El Universo En Tu Mano — Christophe Galfard / The Universe in Your Hand: A Journey Through Space, Time and Beyond by Christophe Galfard

Este libro de “DIVULGACIÓN” es de los mejores y más completos que se escribieron sobre el cosmos hasta la fecha. Feynman, uno de los grandes físicos de la historia, nunca se cansó de repetir que la ciencia debe llegar al gran público y Galfard con su narrativa sencilla y rigurosa lo consigue de una manera brillante.

Para cualquier persona que no le guste o se sienta incómoda con las ecuaciones matemáticas, pero que quiera obtener una buena visión general del estado actual del conocimiento en los mundos de la astrofísica y la física cuántica, este es un libro que debería recomendar.
El autor tiene antecedentes de ser un matemático puro, que luego pasó a estudiar para su Ph.D. en física teórica en la Universidad de Cambridge como estudiante graduado del profesor Stephen Hawking. Se podría perdonar a uno por anticipar que, por lo tanto, el libro estará lleno de ecuaciones y expresiones para respaldar sus descripciones del campo. No es un poco de eso. De hecho, solo hay una ecuación en el libro, a saber, E = mc2, que se inserta en el Prólogo.
Christophe Galfard claramente sabe lo que hace, pero además, también logra traducir ese conocimiento a una forma de lenguaje que debería ser inteligible para cualquier lector interesado y razonablemente bien informado. Como otros autores anteriores a él, Galfard emplea el poder de la imaginación para transportar al lector entre los mundos de todo el universo y sugiere lo que podría haber allí, junto con el mundo de lo muy pequeño en física cuántica. Como he reconocido en el Epílogo, he empleado la técnica bien probada y probada de proyectar, el lector en situaciones que no son física o técnicamente posibles, pero que proporcionan a través de la imaginación una “imagen” de lo que esos lugares pueden parecer. el viajero, quien es usted el lector Estos son experimentos de gedanken, que forman la lente a través de la cual se lee la mayor parte del libro.
Creo que esta técnica funciona muy bien y en parte explica por qué, al menos para mí, el libro me pareció muy atractivo. De hecho, he leído numerosos libros de ciencia popular a lo largo de los años, algunos de los cuales están mal escritos, pero muchos de los cuales están bien escritos, aunque solo unos pocos son excelentes en su capacidad para atraer al lector a la historia. Porque esto es lo que este libro está en su corazón; Una historia sobre lo que los filósofos naturales y más tarde con el cambio de nomenclatura, los científicos han aprendido acerca de la física de nuestro mundo durante los últimos 400 años aproximadamente, con un énfasis en lo que ahora creemos que son nuestras imágenes actuales de la “realidad”.
Utilizo la última frase deliberadamente, porque Galfard es el primero en admitir que cuando observamos los términos históricos, nuestras imágenes de nuestra “realidad” en términos de nuestro lugar en el Universo y cómo funciona el mundo a través de sus leyes físicas subyacentes han sido Un proceso de evolución. Uno que se espera que se mantenga en el futuro, siempre y cuando el esfuerzo científico pueda continuar.
Al proyectarle a muchos de estos lugares y tiempos “inaccesibles”, Galfard ayuda a explicar a través de sus palabras una serie de imágenes pictóricas de los fenómenos a menudo complejos y sus relaciones. Sin embargo, la técnica no le resta proporcionar una apreciación sorprendentemente clara de algunas de las leyes fundamentales de la física y de cómo operan en una amplia gama de escalas.
Durante tu viaje, comenzarás con pequeños pasos, viajando primero a nuestra luna y luego a nuestro sol, antes de atacar al resto del sistema solar y a nuestro vecino más cercano, para luego pasar más allá de nuestra galaxia Vía Láctea y el Grupo Local, después de que viajarás hasta el borde del universo y más allá. A lo largo del camino, comprenderá la diferencia entre las ideas de Newton sobre la gravedad y las de Einstein, así como muchas otras revelaciones. Por ejemplo, la forma en que la materia oscura apareció en el radar (metafóricamente hablando) como la masa (no visible) necesaria para explicar por qué la mayoría de las galaxias no simplemente lanzan sus estrellas giratorias en sus bordes exteriores, ya que parecen ser viajando a una velocidad demasiado rápida para mantenerse en órbita por la masa aparente de la galaxia visible.
También viajará a través del tiempo y el espacio para experimentar bucear en un agujero negro (¡o ser empujado por su guía amigable!), Emergerá unos 10 mil millones de años más tarde para reunirse con su misma guía. Estos viajes a través del cosmos brindan una oportunidad para que Galfard ayude al lector a enfrentarse no solo con lo que se ha descubierto desde que Galileo apuntó su telescopio por primera vez al cielo, sino que explica cómo los experimentos de los científicos han ayudado a apoyar o refutar las teorías. del tiempo y desarrollar nuestra comprensión a su estado actual.
Pero esto no es una historia o exploración del cosmos, también incluye explicaciones de las teorías e hipótesis que rodean a esa otra gran pregunta, ¿de qué están hechas todas estas “cosas” en el cosmos? Una pregunta que, por supuesto, se ha enmarcado en el cuestionamiento filosófico desde la época de Thales y subsiguientes filósofos griegos.

