NeoFronteras

Gravedad e información cuántica

Área: Física — lunes, 29 de marzo de 2010

Según algunos estudios teóricos la gravedad emergería de la información cuántica. Esto de que la información cuántica juegue un nuevo papel en la gravedad quizás ayude a encontrar un camino hacia la unificación de diversas ideas en Física.

Foto

Una de los conceptos con lo que se está jugando últimamente en Física Teórica es que la gravedad sea un fenómeno emergente, es decir que surja o aparezca de la interacción de elementos simples. En Biología tenemos varios ejemplos de propiedades emergentes, como el movimiento de un banco de peces a partir del movimiento simple de cada uno de los peces (básicamente consiste en fijarse en lo que hacen los peces que son próximos vecinos y obedecer unas reglas sencillas). También sabemos que la mente surge de la interacción de las neuronas entre sí, aunque la mente como tal no está en ninguna de ellas de forma aislada. Por tanto la mente es un fenómeno emergente.
También se ha tratado de encontrar este tipo de concepto en Física Fundamental (en el magnetismo y en otras campos de la Física Condensada también aparecen propiedades emergentes). En estas páginas ya vimos las diversas ideas que tratan de encontrar una teoría cuántica de la gravedad a partir de interacciones básicas exóticas de elementos simples (lazos cuánticos, graficidad, símplices causales, etc.).
Hace unos meses Erik Verlinde, de la Universidad de Amsterdam, propuso que la gravedad puede que aparezca como propiedad emergente de la interacción de elementos más simples. Verlinde sugería que la gravedad es meramente una manifestación de la entropía del Universo. Su idea se basa en la segunda ley de la Termodinámica, que dice que la entropía siempre crece en un sistema cerrado. Según su sugerencia, las diferencias de entropía entre distintas partes del Universo generan una fuerza que redistribuye la materia de una manera que maximiza la entropía y que esta fuerza es a la que llamamos gravedad.
Quizás lo más interesante de esta aproximación es que simplifica dramáticamente el andamiaje teórico que soporta la Física Moderna. A pesar de que tenía limitaciones, pues, por ejemplo, sólo predice la gravedad Newtoniana, también tenía ventajas, como la capacidad de dar cuenta de la magnitud de la energía oscura, valor con el que las teorías convencionales han estado luchando todo este tiempo.
Pero probablemente lo más importante del trabajo de este físico sea la idea poderosa de que la gravedad es esencialmente un fenómeno de información.
Ahora, Jae-Weon Lee, de la Universidad de Jungwon (Corea del Sur), y sus colaboradores han conseguido relacionar la teoría de la gravedad einsteniana a partir de la idea de información cuántica y lo han hecho tomando un camino ligeramente distinto al de Verlinde.
En el corazón de esta idea está la difícil cuestión sobre qué pasa con la información cuando entra en un agujero negro, algo que ha estado intrigando a los físicos desde que Hawking se fijó en el problema. Después de varias décadas, y alguna que otra apuesta, no hay un consenso sobre si la información desaparece o está en algún sitio.
Una cosa es segura, y es lo que se afirma en el principio de Landauer: el borrado de un bit de información siempre aumenta la entropía del Universo en una cierta cantidad y requiere una específica cantidad de energía mínima.
Jae-Weon y colaboradores asumieron que este proceso de borrado puede ocurrir en el horizonte de sucesos de un agujero negro. Si es así, el espacio-tiempo tiene que organizarse a sí mismo de una manera que maximice la entropía en el horizonte. Es decir, se genera una fuerza al estilo de la gravedad.
Esto es interesante por varias razones. Estos físicos asumen la existencia de espacio-tiempo y su geometría y simplemente preguntan sobre de qué forma debe empezarse a borrar la información. Además relacionan gravedad e información cuántica por primera vez. En los últimos años muchos resultados en Mecánica Cuántica han apuntado a un aumento de la importancia del papel que la información parece jugar en el Universo.
Algunos físicos están convencidos de que las propiedades de la información no provienen del comportamiento de los portadores de información, como los fotones o electrones, sino que la información en sí misma es el cimiento fantasmal sobre el cual el Universo es construido.
Hasta el momento la gravedad rondaba alrededor de esta idea, pero sin haber encontrar una relación teórica. Ahora, al saberse que la información puede jugar también un papel fundamental en la gravedad, puede que se allane el camino hacia algún tipo de unificación entre Mecánica Cuántica y Relatividad General, algo con lo que se ha estado soñando desde hace muchas décadas sin conseguirlo.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3051

