría de cuerdas (creo que pocas personas lo hacen). Brian Greene hizo todo lo posible para intentar que la Teoría de Cuerdas explicara la teoría de Relatividad de Einstein para los grandes y la Mecánica Cuántica para los pequeños increíblemente sub-atómicos en un paquete completo tratando de obtener la Gran Ley que empataría todo para explicar la función del todo el universo. Hay mucha especulación y poco probado. Brian incluso dice que hoy no tenemos la tecnología para probar totalmente la teoría de cuerdas y hacer una ley universal completa. Puede tomar décadas y décadas si alguna vez. Todavía no puedo creer totalmente en la Teoría de Cuerdas pero mantendré la mente abierta ya que no he leído nada más que combine los resultados de las teorías de la Relatividad y la Mecánica Cuántica. Es difícil imaginar trillones y trillones de cuerdas microscópicas unidimensionales con una fuerza increíble contra objetos puntuales. Además, se lanzan en las frecuencias vibratorias de las cuerdas mismas. Entonces debe haber al menos 10 dimensiones para que la Teoría de Cuerdas funcione. Cosas profundas y profundas para creer. Hasta ahora no hay forma de probarlo y solo una idea fantástica que se muestra para intentar alcanzar la Ley Universal total.

Recomiende este libro, pero los capítulos posteriores son un poco difíciles de entender. El libro fue un gran especial de Nova en PBS. Voy a tratar de obtener una copia de ese especial, tal vez ayudaría en la comprensión de la teoría de cuerdas.
Brian Greene es un buen autor / físico que aborda un tema difícil.

El libro comienza con la exploración de la noción de relatividad de Einstein, seguida de los fundamentos de la física cuántica, con ambos campos ocupando a los físicos durante la mejor mitad del siglo XX. Greene continúa elaborando las fricciones, paradojas e inconsistencias que surgen de los intentos de científicos eminentes por conciliar estos dos dogmas científicos extremadamente diferentes que parecen definir nuestra realidad. Ingrese String Theory, un nuevo y revolucionario descubrimiento que convierte a la física tal como la conocemos en su cabeza no solo fusionando la relatividad general y la física cuántica en un único marco plausible, sino también albergando nuevos conocimientos e implicaciones sobre la naturaleza de la realidad. Estas ideas incluyen un universo de 11 dimentsiones, predicciones matemáticas para la supersimetría y la posibilidad de rupturas espacio-temporales, un área en la que Greene ha sido más productivo y por cuyas contribuciones ha sido muy respetado. Vemos el siglo XXI como una especie de renacimiento para la física, ya que la Teoría de Cuerdas, con el ardiente y novedoso estallido de innumerables descubrimientos conceptuales, evolucionó a Teoría Super-String y finalmente a la Teoría M, tal vez la verdadera “Teoría del Todo” ese ha sido el Santo Grial de la Física desde los días de Einstein. Sin embargo, el hilo común que corre a lo largo del libro es la idea de “simetría”, un concepto general que explica la palabra “Elegante” en el título de este libro.
No solo la retórica es excelente y los ejemplos visuales son altamente intuitivos, el tono del autor está lleno de entusiasmo y pasión por el tema, el tipo de entusiasmo que se filtra en los lectores, haciendo que deseen emprender un viaje con Greene mientras explora el universo. Además, el autor da crédito completo (y referencias) a todos los contribuyentes clave de la ciencia moderna desde los nombres más familiares como Newton, Einstein, Bohr y Hawking a las personalidades menos prolíficas (al menos para los legos) pero igualmente brillantes como Kaluza, Klein, Calabi, Yau, Fermi, Bose y una hueste de otros científicos eminentes. Leer este libro fue como invitarlo a una velada para cenar y conversar con todas estas mentes científicas en una habitación. Además, el autor, aunque apasionado, sigue siendo admirablemente objetivo en sus postulaciones, reconociendo las debilidades y defectos en un campo tan dinámico nuevo, y estableciendo advertencias para los lectores antes de pasar de un tema controvertido a un tema controvertido.
Este es un gran libro, uno que lleva a los lectores paso a paso en una aventura en el espacio interior y el espacio exterior de forma simultánea. Obtenemos una mejor comprensión de “lo que somos” en el panorama general, aunque preguntas más profundas como “¿Quiénes somos?” Y “¿Por qué estamos aquí?” queda en juego. Sin embargo, al igual que Greene respalda, cuanto más nos acercamos a descubrir la naturaleza del universo, más estamos equipados y preparados para abordar estas preguntas más profundas con respuestas científicamente viables. Observe cómo me he abstenido de entrar en demasiados detalles sobre el contenido del libro en sí; eso equivaldría a regalar “spoilers” para una novela o película de suspenso apasionante; ¡Y sé que todos odiamos eso!

