Mira a tu alrededor. Las murallas, la silla donde estás sentado, tu propio cuerpo, esa chica exuberante que pasa frente a tu casa; todo parece ser real y sólido.
Sin embargo, existe la posibilidad de que todo lo que vemos en el Universo –incluidos tú y yo- pueda ser nada más que un holograma.
Parece absurdo y contra-intuitivo, pero hace 500 años atrás parecía absurdo el concepto de que la tierra girara alrededor del sol cuando la apariencia era que el sol era el que se movía alrededor nuestro.
Con respecto al tema del universo holográfico ya hay evidencia que sugiere que puede ser cierto, y podríamos estar seguros dentro de algunos pocos años.
Si se llegara a demostrar que el universo en realidad es solo un holograma se pondría de cabeza nuestra noción de la realidad. Se pondría en duda directamente cuan reales somos.
La idea tiene una larga historia, derivada de una aparente paradoja planteada por el trabajo de Stephen Hawking en la década de 1970. Él descubrió que los agujeros negros irradian lentamente su masa. Esta “radiación de Hawking” no parece contener información, sin embargo, plantea la interrogante de qué le ocurre a la información que describía a la estrella original una vez que el agujero negro se evapora. Una piedra angular de la física es que la información no puede ser destruida.
Como bien dijo Jacob D Bekenstein:
Los resultados teóricos relativos a la entropía de los agujeros negros llevan a concluir que el universo podría ser un inmenso holograma.
En 1972, Jacob Bekenstein de la Universidad Hebrea de Jerusalén, Israel, demostró que el contenido de la información de un agujero negro es proporcional al área de la superficie bidimensional de su horizonte de sucesos, el punto de no retorno para la luz o materia que cae en un agujero negro. Más tarde, los partidarios de la teoría de cuerdas lograron demostrar cómo la información original de una estrella podría ser codificada en diminutas regiones del horizonte de sucesos, que luego la imprimiría en la radiación de Hawking emitida por el agujero negro.
Esto resolvió la paradoja, pero los físicos teóricos Leonard Susskind y Gerard ‘t Hooft decidieron llevar la idea más allá: si una estrella tridimensional pudiese ser codificada en el horizonte de sucesos 2D de un agujero negro, quizá lo mismo podría ser cierto para el Universo completo.
El Universo, después de todo, tiene un horizonte de sucesos a 42 mil millones de años-luz de distancia, más allá de dicho punto la luz no habría tenido tiempo para alcanzarnos desde el Big Bang. Susskind y ‘t Hooft sugirieron que esta “superficie” 2D puede codificar el Universo 3D completo que experimentamos, parecido al holograma 3D que es proyectado por tu tarjeta de crédito.
Parece una locura, pero ya hemos visto una señal de que puede ser cierto. Los físicos teóricos han sospechado desde hace mucho tiempo que el espacio-tiempo está pixelado, o granulado.
Dado que una superficie 2D no puede almacenar suficiente información para representar perfectamente un objeto 3D, estos píxeles serían más grandes en un holograma. “Estar en el Universo [holográfico] es como estar en una película 3D”, dice Craig Hogan de Fermilab en Batavia, Illinois. “En una escala mayor, parece liso y tridimensional, pero si te acercas a la pantalla, puedes decir que es plano y pixelado”.
Recientemente, Hogan examinó las lecturas de un detector de movimiento sumamente sensible en Hannover, Alemania, que fue construido para detectar ondas gravitatorias; ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. El experimento GEO600 aún no ha encontrado una, pero en 2008 una fluctuación inesperada dejó al esquipo rascándose la cabeza, hasta que Hogan sugirió que podría surgir de “fluctuaciones cuánticas” debidas a la granularidad del espacio-tiempo. Deberían ser demasiado pequeñas para detectarlas, por lo tanto el hecho de que son bastante grandes para ser notadas en las lecturas de GEO600 es una tentadora evidencia de que el Universo es realmente un holograma, dice.
Bekenstein es cauteloso: “La idea holográfica es sólo una hipótesis, apoyada por algunos casos especiales”. La mejor evidencia podría venir de un instrumento dedicado que está siendo construido en Fermilab, el que Hogan espera que esté funcionando dentro de un par de años.