Aquí Galfard nos lleva a través del nivel del átomo a sus partículas fundamentales y más allá al mundo de la teoría de cuerdas y las extrañas escalas de longitud, masa y tiempo de Planck. Al igual que con su exploración del Cosmos, el lector es dirigido por Galfard a través del desarrollo histórico relevante de ideas sobre lo muy pequeño hasta nuestro estado actual de conocimiento y especulación.

En conclusión, lo que más me gustó del estilo del libro es la forma en que el autor pudo deslizarse claramente en las líneas de demarcación entre lo que se ha convertido en teorías contemporáneas en el campo y esa tierra confusa tanto en lo grande como en lo muy pequeño, donde Las teorías probadas y empíricamente “probadas” dan paso a la variedad de hipótesis tentativas que esperan el juicio científico del método experimental antes de ser descartadas o incorporadas a la corriente principal.
Para cualquiera que ya esté familiarizado con la física detrás de gran parte del libro, podría pensarse que no habrá mucho valor aquí; pero debería estar en desacuerdo Una cosa es estudiar la materia y ser competente en la manipulación de su lenguaje matemático para desarrollar una comprensión sólida de sus leyes y principios. Este libro no trata de competir con ese esfuerzo, que lleva años de arduo trabajo y estudio concienzudo.
En su lugar, traduce las leyes y principios subyacentes de la física en los dominios de lo muy grande y lo muy pequeño en lenguaje cotidiano significativo. Al hacerlo, no pretende pretender proporcionar un “conocimiento profundo instantáneo”, pero le da al lector una comprensión de los amplios pinceladas de los sujetos en consideración de una manera atractiva. Esto es de gran valor para cualquiera que busque aprender más sobre estos temas. Sin embargo, para aquellos que ya están familiarizados con la “ciencia dura”, el libro ofrece una perspectiva más filosófica a través de su estilo literario, que proporciona al lector una apreciación más profunda de cómo ha evolucionado nuestro conocimiento de estos entornos.
Por lo tanto, este libro no solo explica ideas complejas contando una historia; más bien, atrae al lector a la historia como un participante activo, alentándolos a usar su imaginación para visualizar estos mundos, que son a la vez extraños y maravillosos. Como lo señala Galfard, cuando cita la famosa cita de Albert Einstein, “La imaginación es más importante que el conocimiento”.
El resultado es un libro que es a la vez informativo, pero también muy divertido de leer.

El Sol no se mantendrá en ese estado de equilibrio eternamente: el núcleo de nuestra estrella agotará algún día su combustible atómico y, entonces, cesará el impulso hacia el exterior que se encuentra en competencia con la gravedad. Entonces se impondrá esta última, que desencadenará la secuencia final de la vida de nuestra estrella: el Sol se encogerá y ganará densidad hasta que se desate una nueva reacción de fusión nuclear, pero en esta ocasión alejada del núcleo, más cerca de la superficie. Esta renacida reacción no equilibrará la gravedad, sino que la superará, y la superficie del Sol se verá impelida hacia el exterior, con lo que el astro crecerá. Es algo que ya viste en tu viaje al futuro. Un arrebato final de energía anunciará, por último, la muerte que presenciaste y esparcirá por el espacio todos los átomos que el Sol ha forjado a lo largo de su existencia al tiempo que crea algunos más, los más pesados de todos, como, por ejemplo, los de oro. Con el tiempo, esos átomos se combinarán con los restos de otras estrellas moribundas próximas para formar inmensas nubes de polvo de estrellas que, quizá, plantarán las semillas de nuevos mundos en un lejano futuro.
La forma que tienen los científicos de estimar cuándo se producirá esa explosión es calculando la cantidad de hidrógeno que queda en el núcleo de la estrella, y los resultados apuntan a que el Sol estallará en aproximadamente 5000 millones de años…

