NeoFronteras

No parece que vivamos en un holograma

Área: Física — domingo, 6 de diciembre de 2015

Los resultados del holómetro de Craig Hogan parecen refutar el principio holográfico y las cuerdas.

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El asunto del principio holográfico empezó con el problema que suponía la existencia de agujeros negros como sumideros y destructores de información.
S. Hawking demostró en su día que los agujeros negros se evaporan y que desde su horizonte de sucesos se emiten partículas que restan masa de su interior.
Al final un agujero negro puede evaporarse totalmente, lo que significa que la información contenida en los objetos que han caído en él se ha perdido para siempre, algo que parece violar los fundamentos de la Física.
Además, J. Bekenstein y Hawking dedujeron en su día que los agujeros negros obedecen a la Termodinámica y contienen una entropía que es proporcional al área de su horizonte de sucesos. Los agujeros negros serían objetos de entropía máxima, por lo que la entropía contenida en una determinada región del espacio no puede superar la entropía del agujero negro más grande que pueda caber en ese volumen.
Ese horizonte de sucesos es una superficie bidimensional que encierra un volumen, pero uno esperaría que la entropía sólo dependiera del volumen al ser esta una magnitud extensiva.
Por tanto, se podría pensar que el volumen en sí mismo es ilusorio y que la masa ocupa área y no volumen. De este modo, lo que hay por debajo del horizonte de sucesos del agujero negro estaría definido por la superficie de dicho horizonte. Incluso podría contener toda la información, incluida la contenida en los objetos que han caído al agujero. Como la evaporación se produce en dicha superficie entonces no habría pérdida de información.
La idea recuerda a un holograma óptico, que es capaz de reproducir imágenes tridimensionales a partir de una foto plana, de ahí el nombre que se le buscó, lo que no significa que se trate de un holograma al uso.
Esto del principio holográfico fue propuesto por Gerard ‘t Hooft en 1993, pero también contribuyeron a la idea Juan Maldacena y Leonard Susskind. Rápidamente esta idea se incorporó a la ideas sobre cuerdas y se extendió a todo el Universo.
Según esta idea especulativa, el Universo como un todo sería también un holograma y todo su contenido tridimensional no sería más que una ilusión recreada por la información que estaría en la superficie del mismo (donde quiera que esté esta superficie). La idea ha dado mucho juego a los teóricos (y a algún magufo).
En esto que viene Craig Hogan (Fermilab) y propone en 2009 hacer un experimento para poner a prueba el principio holográfico aplicado a todo el Universo. Desde entonces se ha gastado la modesta cifra de 2,5 millones de dólares en el experimento y ahora ha publicado los resultados.
El instrumental (holómetro) que ha empleado se basa en el uso de interferómetros ópticos. Algo similar a lo que hiciera Michaelson para refutar el éter y demostrar que la velocidad de la luz era absoluta. Un interferómetro se basa en unos caminos ópticos por donde circulan haces láser que se les hace coincidir, después de haber viajado por distintas ramas de una L, en un punto en donde interfieren.
En este caso se trataba de poner a prueba el “ruido” que supuestamente produciría el principio holográfico si se aplicara a todo el Universo.
Hogan parte de la base de que el principio de incertidumbre de Heisenberg puede aplicarse a las distintas coordenadas del espacio, de tal modo que el error en la medida de la posición 3D de un objeto depende de la incertidumbre de x, y y z.
Esta posición se mediría con el interferómetro, que tendría un ruido o error en su valor. Pero este error tiene que depender del área que define el volumen encerrado si el principio holográfico es cierto. Así que, si el principio holográfico es correcto, basta con medir este ruido holográfico con un interferómetro dentro del volumen definido por un interferómetro mayor para que el este “ruido” este correlacionado, correlación que además variaría con el tamaño, pues se estarían definiendo distintas distancias, lo que es equivalente a medir bajo distintas superficies. Básicamente se trataría de medir un ruido intrínseco al espacio-tiempo.
El resultado después de todos estos años y llegar hasta los 39 metros ha sido negativo. La sensibilidad es muy alta, pues las medidas realizadas han llegado a explorar la millonésima de segundo a distancias menores que el diámetro de un protón. Así que el principio holográfico, al menos aplicado a todo el Universo, debería ser descartado.
El experimento tampoco parece haber encontrado textura en el espacio-tiempo a la escala explorada.
Sin embargo, los que apoyan las cuerdas y este principio ya se apresuraron a decir en su día que el experimento de Hogan no serviría para poner a prueba el principio holográfico ni las cuerdas. Lo malo es que esta gente no propone ninguna manera de poner a prueba ninguno de esos conceptos que dicen sostener.
Sea como sea, al menos hay que apoyar el esfuerzo de poner a prueba este tipo de ideas, pues es en lo que se basa el método científico.
Ahora Hogan, Aaron Chou y otros colaboradores tratarán de realizar más experimentos de este tipo en los que se tenga en cuenta la orientación angular para poder medir otros posibles ruidos holográficos.
Pero no todo está perdido, además de la fe inquebrantable de los fanáticos de las cuerdas, se pueden sacar beneficios tecnológicos, pues este equipo de investigadores dice que la tecnología desarrollada para el holómetro puede ser aplicada a LIGO y otros sistemas interferométricos. Al fin y al cabo, un grupo de estudiantes y 2,5 millones de dólares han conseguido un instrumento tan sensible como LIGO. Este último es mucho más caro, pero que se basa en otro tipo de diseño tecnológico (aunque parecido).