Fuentes y referencias:
Technology Review
Artículo de Jae-Weon Lee.
Artículo de Erik Verlinde.
Foto cabecera: representación simbólica de la geometría de una agujero negro. Fuente: MIT.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
Compartir »

8 Comentarios

  1. radek:

    En este contexto que vendría a ser la “información”? Porque dudo que pueda usar un pendrive como rayo tractor…

  2. NeoFronteras:

    Estimado radek:
    El pendrive es un contenedor de información y no funcionaría como dice. Aquí hablamos sobre si la gravedad puede estar codificada en forma de información en la estructura del espacio-tiempo. Pero no toda información codifica a la gravedad.

    De todos modos este tipo de resultados son muy especulativos y provisionales. De vez en cuando aparece uno nuevo, pero al final no se puede avanzar por esa vía o presenta algún problema.

  3. lluís:

    Particularmente me gusta la idea de Verlinde. Relacionar información y entropía no es nada descabellado, al fin y al cabo hay una cierta similitud entre las ecuaciones de Shannon, para la información, y de Boltzmann, para la entropía. Y, el Universo lo que mejor parece hacer es procesar información…y tender a la entropía, que lucha por alcanzar su máximo.

  4. Gerardo:

    NeoFronteras, sería posible que extendieran estas ideas de información cuántica y gravedad en la sección de opinión?, entender un poco más sobre este tema. Aunque suena realmente importante e interesante no comprendo bien que significa eso de gravedad información.

  5. joabbl:

    Para Gerardo: Un libro interesante y muy asequible sobre este tema es Three Roads To Quantum Gravity de Lee Smolin. No se si está traducido, pero es bueno. En cuanto a lo de relacionar la gravedad con la información, sinceramente yo tampoco lo entiendo. Me imagino que el problema de fondo efectivamente es qué entendemos por “información”. E incluso qué entendemos por “gravedad”, puesto que en la RG la gravedad es una propiedad geométrica y en la MC es originada por una partícula aún no detectada : El gravitón.
    Saludos

  6. NeoFronteras:

    Muy breve y telegráficamente:
    Según el principio de Landauer el borrado de información gasta energía, la energía es equivalente a la masa y la masa genera el campo gravitatorio. Además se sabía que hay una relación entre la entropía de una agujero negro (el área de su horizonte) y la información termodinámica de ese sistema.
    Al final del artículo original hay un buen resumen sobre la tesis de Jae-Weon Lee que consiste en haber relacionado varios conceptos entre sí, pero que está a años luz de ser una teoría.

  7. Jose:

    Interensantes hipotesis las que estoy leyendo en Neo…

    Me alegra que se esten dando estos, estados de lucidez en los cientificos . ;)

    Parece que ya estamos rompiendo un poco, la rigidez cientifica de años atras .

    S2

  8. Anvitel:

    Yo tampoco entiendo dentro mi cerebro esas variables
    (información y gravedad) en el mismo…. Algoritmo ? fractal que es el Universo y la Naturaleza,…
    Umm esto se aproxima a que todo estaba predeterminado…
    tipo Aztecas
    Habría que ampliar este tema tan interesante,
    uniéndolo con la Física y matemática.
    Un saludo a todos

RSS feed for comments on this post.

Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.