El pobre Plutón, que recientemente perdió su título de planeta y fue reclasificado como planeta enano, también forma parte de ese cinturón helado, junto a (por lo menos) otros dos planetas enanos llamados Haumea y Makemake. Es curioso pensar que Plutón, junto con su satélite Caronte, está tan alejado del Sol y tiene que recorrer una distancia tan inmensa para recorrer una órbita completa a su alrededor, que transcurrió menos de uno de sus propios años entre su descubrimiento y su bautismo como planeta y el momento en el que fue desprovisto del título, setenta y seis años terráqueos más tarde. En realidad, los astrónomos tardaron décadas en comprobar que su tamaño apenas alcanzaba la cuarta parte del de nuestra Luna. Por supuesto, al Plutón de color marrón fangoso junto al cual vuelas en este instante no le ha afectado lo más mínimo que lo hayamos rebautizado, y no tardas en dejarlo atrás mientras te alejas todavía más de la protección de nuestra brillante estrella. Todos los planetas, planetas enanos, asteroides y cometas que has visto se extienden sobre un disco más o menos plano en cuyo centro brilla el Sol. Sin embargo, lo que estás viendo en este momento no pertenece a ese disco. Una reserva de billones y billones de cometas potenciales forma una colosal nube esférica que parece ocupar todo el espacio que separa al Sol del reino de otras estrellas. Esta reserva se llama la nube de Oort.
Su tamaño es abrumador.
Delimita las fronteras del reino de nuestra estrella, que contiene a todos los miembros de nuestra familia cósmica, una familia llamada sistema solar.
Más allá, te adentras en territorios inexplorados y te diriges a la que crees que es la estrella más cercana a la nuestra. Se descubrió en 1915, hace un siglo, justo cuando empezábamos a entender nuestro universo. Se llama Próxima Centauri. Esta pertenece a una familia de estrellas llamadas enanas rojas. Es mucho más pequeña que el Sol (su tamaño y su masa son aproximadamente siete veces menores) y es de un tono bastante rojizo, de donde deriva su nombre. Las enanas rojas son muy comunes, hasta el punto de que los científicos creen que la mayoría de las estrellas del cielo son de ese tipo, pese a que son demasiado tenues para distinguirlas a simple vista.
A medida que te vas acercando a ella, aprecias constantes cambios violentos en su brillo y la ves expulsar enormes cantidades de materia incandescente de un modo bastante errático.

Antes de Einstein, se daba por sobreentendido que nuestro universo había existido siempre. Ahora sabemos que no, o al menos no tal y como lo experimentamos nosotros. Y lo sabemos desde hace cien años. Es decir: en términos de conocimiento, el universo en el que vivimos, nuestro universo, tiene cien años. Al aplicar la ecuación de Einstein a un modelo sencillo del universo visible, obtuviste algo que, antes de la época de Einstein, nadie había siquiera imaginado en toda la historia de la humanidad. Algo que se corresponde con lo que viste en el cielo, con lo que los científicos ven cada día: el universo mismo (según Einstein) puede evolucionar y (según las observaciones) efectivamente evoluciona.
Y esa idea dio a luz la cosmología, la ciencia que intenta desentrañar la historia pasada y futura de nuestro universo. Antes de Einstein, teníamos solo cosmogonías, historias que nos contábamos unos a otros para no volvernos locos al pensar en el misterioso origen de nuestra realidad. Ahora contamos también con la ciencia, un medio de desentrañar la historia creado no por el ser humano, sino por la naturaleza.
Mientras sigues la evolución de todos los puntitos que te rodean, te das cuenta de repente de que, con la ecuación de Einstein, puedes rebobinar mentalmente para ver la expansión en marcha atrás.