Un resultado positivo desafiaría cada suposición que tenemos sobre el mundo en que vivimos. Demostraría que todo es una proyección de algo que ocurre en una superficie plana a miles de millones de años-luz de distancia de donde nos percibimos a nosotros mismos. Hasta ahora no tenemos idea de lo que puede ser este “algo”, o cómo podría manifestarse como un mundo en que podemos desenvolvernos.
Del estudio de las propiedades de los agujeros negros se han deducido los límites absolutos que acotan la información que cabe en una región del espacio. Teniendo en cuenta que esos límites dependen de la materia y energía contenida en ese espacio es asombroso que se pueda deducir un límite sin conocer ni siquiera , con absoluta certeza, el último componente de la materia ( se cree que los quarks y los electrones son excitaciones de supercuerdas que deben ser los entes fundamentales, pero no se descartan niveles más bajos).
La clave está en la entropía, en 1877 , Ludwing Boltzmann la caracterizó como el número de estados microscópicos distintos ( N) en los que pueden hallarse las partículas que componen un trozo de materia de forma que siga pareciendo el mismo trozo desde un punto de vista macroscópico.
Las dos entropías: Cuando el matemático Claude E. Shannon buscó una manera de cuantificar la información contenida en un mensaje, la lógica le llevó a una fórmula que tenía el mismo aspecto que la de Boltzmann. Después se vio que la entropía termodinámica y la de Shannon son conceptualmente equivalentes: el número de configuraciones que se cuentan en la entropía de Boltzmann refleja la cantidad de información de Sannon que se necesitaría para realizar cualquier configuración determinada.
Se pensaba que cuando caía la materia en un agujero negro desaparecía también con ella su entropía, pero Demetrious Christodoulou ( 1970) y Stephen W. Hawking demostraron que en el proceso de fusión de dos agujeros negros, nunca decrecía el área total de los horizontes de sucesos. A partir de estos estudios y del posterior descubrimiento de que los agujeros negros emiten radiación , precisamente llamada radiación de Hawking ( 1974) ser su descubridor, se determinó la constante de proporcionalidad entre la entropía de un agujero negro y el área del horizonte: La entropía del agujero negro es exactamente una cuarta parte del área del horizonte de sucesos medida en áreas de Plank ( 10 –66 centímetros cuadrados). Es como si la entropía, en cuanto medida de información, estuviese escrita sobre el horizonte de sucesos, de suerte que cada bit ( cada 0 ó 1 de la codificación digital) correspondiera a 4 áreas de Planck.
Este sorprendente resultado tiene una explicación natural si es cierto el principio holográfico propuesto en 1993 por el Premio Nobel Gerard `t Hooft, de la Universidad de Utrech, y elaborado por Leonard Susskind. Sobre esta teoría, Juan Maldacena, de la Universidad de Harvard, en un reciente artículo de enero del 2006, en Investigación y Ciencia, afirma que: “ La fuerza de la gravedad y una de las dimensiones espaciales quizá procedan de las peculiares interacciones, entre partículas y campos, existentes en un espacio con menos dimensiones”.
La descripción tridimensional con ley de gravedad sería equivalente a la descripción holográfica sin gravedad y en dos dimensiones, de modo que un determinado cálculo demasiado difícil en una descripción puede resultar trivial en la otra. A pesar de su radical diferencia, las dos teorías describirían por igual todo lo que vemos y cualquier dato que pudiésemos recoger sobre el funcionamiento del universo.
Un holograma es un objeto bidimensional que codifica toda la información que describe la imagen tridimensional. Nuestro Universo tridimensional podría estar codificado en una superficie que lo contiene, como una especie de inmenso holograma. Los experimentos de física de partículas de altas energías, según Juan Maldacena, quizás hayan encontrado ya indicios de la validez de este principio.
Nota final: En el post sobre los condensados de Bose–Einstein, me llamó la atención un artículo del Dr. Fernando Sols de la Universidad Complutense. En él hablaba de separar un condensado de varios millones de átomos en dos partes tratando de que siguieran estando en coherencia cuántica. Le comenté, por correo, que con este tipo de “superátomos” que son los condensados de B-E se podría hacer un experimento sobre el principio holográfico. Me contestó muy amablemente, aclarándome las dificultades que entrañaría mantener la coherencia de las dos partes del condensado. Si se consigue la coherencia entre las dos partes del condensado, nos encontraríamos con la paradoja de que en cada parte del condensado no tendremos la mitad de los átomos, sino que todos los átomos estarían a la vez en las dos partes. Aunque difícil, esta podría ser una vía interesante de constatación del principio holográfico.