Crítica:
Es el desafío supremo de los libros de ciencia escritos para el lego (ciertamente, con conceptos tan alucinantes como este) hablar al nivel de un estudiante quizás incognoscible. Greene se levanta admirablemente a este desafío, pero (por mi parte) con resultados ocasionalmente inconsistentes. Algunas explicaciones parecen excesivamente prolongadas o redundantes, mientras que otras parecen pasarse por alto. La discusión de la relatividad, por ejemplo, pareció repetirse hasta la saciedad, mientras que algunas cosas que eran más nuevas para mí / más difíciles de digerir, como la naturaleza de los espacios de calabi yau o las diferencias entre las teorías de 5 cuerdas, me dejaron con la sensación lejos de estar completo Para ser justos, esto podría deberse a la profundidad y complejidad de las cosas que se discuten y las limitaciones de la mente de este lector, pero en general la cantidad de tinta derramada no siempre parecía coincidir con la complejidad de la idea que se explica. En general, se apreciaron los momentos de redundancia, por lo que es una lectura fácil de tomar en pedazos como un lector de baño o mientras se cuelga la correa. Finalmente, en un campo tan innovador, una publicación de diez años ya puede parecer obsoleta, pero esto es más emocionante que decepcionante, y estimula a uno a investigar las últimas noticias en el campo.
Alabanza:
Greene está en la cima de su juego de escritura, ya que da cuenta de primera mano de cuando estaba en la cima de su juego científicamente, colaborando en importantes avances en el campo. Creo que desarrollar la propia comprensión de la ciencia reflejando el desarrollo histórico de la comprensión de la ciencia por parte de la humanidad es una gran forma de aprender, y Greene tiene suficiente sentido de la historia y citas coloridas para ayudar a que esto suceda.
en conjunto:
una lectura muy recomendable para aquellos con un creciente interés en la teoría de cuerdas y / o en la última comprensión de la humanidad de los primeros momentos del universo tal como lo conocemos.

El universo puede ser un caso extremo. En las profundidades centrales de un agujero negro se aplasta una enorme masa hasta reducirse a un tamaño minúsculo. En el momento del big bang, la totalidad del universo salió en erupción de una pepita microscópica cuyo tamaño hace que un grano de arena parezca gigantesco. Estos contextos son diminutos y, sin embargo, tienen una masa increíblemente grande, por lo que necesitan basarse tanto en la mecánica cuántica como en la relatividad general. Por ciertas razones que se irán aclarando cada vez más a medida que avancemos, las fórmulas de la relatividad general y las de la mecánica cuántica, cuando se combinan, empiezan a agitarse, a traquetear y a tener escapes de vapor como un automóvil viejo. Por decirlo menos figurativamente, hay en la física preguntas bien planteadas que ocasionan respuestas sin sentido a partir de la desafortunada amalgama de las dos teorías. Aunque se desee mantener el profundo interior de un agujero negro y el surgimiento inicial del universo envueltos en el misterio, no se puede evitar sentir que la hostilidad entre la mecánica cuántica y la relatividad general está clamando por un nivel más profundo de comprensión.
La teoría de las supercuerdas, una advenediza en comparación con los venerables edificios de la mecánica cuántica y la relatividad general, responde con un rotundo no. Una intensa investigación llevada a cabo durante la última década por físicos y matemáticos de todo el mundo ha revelado que este nuevo planteamiento, encaminado a explicar la materia en su nivel más básico, resuelve la tensión existente entre la relatividad general y la mecánica cuántica. De hecho, la teoría de las supercuerdas muestra aún más: dentro de este nuevo marco, la relatividad general y la mecánica cuántica se necesitan la una a la otra para que esta teoría tenga sentido. Según la teoría de las supercuerdas, el matrimonio entre las leyes de lo grande y las de lo pequeño no sólo es feliz, sino inevitable.
Esto es sólo una parte de las buenas noticias: porque, además, la teoría de las supercuerdas —abreviadamente, teoría de cuerdas— hace que esta unión avance dando un paso de gigante. Durante tres décadas, Einstein estuvo buscando una teoría unificada de la física, una teoría que entretejiera todas las fuerzas y todos los constituyentes materiales de la naturaleza dentro de un único tapiz teórico. Einstein no lo consiguió. Ahora, iniciado el nuevo milenio, los partidarios de la teoría de cuerdas anuncian que finalmente han salido a la luz los hilos de este escurridizo tapiz unificado. La teoría de cuerdas posee el potencial de mostrar que todos los sorprendentes sucesos que se producen en el universo —desde la frenética danza de esas partículas subatómicas llamadas quarks, hasta el majestuoso vals de las estrellas binarias en sus órbitas; desde la bola de fuego inicial del big bang, hasta los elegantes remolinos de las galaxias celestes— son reflejos de un gran principio físico, de una ecuación magistral.
Dado que estas características de la teoría de cuerdas exigen que cambiemos drásticamente nuestra manera de entender el espacio, el tiempo y la materia, llevará cierto tiempo que nos adaptemos a ella hasta instalarnos en un nivel en el que resulte cómodo manejarla.
En consecuencia, por primera vez en la historia de la física disponemos de un marco en el que se puede explicar cualquiera de las características fundamentales sobre las que está construido el universo. Por esta razón, se dice a veces sobre la teoría de cuerdas que puede ser la «teoría para todo» theory of everything: T. O. E. (Estas siglas se prestan a un juego de palabras en inglés, ya que toe significa «dedo del pie» o «punta del pie», es decir, lo último de una extremidad del cuerpo) o la teoría «última» o «final». Estas expresiones descriptivas grandiosas pretenden dar a entender que se trata de la más profunda de las teorías posibles dentro de la física —una teoría que es la base de todas las demás, que no requiere, o ni siquiera permite, una base explicativa más profunda—.