El descubrimiento fue una noticia de portada, vale la pena volver a subrayar que el campo de Higgs no es responsable de la masa de todo aquello de lo que estamos hechos. Solo de una parte. Como hemos dicho anteriormente, la mayoría de masa de los neutrones y los protones procede de la fuerza que confina a los quarks dentro de sus límites, del caldo de quarks y gluones que se concentra en su interior. Si el campo de Higgs se apagase de repente, los quarks perderían toda su masa y moriríamos, pero la masa del protón y el neutrón apenas cambiaría. La naturaleza no permite que las partículas aparezcan por iniciativa propia sin pagar un precio.
El precio, es la existencia de un nuevo tipo de materia llamada antimateria. Puede que la ciencia no tenga tanto glamour como navegar en una carabela o pilotar una nave espacial, pero puede llevarte a cualquier parte. Desde el fondo del mar a los límites de nuestro universo conocido. Y más allá.

El universo al que pertenecemos tiene algo muy peculiar. Su nombre, universo, viene de uni («uno») y versus («convertido»), así que significa esencialmente «convertido en uno», lo cual señala desde el principio un problema muy concreto que genera.
Cualquier experimento realizado dentro de nuestro universo puede repetirse numerosas veces. ¿Quieres comprobar la ley de la gravedad de Newton en la Tierra?. Se podría decir que en física hay tres tipos de misterios.
Los primeros son inherentes a las propias teorías; son misterios teóricos. Los segundos están relacionados con las observaciones y los experimentos. Esos son los que normalmente, aunque no siempre, impulsan la investigación. El tercer tipo de misterio surge cuando ya nadie entiende absolutamente nada. Los agujeros negros y la física pre-espacio-tiempo corresponden a los tres tipos. Existen tanto puentes como obstáculos entre nosotros y el santo grial de la investigación moderna: una teoría que unifique el mundo cuántico y los aspectos dinámicos del espacio-tiempo descifrados por Einstein. Y por eso es tan emocionante.
Y también por eso el robot está deseando llevarte cerca de un agujero negro.
Pero ¿por qué un agujero negro? ¿Por qué no a los mismísimos orígenes del universo?
Porque, tanto en el caso del agujero negro como en el del nacimiento del universo, una inmensa cantidad de energía se encuentra confinada en un volumen diminuto. En ambos casos, lo muy grande debe encajar en lo muy pequeño y, en ambos casos, no pueden ignorarse ni la gravedad ni los efectos cuánticos.
En ese sentido, los agujeros negros y el origen de nuestro universo son muy similares.
Aunque, por supuesto, uno no puede observar el universo desde fuera. Experimentalmente, aunque tuviéramos incluso una ley que gobernase el comportamiento de todo lo que hay, visible o invisible, no podríamos comprobar si diferentes condiciones iniciales crean distintos modelos evolutivos para nuestro universo en su conjunto. No podemos crear Big Bangs en el laboratorio y tampoco vemos aparecer nuevos universos en el cielo nocturno para poder analizarlos. Tanto los agujeros negros como el universo en sus inicios comparten algunas características importantes. Ambos implican un límite a partir del cual la gravedad no puede usarse sin incorporar los efectos cuánticos. Ese límite es el muro de Planck, el muro que viste al viajar hacia atrás en el tiempo más allá del Big Bang, al final de la anterior parte de este libro. En el momento del nacimiento del universo, ese muro estaba por todas partes. Sin embargo, en el caso de los agujeros negros no suele estar a la vista, sino que está oculto tras una puerta que solo se abre en una dirección: un horizonte.