Sin embargo, existe la posibilidad de que todo lo que vemos en el Universo –incluidos tú y yo- pueda ser nada más que un holograma.
Parece absurdo y contra-intuitivo, pero hace 500 años atrás parecía absurdo el concepto de que la tierra girara alrededor del sol cuando la apariencia era que el sol era el que se movía alrededor nuestro.
Con respecto al tema del universo holográfico ya hay evidencia que sugiere que puede ser cierto, y podríamos estar seguros dentro de algunos pocos años.
Si se llegara a demostrar que el universo en realidad es solo un holograma se pondría de cabeza nuestra noción de la realidad. Se pondría en duda directamente cuan reales somos.
La idea tiene una larga historia, derivada de una aparente paradoja planteada por el trabajo de Stephen Hawking en la década de 1970. Él descubrió que los agujeros negros irradian lentamente su masa. Esta “radiación de Hawking” no parece contener información, sin embargo, plantea la interrogante de qué le ocurre a la información que describía a la estrella original una vez que el agujero negro se evapora. Una piedra angular de la física es que la información no puede ser destruida.
Como bien dijo Jacob D Bekenstein:
Los resultados teóricos relativos a la entropía de los agujeros negros llevan a concluir que el universo podría ser un inmenso holograma.
En 1972, Jacob Bekenstein de la Universidad Hebrea de Jerusalén, Israel, demostró que el contenido de la información de un agujero negro es proporcional al área de la superficie bidimensional de su horizonte de sucesos, el punto de no retorno para la luz o materia que cae en un agujero negro. Más tarde, los partidarios de la teoría de cuerdas lograron demostrar cómo la información original de una estrella podría ser codificada en diminutas regiones del horizonte de sucesos, que luego la imprimiría en la radiación de Hawking emitida por el agujero negro.
Esto resolvió la paradoja, pero los físicos teóricos Leonard Susskind y Gerard ‘t Hooft decidieron llevar la idea más allá: si una estrella tridimensional pudiese ser codificada en el horizonte de sucesos 2D de un agujero negro, quizá lo mismo podría ser cierto para el Universo completo.
El Universo, después de todo, tiene un horizonte de sucesos a 42 mil millones de años-luz de distancia, más allá de dicho punto la luz no habría tenido tiempo para alcanzarnos desde el Big Bang. Susskind y ‘t Hooft sugirieron que esta “superficie” 2D puede codificar el Universo 3D completo que experimentamos, parecido al holograma 3D que es proyectado por tu tarjeta de crédito.
Parece una locura, pero ya hemos visto una señal de que puede ser cierto. Los físicos teóricos han sospechado desde hace mucho tiempo que el espacio-tiempo está pixelado, o granulado.
Dado que una superficie 2D no puede almacenar suficiente información para representar perfectamente un objeto 3D, estos píxeles serían más grandes en un holograma. “Estar en el Universo [holográfico] es como estar en una película 3D”, dice Craig Hogan de Fermilab en Batavia, Illinois. “En una escala mayor, parece liso y tridimensional, pero si te acercas a la pantalla, puedes decir que es plano y pixelado”.
Recientemente, Hogan examinó las lecturas de un detector de movimiento sumamente sensible en Hannover, Alemania, que fue construido para detectar ondas gravitatorias; ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. El experimento GEO600 aún no ha encontrado una, pero en 2008 una fluctuación inesperada dejó al esquipo rascándose la cabeza, hasta que Hogan sugirió que podría surgir de “fluctuaciones cuánticas” debidas a la granularidad del espacio-tiempo. Deberían ser demasiado pequeñas para detectarlas, por lo tanto el hecho de que son bastante grandes para ser notadas en las lecturas de GEO600 es una tentadora evidencia de que el Universo es realmente un holograma, dice.
Bekenstein es cauteloso: “La idea holográfica es sólo una hipótesis, apoyada por algunos casos especiales”. La mejor evidencia podría venir de un instrumento dedicado que está siendo construido en Fermilab, el que Hogan espera que esté funcionando dentro de un par de años.
Un resultado positivo desafiaría cada suposición que tenemos sobre el mundo en que vivimos. Demostraría que todo es una proyección de algo que ocurre en una superficie plana a miles de millones de años-luz de distancia de donde nos percibimos a nosotros mismos. Hasta ahora no tenemos idea de lo que puede ser este “algo”, o cómo podría manifestarse como un mundo en que podemos desenvolvernos.