La obra de Einstein demostró que conceptos tales como espacio y tiempo, que anteriormente parecían estar separados y ser absolutos, en realidad están entrelazados y son relativos. Einstein demostró además que otras propiedades físicas del universo, sorprendentemente, también están interrelacionadas. La más famosa de sus fórmulas constituye uno de los ejemplos más importantes. En ella Einstein afirmaba que la energía (E) de un objeto y su masa (m) no son conceptos independientes; podemos determinar la energía a partir de la masa del objeto multiplicando ésta dos veces por la velocidad de la luz, o sea por c2 o podemos determinar la masa conociendo su energía (dividiendo esta última dos veces por la velocidad de la luz). En otras palabras, la energía y la masa —como los dólares y los euros— son divisas convertibles. Sin embargo, a diferencia de lo que sucede con el dinero, el tipo de cambio dado por los dos factores de la velocidad de la luz es siempre fijo. Dado que este tipo de cambio es tan grande (c2 es una cantidad considerable), una masa pequeña llega a producir una cantidad enormemente grande de energía. En Hiroshima se utilizó como arma el devastador poder destructivo obtenido de la conversión en energía de menos del 1 por ciento de 900 gramos de uranio; algún día, en centrales energéticas de fusión nuclear podremos utilizar productivamente la fórmula de Einstein para satisfacer la energía de todo el mundo con nuestra inagotable provisión de agua de mar.
Teniendo en cuenta los conceptos que hemos puesto de relieve en este capítulo, la fórmula de Einstein nos da la explicación más concreta del hecho fundamental de que nada puede viajar a una velocidad mayor que la de la luz.

Durante el último medio siglo, la física se ha visto enfrentada con otro conflicto teórico más cuya importancia está a la par con la del que existe entre la relatividad especial y la teoría de la gravedad de Newton. La relatividad general resulta ser fundamentalmente incompatible con otra teoría que está también extraordinariamente bien comprobada: la Mecánica Cuántica. Por lo que respecta a las cuestiones tratadas en este capítulo, el conflicto impide a los físicos comprender qué es lo que realmente les sucede al espacio, al tiempo y a la materia cuando estaban todos ellos brutalmente comprimidos en el momento del big bang o en el punto central de un agujero negro. Sin embargo, de una forma más general, el conflicto nos alerta sobre una deficiencia fundamental que presenta nuestra manera de concebir la naturaleza. La resolución de este conflicto ha escapado a los intentos de lograrla que han realizado algunos de los físicos teóricos más grandes, dando a dicho conflicto una bien medida reputación de ser el problema central de la física teórica moderna. La comprensión de este conflicto requiere familiarizarse primero con algunas características básicas de la teoría cuántica.
Einstein resolvió dos de los conflictos científicos importantes de los últimos cien años mediante la relatividad especial y la relatividad general. Aunque los problemas iniciales que motivaron su obra no presagiaban los resultados, cada una de estas resoluciones transformaron completamente nuestro modo de conocer el espacio y el tiempo. La teoría de cuerdas resuelve el tercer conflicto científico importante del siglo pasado y, de una manera que incluso Einstein habría considerado extraordinaria, requiere que sometamos nuestros conceptos de espacio y tiempo, de nuevo, a otra revisión radical. La teoría de cuerdas sacude de pies a cabeza los fundamentos de la física moderna, hasta tal punto que incluso el número de dimensiones aceptado hasta ahora para nuestro universo —algo tan básico que se podría pensar que estaba más allá de todo cuestionamiento— se viene abajo de un modo radical y, al mismo tiempo, convincente.
La teoría de cuerdas afirma que hay seis dimensiones de las que hasta ahora no se había hablado, arrolladas firmemente dentro de una de esas formas de apariencia más bien complicada. Estas dimensiones son una parte integral y ubicua de la estructura espacial; existen en todas partes. Por ejemplo, si usted describe con la mano un amplio arco, no sólo se está moviendo a través de las tres dimensiones extendidas, sino también a través de las dimensiones arrolladas. Por supuesto, dado que las dimensiones arrolladas son tan pequeñas, cuando usted mueve la mano las está recorriendo un enorme número de veces, volviendo repetidamente al punto de partida. Su diminuta extensión significa que no hay mucho espacio para mover un objeto grande, como una mano; el resultado final es que, después de hacer un barrido con el brazo, usted no es consciente en absoluto del viaje que ha realizado a través de las dimensiones arrolladas de Calabi-Yau.
Ésta es una de las asombrosas características de la teoría de cuerdas. Sin embargo, si usted tiene una mente práctica, no tendrá más remedio que retroceder en esta discusión llevándola a un tema esencial y concreto.
Nada les gustaría más a los estudiosos de la teoría de cuerdas que presentar orgullosamente al mundo una lista de predicciones detalladas y experimentalmente comprobables. Ciertamente, es imposible afirmar que una teoría describe nuestro universo sin someter sus predicciones a una verificación experimental. Además, independientemente de la viveza con que la teoría de cuerdas pinte una imagen, si ésta no describe con precisión nuestro universo, toda esa teoría no tendrá importancia.