La materia oscura.
El misterio gravitatorio inesperado número uno.
Podría significar que la teoría de Einstein no funciona a esas escalas, al igual que la de Newton no funcionaba al acercarse demasiado al Sol. Pero se han realizado demasiadas comprobaciones independientes. Parece que, efectivamente, la materia oscura está por todas partes: alrededor de las galaxias, alrededor de nuestra Vía Láctea y por todo el universo, pero no puedes verla.
Parece que en nuestro universo hay muchas más cosas invisibles que visibles. Las Cefeidas son unas estrellas muy brillantes cuya luz oscila entre un nivel mínimo y máximo de intensidad con una regularidad realmente impresionante. Por increíble que parezca, los científicos han descubierto una forma de relacionar este período de oscilación con la cantidad total de luz que emiten. Y eso es todo lo necesario para poder saber lo lejos que están: al igual que el sonido de un cuerno se atenúa a medida que se aleja de su fuente, lo mismo sucede con la luz. Por lo tanto, recoger la porción de luz que emite una Cefeida distante al llegar a la Tierra nos revela la distancia a la que está. Y, por suerte, hay un montón de Cefeidas por ahí.
Pero este truco también tiene sus límites: no se pueden usar las Cefeidas individualmente para medir las distancias más grandes en el universo, porque ni los telescopios más potentes son capaces de diferenciarlas de los grupos de estrellas circundantes. Para sondear el universo profundo hace falta un tercer truco. El tercer truco implica usar la ley de Hubble a la inversa allá donde no pueden diferenciarse las Cefeidas de su entorno. A partir de la forma en que cambian los colores en la luz que procede de galaxias lejanas, los científicos pueden decirnos por cuánto universo han viajado esas luces. Y con eso podemos saber a qué distancia se encuentra actualmente la galaxia.
La ley de Hubble es bastante sencilla y encaja bastante bien con lo que ya sabemos: el espacio y el tiempo se convirtieron en lo que son hoy en día hace algunos miles de millones de años; el espacio-tiempo lleva en expansión desde entonces y, como parece ser normal para una expansión provocada por una violenta liberación de energía (lo que sería el Big Bang), la velocidad de expansión se ha ido reduciendo a lo largo de los miles de millones de años siguientes.

El universo visible no es infinito y la Tierra está, tú estás, en su centro. Esto es un hecho práctico y la clave está en el término «visible»: la luz que te llega desde cualquier dirección te trae información de un pasado tan distante como el que llega desde cualquier otra dirección. Esto es lo que hace que el entorno cósmico parezca esférico, pero no significa que el universo entero lo sea, sino que la porción que tú puedes ver sí que es esférica. La luz más antigua que te alcanza a ti hoy abandonó la superficie de última dispersión, la frontera del fin del mundo visible, hace unos 13 800 millones de años, cuando el universo se enfrió lo suficiente para volverse transparente. Se sabe que, en el instante de la última dispersión, el universo tenía unos 380 000 años y se encontraba a unos 3000 °C. Tras ella, se expandió y se enfrió. Antes, era más pequeña y estaba más caliente.
Por tanto, el universo visible es una esfera alrededor de la Tierra, formada por todos los pasados que nos llegan hasta hoy. El límite más externo de esa cebolla compuesta de capas-épocas, el límite de nuestros pasados observables, es también su primera parte visible, el momento de la historia de nuestro universo en el que la luz quedó libre para viajar sin el lastre de la materia.

Otros libros del autor comentados en el blog:

https://weedjee.wordpress.com/2019/07/05/para-entender-a-einstein-una-emocionante-aproximacion-a-emc2-christophe-galfard-how-to-understand-e-mc2-by-christophe-galfard/

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This book of “DIVULGATION” is one of the best and most complete that was written about the cosmos to date. Feynman, one of the great physicists of history, never tired of repeating that science must reach the general public and Galfard with his simple and rigorous narrative achieves it in a brilliant way.

