Nuestro universo es otra vez un holograma


Se ve que periódicamente, o mejor cuasiperiódicamente, sale la noticia de que nuestro universo es un holograma.  Lo digo porque hace un tiempo escribí la entrada:  Nuestro universo no es un holograma.

Esta vez se ha usado otra vez el estimulante titular a causa del artículo:

Entanglemente entropy in Galilean conformal field theories and flat holography

Que viene a hablar de la entropía de entrelazamiento en teoría de campos conforme galileana y holografía en espacios planos.  Un tema de andar por casa que se resume en:  El universo es un holograma.  Paaaaaam, así de fácil.

Lo más cercano a lo que siento ante un título como ese es:

images

Sin embargo, el trabajo que ha dado lugar a este original y novedoso titular es muy interesante por los motivos que pasaremos a repasar sin entrar en los detalles escabrosos.

¿El problema?

El problema al que nos llevamos enfrentando desde hace más de 100 años es que a pesar de nuestra capacidad para describir el mundo desde el punto de vista cuántico hemos fallado miserablemente en un objetivo.  Hemos sido capaces de entender la materia hasta niveles insospechados empleando la mecánica cuántica, hemos descubierto quarks, electrones, neutrinos, antimateria, incluso el bosón de Higgs.  Y cuando digo descubierto me refiero a dos cosas.  Por un lado hemos descrito teorías que describen las entrañas más íntimas de la materia y por otro lado estamos siendo capaces de comprobar esas teorías con nuestros aparatos.

También hemos sido capaces de describir cuánticamente la forma en las que las partículas se relacionan entre sí, la forma en la que interactúan.   Hemos sido capaces de dar una descripción cuántica del electromagnetismo, de la interacción débil y de la interacción fuerte.  No está nada mal para unos monos sin pelo.

Pero hay un punto oscuro en esta historia de grandes victorias, una humillante derrota que acontece una y otra vez no importa con que armas vayamos a la batalla.  No tenemos una descripción cuántica de la gravedad, no la tenemos.

Hay algunas opciones, pero no podemos confiar en ningún esquema teórico actual que afirme que ha unido la gravedad y la mecánica cuántica.  Simplemente aún no hemos sido capaces.

Pero eso no nos hace desistir de intentarlo y llevamos más de un siglo intentándolo de una forma u otra. Y una de esas formas es lo que se conoce como principio holográfico.

El principio holográfico sin romanticismo

Históricamente hablando este principio holográfico, que voy a introducir en breve, se originó en el estudio de los agujeros negros.  Una historia apasionante y que aún hoy día sigue siendo tema de debate entre los especialistas en el tema.  Pero dejemos la historia y concentrémonos en la idea.

El principio holográfico es una maravillosa idea que explicaré usando una naranja.  Sí, una naranja.

Naranja

Lo que nos interesa de la naranja es su estructura geométrica.  La naranja tiene un volumen interior acotado por una superficie que indica la frontera de la misma.  La superficie frontera, lo que localiza la naranja frente al medio, tiene una dimensión menos que el volumen que encierra.

naranjas-copia1

Este hecho es general en matemáticas, las superficies o espacios que limitan a otros espacios, las fronteras tienen una dimensión menos que el espacio que delimitan. Eso es así y así es.

Pero dejemos las naranjas por un momento, dejemos los espacios y sus fronteras. Hablemos de…

Dualidades

Cuando definimos una teoría física lo hacemos en base a objetos matemáticos y relaciones matemáticas.  Si hablamos de física newtoniana tratamos con vectores que indican velocidades, aceleraciones, fuerzas, etc.  Tratamos con derivadas que es la operación que nos indica como una determinada magnitud cambia al cambiar otra de la que depende.  Es decir, definimos objetos matemáticos, los vectores, y operaciones, derivadas (estoy seguro de que se entiende que todo esto es una enorme simplificación).

