El universo-holograma "revisited"

publicado el 17 de mayo de 2015 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

Algunos cosmólogos plantean que podríamos describir el universo con una dimensión menos, no las tres para el espacio, sino dos: el triunfo de Euclides y su Geometría del plano. La propuesta surgió de una agria discusión con Stephen Hawking acerca de la información y los agujeros negros. Éstos fueron propuestos por el joven astrónomo alemán-judío, como el propio Einstein, en 1916, Karl Schwarzschild.

Antecedente: En noviembre de 1915, Einstein presentó a la Academia Prusiana de Ciencias el primer esbozo de su teoría de la relatividad general: su explicación de la gravitación como una geometría del espacio y no como una inexplicada fuerza de atracción: la masa produce en el espaciotiempo una curva, como una pelota sobre un cielo raso y tanto la luz como los cuerpos en movimiento siguen esa curva: la Tierra en torno al Sol, la Luna en torno a la Tierra, una manzana cae por la misma acción.

Los agujeros negros surgen de resolver lo siguiente: todo cuerpo celeste tiene una velocidad de escape, mayor a mayor masa. Un cohete con menos velocidad que 40,320 km/h subirá para quedar atrapado en una órbita en torno a la Tierra. ¿Qué ocurre si concentro una inmensa masa, digamos diez veces el Sol, en un globo de 10 kilómetros de radio? Ocurre que para escapar de allí se deba tener una velocidad superior a la de la luz. Y, como no hay tal velocidad en el universo, ni la luz logra escapar de ese campo gravitatorio. Imagen: 10 kg de hierro en polvo esparcido sobre un cielo raso lo pandean, concentrados en una bola de boliche lo rompen. Eso ocurre al tejido del espacio. Medio siglo después, John Wheeler los llamaría agujeros negros.

El borde tras el cual comienza la caída imparable al agujero negro se denomina horizonte de eventos y su radio, radio de Schwarzschild. Nada salía de allí... hasta que Hawking propuso, y demostró, que el agujero negro produce una radiación que, en millones de años, lo evapora... ¿Y la información, por ejemplo la que nos dice que el átomo caído tenía un electrón o 92, o bien el estado cuántico de una partícula? Se pierde.

Ésa fue la materia de la discusión: todos contra Hawking porque “si la información se destruye, toda la física cae en pedazos”, sostuvo en el debate Leonard Susskind. No sería la primera vez, ya que eso ocurrió, en 1900, con la propuesta del quantum por Planck. “Hawking empleó la cuántica para derivar un resultado en contradicción con la cuántica”, señaló el Premio Nobel Gerard’t Hooft. La discusión se calentó, comenta en atractivo artículo John Timmer para Ars Technica.

Si la información se destruye “se crean paradojas que se propagan hasta, en un momento, causar inconsistencias en todo lo que creemos saber”, dijo Susskind. “Fue muy difícil ver qué estaba mal en lo que decíamos, y aún más difícil lograr que Hawking viera que estaba equivocado”. Luego ‘t Hooft ofreció una solución: la información se podría almacenar en el horizonte de eventos (imaginemos, primero, Bach en un CD). Pero aquí viene lo bueno: “Dado que el horizonte de eventos es una superficie bidimensional, formaría un holograma que retiene la información conforme la materia lo atraviesa. Cuando la materia regresa en forma de radiación Hawking, la información se restaura”.

Eso mismo podría ser el caso del universo entero: imagen tridimensional en un holograma de dos dimensiones. La ventaja es enorme: permite unificar las dos grandes teorías que nos explican el cosmos: la relatividad para lo astronómico, la cuántica para lo atómico, así como hace 150 años Maxwell unificó luz, electricidad y magnetismo en cuatro breves ecuaciones. La gravitación se ha resistido por cien años.

El principio holográfico podría hacer más que explicar la gravitación cuántica porque ‘t Hooft “sugiere que podría haber algo subyacente a la mecánica cuántica”.

El debate “hizo un buen trabajo al describir cómo a veces lo que empieza por el intento de resolver un caso especial —la pérdida de materia dentro de un hoyo negro—puede darnos una nueva visión del universo”, concluye Timmer, autor del artículo.

Al respecto: Maravillas y misterios de la física cuántica. Cal y Arena.

 

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