For anyone who dislikes or feels uncomfortable around mathematical equations but wants to gain a good overview of the current state of knowledge in the worlds of astrophysics and quantum physics, then this is a book I should highly recommend.
The author has a background of being a pure mathematician, who then went on to study for his Ph.D. in theoretical physics at Cambridge University as a graduate student of Professor Stephen Hawking. One might be forgiven for anticipating that the book will therefore be full of equations and expressions to support his descriptions of the field. Not a bit of it. Indeed, there is only one equation in the book, namely, E=mc2, which is inserted in the Foreword.
Christophe Galfard clearly knows his stuff, but in addition he also manages to translate that knowledge into a language form that should be intelligible to any interested and reasonably well-informed reader. Like some other authors before him, Galfard employs the power of imagination to transport the reader between the worlds of the entire universe and hints at what might lie beyond, together with the world of the very small in quantum physics. As he acknowledges in the Epilogue he employs the well tried and tested technique of projecting the reader into situations, which are not physically or technically possible, but which provide through one’s imagination a ‘picture’ of what such places might appear like to the traveller, who is you the reader. These are gedanken experiments, which form the lens through which most of the book is to be read.
I think this technique works very well and partly explains why at least for me, I found the book to be so terribly engaging. Indeed, I have read numerous popular science books over the years, some of which are poorly written, but many of which well written, although only a few are excellent in their ability to draw the reader into the story. For this is what this book is at its heart; a story about what natural philosophers and subsequently with the change of nomenclature, scientists have learnt about the physics of our world during the past 400 years or so, with an emphasis upon what we now believe to be our current pictures of ‘reality.’
I use the last phrase deliberately, because Galfard is the first to admit that when looked at in historical terms, our pictures of our ‘reality’ in terms of our place in the Universe and how the world basically works through its underlying physical laws has been a process of evolution. One which it is to be hoped will be maintained into the future, so long as the scientific endeavour is able to continue.
By projecting you to many of these ‘inaccessible’ places and times, Galfard helps to explain through his words a series of pictorial images of the often complex phenomena and their relationships. Yet the technique does not detract from providing a surprisingly clear appreciation of some of the fundamental laws of physics and how they operate across a vast range of scales.
During your journey you will start out with small steps, by travelling first to our moon and then our sun, before striking out for the rest of the solar system and to our nearest neighbouring star, until eventually passing beyond our Milky Way galaxy and the Local Group, after which you will journey to the edge of the universe and beyond. Along the way you will develop an understanding of the difference between Newton’s ideas about gravity and those of Einstein, as well as many other revelations. For example, the way in which Dark Matter showed up on the radar (metaphorically speaking) as the (non-visible) mass necessary to explain why most galaxies do not simply sling off their rotating stars on their outer edges, since these appear to be travelling at way too fast a velocity to be kept in orbit by the apparent mass of the visible galaxy.
You will also travel through time and space so as to experience diving into a black hole (or being pushed by your friendly guide!), you will emerge some 10 billion years later to meet with your same guide. These journeys through the cosmos provide an opportunity for Galfard to help the reader get to grips not only with what has been discovered since Galileo first pointed his telescope to the heavens, but to also explain how the experiments of scientists have helped to support or refute the theories of the time and to develop our understanding to its current state.
But this is not a story or exploration solely of the cosmos, it also includes explanation of the theories and hypotheses surrounding that other big question, namely, what is all this ‘stuff’ in the cosmos actually made from? A question which of course has been framed in philosophical questioning since the time of Thales and subsequent Greek philosophers.

Here Galfard leads us down through the level of the atom to its fundamental particles and beyond to the world of string theory and the bizarre scales of Planck length, mass and time. As with his exploration of the Cosmos, the reader is led by Galfard through the relevant historical development of ideas about the very small up to our present state of knowledge and speculation.

In conclusion, what I particularly liked about the book’s style is the way in which the author was able to clearly slip in demarcation lines between what has become contemporary mainstream theories in the field and that fuzzy land in both the very large and very small, where well-tested and empirically ‘proven’ theories give way to the variety of tentative hypotheses which await the scientific judgement of the experimental method before being discarded or taken into the mainstream.
For anyone already familiar with the physics behind much of the book, it might be thought that there will not be much here of value; but I should disagree. It is one thing to study the subject and be competent in the manipulation of its language of mathematics in order to develop a sound understanding of its laws and principles. This book does not try to compete with that endeavour, which takes years of hard work and conscientious study.
Instead it translates the underlying laws and principles of physics in the domains of the very large and very small into meaningful everyday language. In so doing, it does not seek to pretend to provide ‘instant deep knowledge’, but it does give the reader an understanding of the broad brush strokes of the subjects under consideration in an engaging manner. This is of great value to anyone seeking to learn more about these topics. Yet for those already familiar with the ‘hard science’ the book provides a more philosophical perspective through its literary style, which provides the reader with a deeper appreciation of how our knowledge of these environments has evolved.
Hence, this book does not just explain complex ideas by telling a story; rather it draws the reader into the story as an active participant by encouraging them to use their imagination to visualise these worlds, which are both strange and wonderful. For as Galfard notes himself, when he quotes Albert Einstein’s famous quote, “Imagination is more important than Knowledge.”
The result is a book which is both informative, but also great fun to read.