Dado el enorme progreso que ha tenido lugar recientemente en los métodos no perturbativos y su aplicación con éxito a otros aspectos de los agujeros negros, los especialistas en teoría de cuerdas tienen grandes esperanzas de que no pasará mucho tiempo antes de que empiecen a revelarse los misterios que residen en el centro de los agujeros negros.
Las implicaciones cosmológicas de la teoría de cuerdas/Teoría-M constituirán un importante campo de investigación cuando ya estemos bien entrados en el siglo XXI. Sin contar con aceleradores de partículas capaces de producir energías a la escala de Planck, tendremos que basarnos cada vez más en ese acelerador cosmológico que es el big bang, y en los restos que nos ha dejado por todo el universo, como datos experimentales que podremos utilizar. Con suerte y perseverancia, podremos finalmente ser capaces de dar respuesta a interrogantes tales como el modo en que comenzó el universo, y por qué ha evolucionado de la forma que percibimos en la tierra y en los cielos. Desde luego, hay todavía mucho territorio inexplorado entre el punto en el que estamos ahora y el lugar en el que están las respuestas completas a esas preguntas fundamentales. Pero el desarrollo de una teoría cuántica de la gravedad mediante la teoría de las supercuerdas da credibilidad a la esperanza de poseer ya actualmente las herramientas teóricas necesarias para avanzar por amplias regiones de lo desconocido y para, sin duda, después de mucho luchar, aparecer posiblemente con las respuestas a algunas de las preguntas más profundas que se han planteado jamás.

Dentro de algunos siglos, la teoría de las supercuerdas, o su evolución dentro de la Teoría-M, habrá podido desarrollarse hasta situarse tan lejos de su formulación actual, que podría ser irreconocible incluso para los más avanzados investigadores de hoy en día. En el proceso continuo de búsqueda de la teoría definitiva, es muy posible que encontremos que la teoría de cuerdas no es sino uno de los muchos pasos decisivos en el camino hacia una concepción mucho más grande del cosmos, una concepción que involucra ideas que difieren radicalmente de cualquier cosa que hayamos encontrado con anterioridad. La historia de la ciencia nos enseña que, cada vez que pensamos que hemos comprendido todo, la naturaleza nos tiene reservada una sorpresa radical que requiere unos cambios significativos, y a veces drásticos, en el modo en que pensamos cómo funciona el mundo.
Como ha dicho Edward Witten:
“Creo que estamos tan cerca con la teoría de cuerdas que —en mis momentos de mayor optimismo— me imagino que algún día la forma final de esta teoría podría caer del cielo e ir a parar a las manos de alguien. Sin embargo, cuando soy más realista, siento que nos encontramos actualmente en el proceso de construir una teoría mucho más profunda que cualquiera que hayamos tenido anteriormente, y que bien entrado el siglo XXI, cuando yo sea demasiado viejo para tener alguna idea útil al respecto, los físicos más jóvenes tendrán que decidir si hemos encontrado en efecto la teoría final”.

Aunque todavía estamos sintiendo las sacudidas posteriores al terremoto de la segunda revolución de las supercuerdas y absorbiendo la panoplia de nuevas ideas que esta revolución ha engendrado, la mayoría de los especialistas en teoría de cuerdas coinciden en que probablemente será necesaria una tercera, y probablemente una cuarta revolución teórica por el estilo para que se libere todo el potencial de la teoría de cuerdas y se compruebe su posible carácter de teoría final.