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4828

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: Fermilab.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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9 Comentarios

  1. David Mitos:

    Aquí paso un enlace para quién quiera informarse mejor acerca de lo que va todo esto:

    Siempre va bien poder contrastar la información.

  2. tomás:

    O David Mitos se ha olvidado, o ha sido borrado ese enlace ¿?.

  3. lluís:

    – Creo que hasta que no tengamos ( si se consigue tener alguna vez) una teoría de gravedad cuántica permaneceremos hechos un lío sobre los origenes del espaciotiempo.
    – Hay muchas teorías en marcha al respecto, desde las que apuntan a una menor dimensionalidad hasta otras realmente sorprendentes que llegan a proponer la no existencia del espaciotiempo “usual”, sustituyéndolo por lo que llaman ” weird spacetime”, un espacio que surgiría desde un nivel sin espacio suubyacente (?).
    – Las teorías de menor dimensionalidad ( de las 3 conocidas),entre las que se encontraría el universo 2D, pueden parecer extrañas pero por lo que tengo leído no lo serían tanto.

    -Por ejemplo, un universo 2D daría lugar a las tres dimensiones conocidas, es por ello que pienso que el Universo-holograma cuadraría bien con el universo que “conocemos” mientras que un espacio 3D ( al que estamos habituados), si por ejemplo doblamos el radio de la esfera se incrementa 8 veces, mientras que el 2D (una dimensión de espacio y una de tiempo) nos dá, como dije, las 3 dimensiones.A favor del 2D, juega además el hecho de que la gravedad parece ” vivir más cómoda” e incluso hay quien dice que una sola dimensión, ” es el único lugar en que la gravedad no explota a medida que la distancia se reduce”,
    – Luego está la teoría conocida con el nombre de ” Assymptotic Safety” en la que a determinado nivel se compara el universo con fluído turbulento: remolinos dentro de remolinos dentro de remolinos, de tal modo que las distancias dejan de tener un sentido fijo.
    – Y para que no falte nada, aparecen nuevas ideas que proponen que el entrelazamiento cuántico, a parte de ser la esencia de la “extrañeza cuántica”, sería, además, la esencia de la geometría del espaciotiempo. En esta propuesta un espaciotiempo AdS ( anti-de Sitter), un modelo de universo infinito en el que reaparecen las ideas de Maldacena-Susskind, por lo que este universo puede ser visualizado como un 2D y en el que los efectos de la gravedad en cualquier punto en su interior, es matemáticamente equivalente a una teoría cuántica de campo en sus límites.-
    – En definitiva, en mi opinión, algunas de estas ideas parecen tener algo en común, pero siempre hay algo que las separa. Y de hecho sabemos poco o nada sobre el espaciotiempo,¿vivimos en un espaciotiempo (suponiendo que exista eso) parecido a una tabla de quesos hechos a base de células discretas?. ¿Es como una espuma de afeitar de geometría fluctuante?, ¿Un condensado de cuerdas que vibran? ¿Una fábrica de bucles entrelazados?…o algo todavía más inimaginable.
    – Lo dicho, de conseguirse una teoría cuántica de gravedad, desenmarañaremos definitivamente este tremendo ovillo de ideas.

  4. NeoFronteras:

    David Mitos no puso enlace alguno, ni holográfico.

  5. Miguel Ángel:

    Maese “Lluís”:

    Es que la misma palabra ya lo dice todo: “weird”…y es que, a medida que nos adentramos en lo que no conocemos parece todo muy extraño.

    Muy agradecido por el aporte y un fuerte abrazo desde el absurdismo hedonista.

  6. NeoFronteras:

    Efectivamente lluís, sin teoría cuántica de la gravedad no podemos decir gran cosa. Pero sin experimentos y observaciones menos.
    A este paso vamos a tener tantas teorías sobre materia oscura, gravedad cuántica y similares que el mundo desaparecerá por colapso ecológico de cortar árboles para tanto paper.

  7. tomás:

    Debe ser como Neo dice. Quizá hasta el compañero D. Mitos nos haya enviado a una dimensión desconocida. Así que buscarla en el espacio es perder el tiempo.

  8. Petrus:

    Si cuando observamos a un electrón pasar por la rendija se vuelve partícula, supongo que desconfiando de nuestras intenciones o sea por si las moscas, a lo mejor el propio tejido espaciotemporal hace lo mismo cuando intentamos medirlo o contrastarlo. Si resulta que también sabe lo que le ocurre a la partícula pareja en el otro extremo del universo, debe saber que estamos intentando desentrañar sus secretos más íntimos… y cambiará su presentación. Tal vez nos enfrentamos no a algo inerte sino a algo vivo e inteligente, porque si no ¿ por qué hace estas cosas ?.

  9. tomás:

    Petrus, amigo:
    Es nuestra profunda ignorancia la que maneja nuestra mente.
    Un abrazo.

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