The Sun will not remain in that state of equilibrium eternally: the core of our star will one day exhaust its atomic fuel and, then, the impulse to the outside that is in competition with gravity will cease. Then the latter will be imposed, which will unleash the final sequence of our star’s life: the Sun will shrink and gain density until a new nuclear fusion reaction is unleashed, but this time away from the nucleus, closer to the surface. This reborn reaction will not balance gravity, but will overcome it, and the surface of the Sun will be impelled towards the outside, with which the star will grow. It is something that you saw on your trip to the future. A final outburst of energy will announce, finally, the death that you witnessed and will scatter through space all the atoms that the Sun has forged throughout its existence while creating some more, the heaviest of all, as, for example, , those of gold. Over time, those atoms will combine with the remains of other nearby dying stars to form immense clouds of dust from stars that, perhaps, will plant the seeds of new worlds in a distant future.
The scientists’ way of estimating when that explosion will occur is by calculating the amount of hydrogen remaining in the star’s core, and the results suggest that the Sun will explode in approximately 5,000 million years …

Poor Pluto, who recently lost his planet title and was reclassified as a dwarf planet, is also part of that frozen belt, along with (at least) two other dwarf planets called Haumea and Makemake. It is curious to think that Pluto, along with its satellite Charon, is so far from the Sun and has to travel a distance so immense to travel a full orbit around it, that it took less than one of its own years between its discovery and its baptism as planet and the time when he was stripped of the title, seventy-six Earth years later. In fact, astronomers took decades to verify that its size barely reached a quarter of that of our Moon. Of course, the muddy brown Pluto with which you fly at this moment has not affected the least that we have renamed it, and soon you leave it behind as you move further away from the protection of our bright star. All the planets, dwarf planets, asteroids and comets that you have seen extend over a more or less flat disk in whose center the Sun shines. However, what you are seeing at this moment does not belong to that disk. A reserve of billions and billions of potential comets forms a colossal spherical cloud that seems to occupy all the space that separates the Sun from the realm of other stars. This reservation is called the Oort cloud.
Its size is overwhelming.
It delineates the borders of the kingdom of our star, which contains all the members of our cosmic family, a family called the solar system.
Further, you enter unexplored territories and you go to what you think is the closest star to ours. It was discovered in 1915, a century ago, just as we were beginning to understand our universe. It’s called Proxima Centauri. This belongs to a family of stars called red dwarfs. It is much smaller than the Sun (its size and mass are approximately seven times smaller) and is a fairly reddish tone, from which it derives its name. The red dwarfs are very common, to the point that scientists believe that most of the stars in the sky are of that type, although they are too faint to distinguish them with the naked eye.
As you get closer to it, you appreciate constant violent changes in its brightness and you see it expelling huge amounts of incandescent matter in a rather erratic way.

Before Einstein, it was understood that our universe had always existed. Now we know that no, or at least not as we experience it. And we know it for a hundred years. That is to say: in terms of knowledge, the universe in which we live, our universe, is one hundred years old. By applying Einstein’s equation to a simple model of the visible universe, you got something that, before Einstein’s time, nobody had even imagined in the entire history of humanity. Something that corresponds with what you saw in the sky, with what scientists see every day: the universe itself (according to Einstein) can evolve and (according to the observations) it effectively evolves.
And that idea gave birth to cosmology, the science that tries to unravel the past and future history of our universe. Before Einstein, we had only cosmogonies, stories that we told each other so as not to go crazy thinking about the mysterious origin of our reality. Now we also have science, a means of unraveling the history created not by the human being, but by nature.
As you follow the evolution of all the dots that surround you, you suddenly realize that, with the Einstein equation, you can mentally rewind to see the expansion in reverse.

The discovery was a cover story, it is worth re-emphasizing that the Higgs field is not responsible for the mass of everything we are made of. Only one part. As we have said before, the majority of neutrons and protons come from the force that confines quarks within their limits, from the broth of quarks and gluons that is concentrated in their interior. If the Higgs field suddenly went out, the quarks would lose all their mass and we would die, but the mass of the proton and the neutron would hardly change. Nature does not allow particles to appear on their own initiative without paying a price.
The price is the existence of a new type of matter called antimatter. Science may not be as glamorous as navigating a ship or piloting a spaceship, but it can take you anywhere. From the bottom of the sea to the limits of our known universe. And beyond.

