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miércoles, 17 de mayo de 2017

El Universo no es un holograma

Un reciente estudio presentó una nueva interpretación que apoya la idea del Principio holográfico, según la cual se puede explicar la información contenida en un Cosmos en tres dimensiones desde una frontera de dos dimensiones
El Universo no es un holograma, pero algunos físicos teóricos juegan con las dimensiones para tratar de resolver los difíciles problemas de la gravedad a pequeña escala, los agujeros negros y el Big Bang -
Un estudio científico publicado esta semana en Physical Review Letters y que apoya la interpretación holográfica del Universo ha levantado mucho revuelo en todo el mundo. La idea de que el Universo se pueda parecer a un inmenso holograma, tal como sugirió el título de una conferencia de Stephen Hawking, resulta, cuanto menos, sorprendente.

Pero en contra de lo que puede parecer, ni este ni ningún otro estudio ha concluido nunca que el Universo sea un holograma. A pesar del interés mediático generado y del propio comunicado de prensa oficial difundido por la Universidad de Southampton (titulado «Estudio revela pruebas sustanciales de un Universo holográfico»), no se puede interpretar que el Universo sea un holograma.

Entonces, ¿de dónde surge esta confunsión? La holografía es una técnica óptica que permite crear una imagen tridimensional sobre una superficie bidimensional, lo que da una impresión de profundidad. Por eso, le da su nombre a una serie de herramientas matemáticas que algunos físicos usan para describir lo que pasa en un Universo con tres dimensiones, a partir de su frontera, un sistema de dos dimensiones.


Para hacerse una idea de en qué consiste esto, se puede imaginar que se quiere expresar con números lo que ocurre dentro de una habitación, y, para ello, se hace un modelo matemático que describe lo que sucede en las paredes. El volumen de la habitación tiene tres dimensiones, pero se explica desde los muros, que tienen solo dos dimensiones.

Esto es especialmente útil para estudiar agujeros negros, el Big Bang y la gravedad a pequeña escala, pero en ningún caso indica que el Universo sea un holograma. Este principio holográfico usado por los físicos solo es una herramienta matemática (basada en conjeturas y que aún no se ha demostrado como válida en nuestro Universo) en la que la física de un espacio está, supuestamente, en correspondencia con la información codificada en su frontera (que por eso tiene una dimensión menos que ese otro espacio), tal como han explicado en Xataka.com y en el blog especializado «Cuentos Cuánticos».
Conciliar a Einstein con lo cuántico

Pero aparte de eso, la holografía del Universo no tiene nada que ver con los famosos hologramas de las películas de ciencia ficción. «El propósito de la cosmología holográfica es desarrollar una teoría para nuestro Universo que se pueda usar de forma más general que las otras teorías que ya tenemos», ha explicado a ABC Kostas Skenderis, el primer autor del estudio presentado en Physical Review Letters.

¿Por qué hace falta una teoría más general? Porque: «La Teoría General de la Relatividad describe el Universo muy bien a grandes escalas, pero falla en las escalas muy pequeñas. Por eso, es necesario combinar esta teoría con la Mecánica Cuántica (la que describe el funcionamiento de las partículas)», ha dicho Skenderis.

Una forma de combinar ambas es tratar de explicar la gravedad asumiendo que es holográfica. De acuerdo con esto, las teorías gravitatorias se pueden entender como teorías sin gravedad en una dimensión inferior.

Actualmente, los físicos hacen esto usando los conocimientos de la Teoría de cuerdas y aplicándolos al Universo inmediatamente posterior al Big Bang, que es el que más misterios alberga sobre cómo se fue estructurando la energía y la materia.
Hologramas para explicar agujeros negros

La relación del Universo con la holografía comenzó porque los físicos observaron que algunas propiedades de los agujeros negros dependían del área del horizonte de sucesos (la frontera a partir de la cual nada escapa de la gravedad del agujero), y no de su volumen.
Simulación de un agujero negro frente a la Nube de Magallanes- ALAIN R./ WIKIPEDIA

Posteriormente, los trabajos de Leonard Susskind, Gerad´t Hooft y, sobre todo, Juan Maldacena, contribuyeron a establecer la idea de la holografía.

Tal como ha resumido Niayesh Afshordi, otro de los investigadores implicados en este estudio, el mayor logro de su investigación es que han podido hacer una comparación detallada de los datos cosmológicos (obtenidos al analizar la radiación de fondo de microondas, algo así como un eco dejado tras la explosión del Big Bang) con un modelo holográfico en dos dimensiones del Big Bang. «Esto quiere decir que la forma más sencilla de entender el Big Bang es con una dimensión menos», ha dicho Afshordi a ABC.

La investigación presentada recientemente ofrece una explicación «simple» sobre lo que ocurrió después del Big Bang, pero lo cierto es que hay muchos otros modelos alternativos y todavía no se ha demostrado que se cumpla ese Principio Holográfico por completo. Además, en opinión de Afshordi, aún falta algo más: «Todavía sigue abierta una pregunta muy importante; aún no tenemos un buen lenguaje para responder a la cuestión de cómo habla lo cuántico con la gravedad».

Por suerte, este optimista investigador ha sugerido que en los próximos cinco años las observaciones descartarán muchos de los modelos alternativos que existen ahora sobre estas cuestiones. Poco a poco se irá comprendiendo mejor qué ocurrió después del Big Bang y cómo la gravedad y el mundo de la Mecánica Cuántica le dieron forma al Universo que conocemos.
20th Century Fox
En resumen: el Universo no es un holograma

En resumen, una reciente investigación ha apoyado una interpretación holográfica de ciertas teorías físicas. Esto no quiere decir que el Universo sea un holograma, sino que físicos y matemáticos pueden hacer cálculos en sistemas de dos dimensiones para describir lo que pasa en uno de tres dimensiones, por ejemplo. Esta idea es similar a la de los hologramas que aparecen, por ejemplo, en Star Wars, y en los cuales la información necesaria para hacer imágenes tridimensionales está contenida en dos dimensiones.

En el mundo de la Física esto se hace a través de complejos cálculos matemáticos, y después de especular con situaciones que no tienen por qué ocurrir en el Universo real o presente. Pero trabajar con ellas permite avanzar en el campo de la Física más abstracta y relacionada sobre todo con agujeros negros o el Big Bang. El problema de fondo es que la Relatividad de Einstein (que explica el funcionamiento del Universo a gran escala), no es compatible con la física de lo más pequeño, la Mecánica Cuántica, que es esa que explica el comportamietno de las partículas. La holografía es una conjetura que trata de superar este hueco entre ambas.