Una lección general que hemos aprendido durante los últimos cien años es que las leyes conocidas de la física están asociadas con los principios de simetría. La relatividad especial está basada en la simetría encarnada en el principio de relatividad, la simetría existente entre todos los puntos de observación que tienen velocidad constante. La fuerza de la gravedad, en la medida en que está incorporada en la teoría general de la relatividad, está basada en el principio de equivalencia —la extensión del principio de relatividad para abarcar todos los posibles puntos de observación independientemente de la complejidad de sus estados de movimiento—. Y las fuerzas nucleares fuerte y débil, así como la fuerza electromagnética, están basadas en los más abstractos principios de simetría gauge.
Una de las cuestiones más importantes con las que se enfrentan los especialistas en teoría de cuerdas es hallar el aparato matemático correcto para formular dicha teoría sin recurrir a un concepto preexistente de espacio y tiempo. Si llegáramos a comprender cómo surgen el espacio y el tiempo, esto sería dar un gran paso hacia delante y acercarnos a una situación en la que podríamos responder la pregunta crucial sobre qué forma geométrica emerge realmente.

Cuando dirigimos la vista al futuro e intuimos todas las maravillas que puede almacenar todavía para nosotros, deberíamos también mirar hacia atrás y maravillarnos ante ese viaje que nos ha traído tan lejos. La búsqueda de las leyes fundamentales del universo es un drama específicamente humano, que ha hecho que la mente se ensanche y ha enriquecido el espíritu. La viva descripción que hizo Einstein de sus propias indagaciones para comprender la gravedad —«dos años de búsqueda ansiosa en la oscuridad, con intenso anhelo, alternando momentos de confianza y de agotamiento, y la salida por fin a la luz»— puede seguramente abarcar todos los esfuerzos humanos. Todos somos, cada uno a su manera, buscadores de la verdad y cada uno de nosotros puede ansiar una respuesta a la cuestión que plantea por qué estamos aquí. En nuestra escalada colectiva de la montaña del conocimiento, cada generación se apoya firmemente en los hombros de la anterior, buscando valerosamente la cima. No podemos predecir que alguno de nuestros descendientes vaya algún día a disfrutar del panorama que se ve desde la cumbre y pueda contemplar el vasto y elegante universo con una perspectiva de claridad infinita. Sin embargo, en la medida en que cada generación asciende en su escalada un poco más arriba, comprendemos la afirmación de Jacob Bronowski: «En toda época hay un momento decisivo de cambio, un nuevo modo de buscar y aseverar la coherencia del universo». Y, viendo que nuestra generación se maravilla ante nuestra nueva visión del universo —nuestro nuevo modo de aseverar la coherencia del universo— sabemos que estamos cumpliendo con nuestro deber, aportando nuestro peldaño a la escalera humana para alcanzar las estrellas.

Brian Greene’s The Elegant Universe was a national best seller and for me an interesting book. I bought The Elegant Universe to try to understang String Theory. I’m not a physicist with only one physics course taken. I’ve read the book A Brief History of Time by Stephan Hawking (but a difficult read in the later chapters, a little about String Theory…). The Elegant Universe is the first book I’ve read mainly about String Theory.
The first 1/3 of The Elegant Universe was spectacular… Brian did a great job of explaining Einstein’s Special Theory of Relativity and General Theory of Relativity for large scale items of the universe and Quantum Mechanics for the very microscopic scale. We see the difficulty all the top scientists have had (including Einstein) to combine these theories into a universal law explaining the total universe that takes into consideration the week forces, strong forces, electromagnetic and gravitational forces. No one has been able to do it.
The next 2/3 of the book was a more difficult reading. I still don’t totally understand String Theory ( I think few people do). Brian Greene did everything he could to try to have String Theory explain both Einstein’s Relativity theory for the large and Quantum Mechanics for the incredibly sub atomic small in one complete packaging trying for the grand prize Law that would tie in everything to explain the function of the entire universe.There is a lot of speculation and little proved. Brian even says we don’t have the technology today to totally prove String Theory and make a Universal Complete Law. It may take decades and decades if ever. I still can not totally believe String Theory but will keep an open mind as I have not read anything else that combines the results of the theories of Relativity and Quantum Mechanics. Its hard to envision trillions and trillions of one dimensional microscopic strings with incredible strength vs point objects.Plus thrown in the vibrational frequencies of the strings themselves. Then there must be at least 10 dimensions for String Theory to work. Deep, deep stuff to believe. So far no way to prove it and just a fantastic idea shown to try to achieve the total Universal Law.

Recommend this book but the later chapters are a little hard to understand. The Elegant Universe was a major Nova Special on PBS. I’m going to try to get a copy of that special, maybe it would help on String Theory understanding.
Brian Greene a good author/physicist taking on a difficult subject.

