Según los proponentes de la teoría de cuerdas, ellos pueden proporcionar una descripción más elegante del universo mediante la adición de otras dimensiones. Sin embargo, otros teóricos piensan que han encontrado una manera de ver el universo con menos dimensiones.

Todo esto empezó tras una larga discusión con Stephen Hawking sobre la naturaleza de los agujeros negros, eventualmente resuelto por la constatación de que el horizonte de sucesos podría actuar como un holograma, al conservar de esta manera la información del material que ha conseguido penetrar en el interior. Extrapolando este mismo tipo de matemáticas, resulta que se puede describir cualquier punto del Universo, lo que significa que el contenido completo del Universo puede ser visto como un gigantesco holograma, que puede hallarse en la superficie de cualquier forma bidimensional donde se aplique.

Esa fue la premisa expuesta en el panel del Festival Mundial de la Ciencia de este verano, en el cual se describía cómo surgió la idea, esa forma en la que podría aplicarse al universo como un todo, y la forma en que ellos estaban involucrados en su desarrollo.

Todo empezó cuando Stephen Hawking trataba de describir lo que le sucede a la materia en un agujero negro. Desde la perspectiva de la mecánica cuántica, decía, la información sobre el estado cuántico de una partícula que entra en un agujero negro va con ella. Este no es ningún problema hasta que el agujero negro comienza a hervir mediante lo que ahora se llama radiación de Hawking, creando una partícula separada fuera del horizonte de sucesos, mientras destruye la otra en su interior. Este proceso asegura que la materia que se escapa del agujero negro no guarda conexión con el estado cuántico de la materia que se había succionado. El resultado es que la información se destruye, y esto causa un problema, como el que se describe en el panel.

En cuanto a la mecánica cuántica se refiere, la información sobre que los estados de la materia no se destruyen. Pero esto no es sólo una observación, de acuerdo con los panelistas Leonard Susskind, la destrucción de la información crea paradojas que, aunque sin importancia aparente, se van propagando de forma paulatina y, eventualmente, dan lugar a incoherencias en casi todo lo que creemos entender. Como Leonard Susskind expuso, «todo lo que sabemos acerca de la física se desmorona si se pierde la información.»

Desafortunadamente, eso es precisamente lo que Hawking sugirió que estaba sucediendo. «Hawking utiliza la teoría cuántica para obtener un resultado que no concuerda con la teoría cuántica», tal como describe la situación el premio Nobel Gerard ‘t Hooft. Sin embargo, eso no ha sido del todo malo, sino que ha creado una paradoja y «las paradojas les encanta a los físicos.»

«Era muy difícil ver lo que estaba equivocado respecto a lo que estaba diciendo», dijo Susskind, «y aún más difícil conseguir que Hawking viera la equivocación.»

Los argumentos se estaban calentando. Herman Verlinde , otro físico del panel, lo describía cómo aquello que se pretende silenciar, cuando estaba claro que Hawking tenía algunas reflexiones sobre lo que estaba en discusión, las cuales solían terminar cuando Hawking decía: «Tonterías» pero cuando Hawking dice ‘tonterías», en realidad significa que «tú has perdido el argumento».

‘T Hooft lo describe cómo un desacuerdo con el tiempo se llevaba a cabo. Es posible, dijo, que para averiguar la cantidad de información tengas que esbozarla en un agujero negro. Una vez hecho esto, se puede comprobar que la cantidad total estará relacionada con el área de superficie del horizonte de sucesos, y todo ello sugiere que la información podría almacenarse. Sin embargo, desde el horizonte de sucesos se trata de una superficie de dos dimensiones, la información podría no estar almacenada en la materia ordinaria, sino que el horizonte de eventos forme un holograma que contenga la información conforme materia pasa a través de él. Y cuando la materia vuelva a pasar como radiación de Hawking, la información sea restaurada.

