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.
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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.
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Fuentes y referencias:
Technology Review
Artículo de Jae-Weon Lee. [2]
Artículo de Erik Verlinde. [3]
Foto cabecera: representación simbólica de la geometría de una agujero negro. Fuente: MIT.