Del estudio de las propiedades de los agujeros negros se han deducido los límites absolutos que acotan la información que cabe en una región del espacio. Teniendo en cuenta que esos límites dependen de la materia y energía contenida en ese espacio es asombroso que se pueda deducir un límite sin conocer ni siquiera , con absoluta certeza, el último componente de la materia ( se cree que los quarks y los electrones son excitaciones de supercuerdas que deben ser los entes fundamentales, pero no se descartan niveles más bajos).
La clave está en la entropía, en 1877 , Ludwing Boltzmann la caracterizó como el número de estados microscópicos distintos ( N) en los que pueden hallarse las partículas que componen un trozo de materia de forma que siga pareciendo el mismo trozo desde un punto de vista macroscópico.
Las dos entropías: Cuando el matemático Claude E. Shannon buscó una manera de cuantificar la información contenida en un mensaje, la lógica le llevó a una fórmula que tenía el mismo aspecto que la de Boltzmann. Después se vio que la entropía termodinámica y la de Shannon son conceptualmente equivalentes: el número de configuraciones que se cuentan en la entropía de Boltzmann refleja la cantidad de información de Sannon que se necesitaría para realizar cualquier configuración determinada.
Se pensaba que cuando caía la materia en un agujero negro desaparecía también con ella su entropía, pero Demetrious Christodoulou ( 1970) y Stephen W. Hawking demostraron que en el proceso de fusión de dos agujeros negros, nunca decrecía el área total de los horizontes de sucesos. A partir de estos estudios y del posterior descubrimiento de que los agujeros negros emiten radiación , precisamente llamada radiación de Hawking ( 1974) ser su descubridor, se determinó la constante de proporcionalidad entre la entropía de un agujero negro y el área del horizonte: La entropía del agujero negro es exactamente una cuarta parte del área del horizonte de sucesos medida en áreas de Plank ( 10 –66 centímetros cuadrados). Es como si la entropía, en cuanto medida de información, estuviese escrita sobre el horizonte de sucesos, de suerte que cada bit ( cada 0 ó 1 de la codificación digital) correspondiera a 4 áreas de Planck.
Este sorprendente resultado tiene una explicación natural si es cierto el principio holográfico propuesto en 1993 por el Premio Nobel Gerard `t Hooft, de la Universidad de Utrech, y elaborado por Leonard Susskind. Sobre esta teoría, Juan Maldacena, de la Universidad de Harvard, en un reciente artículo de enero del 2006, en Investigación y Ciencia, afirma que: “ La fuerza de la gravedad y una de las dimensiones espaciales quizá procedan de las peculiares interacciones, entre partículas y campos, existentes en un espacio con menos dimensiones”.
La descripción tridimensional con ley de gravedad sería equivalente a la descripción holográfica sin gravedad y en dos dimensiones, de modo que un determinado cálculo demasiado difícil en una descripción puede resultar trivial en la otra. A pesar de su radical diferencia, las dos teorías describirían por igual todo lo que vemos y cualquier dato que pudiésemos recoger sobre el funcionamiento del universo.
Un holograma es un objeto bidimensional que codifica toda la información que describe la imagen tridimensional. Nuestro Universo tridimensional podría estar codificado en una superficie que lo contiene, como una especie de inmenso holograma. Los experimentos de física de partículas de altas energías, según Juan Maldacena, quizás hayan encontrado ya indicios de la validez de este principio.
Nota final: En el post sobre los condensados de Bose–Einstein, me llamó la atención un artículo del Dr. Fernando Sols de la Universidad Complutense. En él hablaba de separar un condensado de varios millones de átomos en dos partes tratando de que siguieran estando en coherencia cuántica. Le comenté, por correo, que con este tipo de “superátomos” que son los condensados de B-E se podría hacer un experimento sobre el principio holográfico. Me contestó muy amablemente, aclarándome las dificultades que entrañaría mantener la coherencia de las dos partes del condensado. Si se consigue la coherencia entre las dos partes del condensado, nos encontraríamos con la paradoja de que en cada parte del condensado no tendremos la mitad de los átomos, sino que todos los átomos estarían a la vez en las dos partes. Aunque difícil, esta podría ser una vía interesante de constatación del principio holográfico.