The book commences on the exploration of Einstein’s notion of relativity, followed by the foundations of quantum physics, with both these fields having occupied physicists for the better half of the 20th century. Greene goes on to elaborate the frictions, paradoxes and inconsistencies arising from attempts of eminent scientists to reconcile these two extremely different scientific dogmas that both seem to define our reality. Enter String Theory, a revolutionary new discovery that turns physics as we know it on its head by not only merging general relativity and quantum physics into a single plausible framework, but also harboring new insights and implications on the nature of reality. These insights include a universe of 11 dimentsions, mathematical predictions for supersymmetry and the possibility of space-time ruptures, an area in which Greene has been most productive in, and for whose contributions he has been highly respected for. We see the 21st century as a kind of Renaissance for physics, as String Theory, with the ardent and novel outburst of myriad conceptual discoveries, has evolved into Super-String Theory and finally the M-Theory, perhaps the true “Theory of Everything” that has been the Holy Grail of Physics from the days of Einstein. However, the common thread running throughout the book is the idea of “symmetry”, an overarching concept that accounts for the word “Elegant” in the title of this book.
Not only are the rhetoric superb and visual examples highly intuitive, the author’s tone is brimming with excitement and passion for the subject matter, the kind of enthusiasm that seeps out onto the readers, making them want to take a journey with Greene as he explores the universe. Furthermore, the author gives full credit (and refernces) to all the key contributors of modern science from the more familiar names like Newton, Einstein, Bohr, and Hawking to the less prolific (at least to the lay person) but equally brilliant personalities like Kaluza, Klein, Calabi, Yau, Fermi, Bose and a host of other eminent scientists. Reading this book was like being invited to a soiree for dinner and conversation with all these scientific minds in one room. Furthermore, the author, although passionate, remains admirably objective in his postulations, acknowledging the weaknesses and flaws in such a dynamic new field, and establishing caveats for the readers before they move on from controversial topic to controversial topic.
This is a great book, one that takes the readers step by step on an adventure into inner space and outer space simultaneously. We gain a better understanding of “what we are” in the bigger picture although deeper questions like “Who we are” and “Why we are here?” remains up for grabs. However, like Greene endorses, the closer we come to discovering the nature of the universe, the more we are equipped and prepared to tackle these deeper questions with scientifically viable answers. Notice how I have refrained from going into too much detail on the content of the book itself; that would be tantamount to giving away “spoilers” for a gripping suspense novel or movie; And I know how we all hate that!

Critique:
It’s the supreme challenge of books of science written for the layperson (certainly ones with such mind-bending concepts as this one) to speak to the level of a perhaps unknowable student. Greene admirably rises to this challenge, but (for my part) with occasionally inconsistent results. Some explanations seem unduly drawn out or redundant, while others feel glossed over. The discussion of relativity for example, seemed repeated ad nauseum, while some things that were newer to me/harder for me to digest, like the nature of calabi yau spaces or the differences between the 5 string theories, left me feeling that my understanding was far from complete. In fairness this could well be due to the depth and complexity of the things being discussed and the limitations of this reader’s own mind, but overall the amount of ink spilled didn’t always seem to match the complexity of the idea being explained. On the whole the moments of redundancy, were appreciated, making it an easy read to take in chunks as a bathroom reader or while strap-hanging. Finally, in such a cutting edge field, a ten year old publication can already feel outdated at times, but this is exciting more than it is disappointing, and spurs one to investigate the latest news in the field.
Praise:
Greene is at the top of his writing game as he gives first hand accounts of when he was at the top of his game scientifically, collaborating in significant breakthroughs in the field. I think developing one’s own understanding of science mirroring the historical development of humanity’s understanding of science is a great way to learn, and Greene has enough a sense of history and colorful quotes throughout to help make this happen.
on the whole:
a highly recommended read for those with a burgeoning interest in string theory and/or in humanity’s latest understanding of the earliest moments of the universe as we know it.