The universe to which we belong has something very peculiar. Its name, universe, comes from uni (“one”) and versus (“converted”), so it essentially means “become one”, which indicates from the beginning a very concrete problem that generates.
Any experiment performed within our universe can be repeated numerous times. Do you want to check Newton’s law of gravity on Earth? You could say that in physics there are three types of mysteries.
The former are inherent to the theories themselves; They are theoretical mysteries. The seconds are related to observations and experiments. These are the ones that normally, although not always, drive research. The third type of mystery arises when nobody understands absolutely anything anymore. Black holes and pre-space-time physics correspond to the three types. There are both bridges and obstacles between us and the holy grail of modern research: a theory that unifies the quantum world and the dynamic aspects of space-time deciphered by Einstein. And that’s why it’s so exciting.
And that’s also why the robot is willing to take you near a black hole.
But why a black hole? Why not the very origins of the universe?
Because, both in the case of the black hole and in the birth of the universe, an immense amount of energy is confined to a tiny volume. In both cases, the very large must fit into the very small and, in both cases, neither gravity nor quantum effects can be ignored.
In that sense, black holes and the origin of our universe are very similar.
Although, of course, one can not observe the universe from outside. Experimentally, even if we even had a law that governs the behavior of everything there is, visible or invisible, we could not check whether different initial conditions create different evolutionary models for our universe as a whole. We can not create Big Bangs in the laboratory and we do not see new universes appear in the night sky to analyze them. Both black holes and the universe in its beginnings share some important characteristics. Both involve a limit from which gravity can not be used without incorporating quantum effects. That limit is the Planck wall, the wall you saw when traveling back in time beyond the Big Bang, at the end of the previous part of this book. At the time of the birth of the universe, that wall was everywhere. However, in the case of black holes, it is not usually visible, but hidden behind a door that only opens in one direction: a horizon.

Dark matter
The unexpected number one gravitational mystery.
It could mean that Einstein’s theory does not work at those scales, just as Newton’s did not work when getting too close to the Sun. But too many independent checks have been made. It seems that, indeed, dark matter is everywhere: around galaxies, around our Milky Way and throughout the universe, but you can not see it.
It seems that in our universe there are many more things invisible than visible. Cepheids are very bright stars whose light oscillates between a minimum and maximum intensity level with a really impressive regularity. Incredible as it may seem, scientists have discovered a way to relate this period of oscillation to the total amount of light they emit. And that is all that is necessary to know how far they are: just as the sound of a horn dims as it moves away from its source, the same happens with light. Therefore, picking up the portion of light that a distant Cepheid emits upon reaching the Earth reveals the distance to which it is. And, luckily, there are a lot of Cepheids out there.
But this trick also has its limits: Cepheids can not be used individually to measure the largest distances in the universe, because even the most powerful telescopes are not capable of differentiating them from the groups of surrounding stars. To probe the deep universe requires a third trick. The third trick involves using Hubble’s law in reverse where Cepheids can not be differentiated from their environment. From the way colors change in light that comes from distant galaxies, scientists can tell us by how much universe these lights have traveled. And with that we can know at what distance the galaxy is currently located.
Hubble’s law is quite simple and fits quite well with what we already know: space and time became what they are today some billions of years ago; spacetime has been expanding since then and, as seems to be normal for an expansion caused by a violent release of energy (which would be the Big Bang), the speed of expansion has been reduced over the billions of following years.

The visible universe is not infinite and the Earth is, you are, at its center. This is a practical fact and the key is in the term “visible”: the light that comes to you from any direction brings you information from a past as distant as the one that comes from any other direction. This is what makes the cosmic environment look spherical, but it does not mean that the whole universe is spherical, but rather that the portion that you can see is spherical. The oldest light that reaches you today left the surface of last dispersion, the border of the end of the visible world, about 13 800 million years ago, when the universe cooled enough to become transparent. It is known that, at the time of the last dispersion, the universe was about 380,000 years old and was at about 3000 ° C. After it, it expanded and cooled. Before, it was smaller and hotter.
Therefore, the visible universe is a sphere around the Earth, formed by all the past that reach us today. The outermost limit of that onion composed of layers-epochs, the limit of our observable pasts, is also its first visible part, the moment of the history of our universe in which light was free to travel without the ballast of matter.

Books from the author commented in the blog:

https://weedjee.wordpress.com/2019/07/05/para-entender-a-einstein-una-emocionante-aproximacion-a-emc2-christophe-galfard-how-to-understand-e-mc2-by-christophe-galfard/

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