Susskind describía cómo esto es justo lo contrario de la intuición. Los hologramas con los que estamos familiarizados almacenan un patrón de interferencia cuya información sólo puede interpretarse cuando pasamos una luz a través de ellos. A tamaño de micro-escala, los bits de información relacionados pueden quedar dispersos muy lejos, y resulta imposible averiguar lo que codifican dichos bits. Cuando del horizonte de sucesos se trata, los bits son sumamente pequeños, a un nivel de la escala de Planck (1,6 x 10^-35 metros). Estos bits son tan pequeños, señalaba ‘t Hooft, que puede almacenar una impresionante cantidad de información en un razonable espacio, suficiente para describir toda la información que ha sido absorbida por un agujero negro.

El precio, apuntaba Susskind, es que la información está «irremediablemente mezclada».

De un agujero negro al Universo

Rafael Bousso de la Univ. de Berkeley, fue el encargado de describir cómo estas ideas se ampliaron hasta abarcar el Universo en su conjunto. Y tal como él mismo dijo, la matemática que describe que tamaña cantidad de información puede almacenarse funciona igual de bien si te deshaces del agujero negro y el horizonte de sucesos (Esto no debería sorprendernos, dado que la mayoría del universo es mucho menos denso que el área dentro de un agujero negro). Cualquier superficie que abarca un área de espacio en este Universo tiene capacidad suficiente para describir su contenido. Estas matemáticas, apuntó, funciona tan bien que «parece como una conspiración».

Para él, al menos. Verlinde señalaba que las cosas a una escala del Universo, con ese volumen, son tan contrarias a la intuición que debemos esperar a su representación en un área de superficie. Esta es una de las razones por lo que la idea ha tenido dificultades para ser aceptada por muchos.

Cuando se trata de una idea básica, el universo se puede describir mediante un holograma, en eso el panel era más o menos uniforme, y Susskind claramente sintió que había un consenso a su favor. Pero, tan pronto como se quiere dar un paso más allá de lo básico, todo el mundo tenía sus propias ideas, y empezaban a salirse del panel sobre la marcha. Bousso, por ejemplo, consideraba que el principio holográfico era «su boleto para la gravedad cuántica». Todos los objetos son atraídos por la gravedad de la misma manera, dijo, y el principio holográfico podría ofrecer una camino para comprender por qué (si es que tenía una idea acerca de cómo, no lo compartió con el público). Verlinde pareció estar más de acuerdo, lo que sugiere que, al llegar a los objetos que están cerca de la escala de Planck, la gravedad es simplemente una propiedad emergente.

Sin embargo, ‘t Hooft parecía tener la esperanza de que el principio holográfico podría resolver mucho más que la naturaleza cuántica de la gravedad,y sugirió algo que podría haber estar subyacente a la mecánica cuántica. Para él, el principio holográfico era un poco como un enigma, ya que las alteraciones ocurren en tres dimensiones, pero se propagan en una confusa representación de dos dimensiones, y todo mientras se obedecen los límites de velocidad del universo (los de la luz). Esto le sugiere que hay algo más en el fondo, a él le gustaría ver algo más que un mundo de causas probabilísticas de la mecánica cuántica, y espera que exista un mundo determinista en algún lugar cerca de la escala de Planck. No obstante, nadie más del panel parecía estar muy entusiasmado con esa perspectiva.

Lo que se echó de menos en el debate fue algún intento de abordar uno de los problemas que afectan a la teoría de cuerdas: las matemáticas pueden lograr y proporcionar una conveniente manera de ver el mundo, pero, ¿está realmente relacionada con algo del Universo físico real? Nadie intentó siquiera hacer frente a esa pregunta. Sin embargo, el panel hizo un buen trabajo al describir cómo algo que empezó siendo un intento de manejar un caso especial, la pérdida de materia de un agujero negro, ha podido llegar a proporcionar una nueva forma de ver el Universo. Y, en el proceso, la gente finalmente pudo convencer a Stephen Hawking de su error.

• Referencia: Wired.com, 1 de agosto 2011, por John Timmer
• Imagen: NASA/WMAP Science Team/R2D2 © Lucasfilm
• Fuente: Ars Technica

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