The universe can be an extreme case. In the central depths of a black hole a huge mass is crushed down to a tiny size. At the time of the big bang, the entire universe erupted from a microscopic nugget whose size makes a grain of sand seem gigantic. These contexts are tiny, and yet they have an incredibly large mass, so they need to be based on both quantum mechanics and general relativity. For certain reasons that will become increasingly clear as we go, the formulas of general relativity and those of quantum mechanics, when combined, begin to shake, rattle and have vapor escapes like an old car. To say it less figuratively, there are well-posed questions in physics that cause meaningless answers from the unfortunate amalgam of the two theories. Although it is desired to maintain the deep interior of a black hole and the initial emergence of the universe wrapped in mystery, one can not help feeling that the hostility between quantum mechanics and general relativity is clamoring for a deeper level of understanding.
The superstring theory, an upstart compared to the venerable buildings of quantum mechanics and general relativity, responds with a resounding no. An intense investigation carried out during the last decade by physicists and mathematicians from all over the world has revealed that this new approach, aimed at explaining matter at its most basic level, resolves the tension between general relativity and quantum mechanics. In fact, the superstring theory shows even more: within this new framework, general relativity and quantum mechanics need each other to make sense of this theory. According to the superstring theory, marriage between the laws of the big and those of the small is not only happy, but inevitable.
This is only part of the good news: because, in addition, the theory of superstrings -abreviately, string theory- makes this union advance by taking a giant step. For three decades, Einstein was looking for a unified theory of physics, a theory that would interweave all the forces and all the material constituents of nature within a single theoretical tapestry. Einstein did not get it. Now that the new millennium has begun, supporters of string theory announce that the threads of this elusive unified tapestry have finally come to light. String theory has the potential to show all the amazing events that occur in the universe – from the frantic dance of those subatomic particles called quarks, to the majestic waltz of the binary stars in their orbits; from the initial fireball of the big bang, to the elegant whirlpools of the celestial galaxies – they are reflections of a great physical principle, of a masterful equation.
Given that these characteristics of string theory demand that we drastically change our understanding of space, time and matter, it will take some time for us to adapt to it until we settle at a level where it is comfortable to handle it.
Consequently, for the first time in the history of physics we have a framework in which any of the fundamental characteristics on which the universe is constructed can be explained. For this reason, it is sometimes said about string theory that it can be the “theory for everything” theory of everything: TOE (These acronyms lend themselves to a play on words in English, since toe means “toe” or “Tip of the foot”, that is, the last of a limb of the body) or the “last” or “final” theory. These grandiose descriptive expressions are meant to imply that it is the deepest of possible theories within physics – a theory that is the basis of all others, which does not require, or even allow, a deeper explanatory basis-.

Einstein’s work showed that concepts such as space and time, which previously seemed to be separate and absolute, are actually intertwined and relative. Einstein also showed that other physical properties of the universe, surprisingly, are also interrelated. The most famous of its formulas is one of the most important examples. In it Einstein stated that the energy (E) of an object and its mass (m) are not independent concepts; we can determine the energy from the mass of the object by multiplying this twice by the speed of light, that is by c2 or we can determine the mass by knowing its energy (dividing the latter twice by the speed of light). In other words, energy and mass – like dollars and euros – are convertible currencies. However, unlike what happens with money, the exchange rate given by the two factors of the speed of light is always fixed. Since this type of change is so great (c2 is a considerable amount), a small mass can produce an enormously large amount of energy. In Hiroshima, the devastating destructive power obtained from the conversion into energy of less than 1 percent of 900 grams of uranium was used as a weapon; Someday, in nuclear fusion power plants we can use productively the Einstein formula to satisfy the energy of the whole world with our inexhaustible supply of seawater.
Taking into account the concepts that we have highlighted in this chapter, Einstein’s formula gives us the most concrete explanation of the fundamental fact that nothing can travel at a speed greater than that of light.

During the last half century, physics has been confronted with another theoretical conflict whose importance is on a par with that between special relativity and Newton’s theory of gravity. General relativity turns out to be fundamentally incompatible with another theory that is also extraordinarily well established: Quantum Mechanics. With regard to the issues discussed in this chapter, the conflict prevents physicists from understanding what really happens to space, time and matter when they were all brutally compressed at the time of the big bang or at the point central of a black hole. However, in a more general way, the conflict alerts us to a fundamental deficiency that presents our way of conceiving nature. The resolution of this conflict has escaped the attempts to achieve it that have made some of the greatest theoretical physicists, giving this conflict a well-reputed reputation as the central problem of modern theoretical physics. Understanding this conflict requires familiarizing yourself first with some basic characteristics of quantum theory.
Einstein solved two of the major scientific conflicts of the last hundred years through special relativity and general relativity. Although the initial problems that motivated his work did not presage the results, each of these resolutions completely transformed our way of knowing space and time. String theory resolves the third major scientific conflict of the last century and, in a way that even Einstein would have considered extraordinary, requires that we submit our concepts of space and time, again, to another radical revision. String theory shakes the foundations of modern physics from head to toe, to such an extent that even the number of dimensions accepted so far for our universe – something so basic that one might think it was beyond question – comes tumbling down in a radical way and, at the same time, convincing.
String theory asserts that there are six dimensions that had not been talked about so far, rolled firmly into one of those rather complicated-looking forms. These dimensions are an integral and ubiquitous part of the spatial structure; They exist everywhere. For example, if you describe a wide arc with your hand, you are not only moving through the three extended dimensions, but also through the rolled-up dimensions. Of course, since the rolled-up dimensions are so small, when you move the hand you are running them a huge number of times, repeatedly going back to the starting point. Its tiny extension means that there is not much space to move a large object, such as a hand; the end result is that, after doing a sweep with the arm, you are not at all aware of the journey you have made through the rolled-up dimensions of Calabi-Yau.
This is one of the amazing characteristics of string theory. However, if you have a practical mind, you will have no choice but to back off in this discussion by taking it to an essential and concrete topic.
Nothing more would like string theory scholars to proudly present to the world a list of detailed and experimentally testable predictions. Certainly, it is impossible to affirm that a theory describes our universe without subjecting its predictions to an experimental verification. In addition, regardless of how vividly stripe theory paints an image, if it does not accurately describe our universe, that whole theory will not matter.

Given the enormous progress that has recently taken place in non-perturbative methods and their successful application to other aspects of black holes, string theory specialists have high hopes that it will not be long before the mysteries begin to unfold. that reside in the center of black holes.
The cosmological implications of string theory / M-theory will be an important field of research when we are well into the 21st century. Without counting on particle accelerators capable of producing energy on the Planck scale, we will have to rely more and more on that cosmological accelerator that is the big bang, and on the remains that it has left us throughout the universe, as experimental data that we can use. With luck and perseverance, we can finally be able to answer questions such as how the universe began, and why it has evolved in the way we perceive on earth and in the heavens. Of course, there is still a lot of unexplored territory between the point where we are now and the place where the complete answers to these fundamental questions are. But the development of a quantum theory of gravity by the theory of superstrings lends credibility to the hope of already possessing the theoretical tools necessary to advance through vast regions of the unknown and, without a doubt, after much struggle, possibly appearing with the answers to some of the most profound questions that have ever been asked.

Within a few centuries, the theory of superstrings, or their evolution within the M-Theory, may have developed so far from its current formulation, that it could be unrecognizable even to the most advanced researchers of today. In the continuous process of searching for the definitive theory, it is very possible that we find that string theory is but one of the many decisive steps on the way to a much larger conception of the cosmos, a conception that involves ideas that differ radically of anything we have found before. The history of science teaches us that every time we think that we have understood everything, nature has reserved for us a radical surprise that requires significant, and sometimes drastic, changes in the way we think about how the world works.
As Edward Witten has said:
“I think we are so close to string theory that – in my most optimistic moments – I imagine that one day the final form of this theory could fall from the sky and end up in the hands of someone. However, when I am more realistic, I feel that we are currently in the process of building a much deeper theory than any we have had before, and well into the 21st century, when I am too old to have any useful ideas about it. , younger physicists will have to decide if we have indeed found the final theory. ”

Although we are still feeling the post-earthquake shakes of the second superstring revolution and absorbing the panoply of new ideas that this revolution has engendered, most string theory specialists agree that a third, and probably a third, will probably be necessary. fourth theoretical revolution in the style so that the full potential of string theory is released and its possible character of final theory is verified.

A general lesson we have learned over the last hundred years is that the known laws of physics are associated with the principles of symmetry. Special relativity is based on the symmetry embodied in the principle of relativity, the existing symmetry between all observation points that have constant velocity. The force of gravity, insofar as it is incorporated in the general theory of relativity, is based on the principle of equivalence – the extension of the principle of relativity to encompass all possible points of observation regardless of the complexity of its states of movement-. And the strong and weak nuclear forces, as well as the electromagnetic force, are based on the most abstract principles of gauge symmetry.
One of the most important questions faced by string theory specialists is finding the right mathematical apparatus to formulate such a theory without resorting to a pre-existing concept of space and time. If we came to understand how space and time arise, this would be a big step forward and closer to a situation in which we could answer the crucial question about what geometric shape really emerges.

When we look to the future and intuit all the wonders that can still be stored for us, we should also look back and marvel at the journey that has brought us so far. The search for the fundamental laws of the universe is a specifically human drama, which has made the mind expand and has enriched the spirit. Einstein’s lively description of his own inquiries to understand gravity – “two years of anxious searching in the dark, with intense longing, alternating moments of trust and exhaustion, and finally coming out into the light” – may surely encompass all human efforts. We are all, each in his way, seekers of the truth and each of us may crave an answer to the question that raises why we are here. In our collective climbing of the mountain of knowledge, each generation rests firmly on the shoulders of the previous one, bravely looking for the top. We can not predict that one of our descendants will one day enjoy the panorama that can be seen from the top and can contemplate the vast and elegant universe with a perspective of infinite clarity. However, to the extent that each generation ascends in its climb a little higher, we understand the statement of Jacob Bronowski: “In every age there is a decisive moment of change, a new way of seeking and asserting the coherence of the universe.” And, seeing that our generation marvels at our new vision of the universe – our new way of asserting the coherence of the universe – we know that we are fulfilling our duty, contributing our step to the human ladder to reach the stars.

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