Las dualidades son unas relaciones interesantes que son capaces de transformar unas teorías en otras.  Es decir, son un diccionario que nos ayuda a traducir los objetos y las relaciones de una teoría en otra y viceversa.  Este es un hecho fabuloso.

Las dualidades son poderosas herramientas porque nos permiten traducir problemas de una teoría en su teoría dual (o en sus teoría duales, porque puede haber más de una). Y esto es magnífico porque un problema que es difícil de resolver en una teoría puede que sea fácilmente resoluble en su teoría dual asociada.

Supongamos que estamos tratando un problema en una teoría y la tarea es formidablemente complicada.  Pero sabemos que esta teoría tiene una teoría dual asociada y que cuando hacemos la traducción el problema se vuelve fácil.  Pues ya está, resolvemos el problema con la teoría dual y ya tenemos el resultado que hubiéramos obtenido, en caso de ser posible, con la teoría original.

Las dualidades nos permiten cambiar el punto de vista a la hora de atacar problemas.

Si te has quedado con ganas de leer más sobre dualidades:  A veces soy tan dual

Dualidades y gravedad cuántica

Resultó que se encontró una curiosa dualidad, una que era capaz de relacionar dos teorías diferentes:

  1. Una teoría con gravedad definida en un espacio acotado por una frontera.
  2. Una teoría sin gravedad, con lo que sabemos hacerla cuántica, definida en la frontera de ese espacio.

dualidadgg

Esto es magnífico porque nos permite resolver problemas de gravedad cuántica, teoría que no hemos definido, yendo a la frontera del espacio y usando una teoría cuántica que no contiene gravedad y que sabemos manejar.

¿Y el principio holográfico?

Claro, entiendo, todo esto está muy bonito y tal pero, ¿dónde está el principio holográfico?   Bueno, el principio holográfico nos dice que toda la información que está en el espacio interior, las partículas que incluya y sus interacciones, se puede describir en su frontera, con las partículas que incluya y sus interacciones propias definidas en la teoría que vive allí.

Es decir, por un lado tenemos la dualidad que nos dice que las teorías se pueden traducir una en la otra y vuelta atrás.  Por otro lado, el principio holográfico nos dice que cualquier cosa que ocurra en el espacio interior puede ser codificada en la frontera.  Como veis es una idea delicada, bella y poderosa.

dualidad2

Voy a volver a insistir:

Principio holográfico:  Nos dice que todo lo que ocurra en un espacio puede ser codificado en su frontera.   Es un principio de almacenes.

Dualidad:  Nos dice que lo que pasa en el interior de un espacio está descrito por una teoría acerca del contenido de ese espacio que puede ser puesta en correspondencia con otra teoría en la frontera que nos describe como se comportan los elementos definidos en la misma.

¿Qué han hecho en el artículo de la polémica?

El problema con esto que hemos explicado, que suena maravilloso, es que solo se ha podido comprobar en un espacio que no tiene nada que ver con nuestro universo porque su geometría no corresponde a la que presenta nuestro universo.  De hecho, nuestro universo no tiene fronteras, al menos no en el sentido de superficies que lo delimiten aunque se podrían definir otro tipos de fronteras, pero hoy no es el día.

Nuestro universo es plano y tiene tres dimensiones espaciales más el tiempo tal y como definiría cada uno de nosotros.  Es evidente que el universo tiene cuatro dimensiones porque si quedas con un amigo le tienes que enviar la información sobre tu posición sobre la superficie terrestre, dos datos longitud y latitud, la altura sobre el nivel del mar, otro dato más, y a la hora a la que quedáis.  En definitiva, cuatro datos para describir un suceso físico, cuatro dimensiones tiene nuestro universo.

Pero insistamos, nuestro universo, tal y como muestran las observaciones cosmológicas es plano. Desgraciadamente no sabemos definir el principio holográfico ni dualidades en ese tipo de espacios, al menos no en el caso de cuatro dimensiones.

Lo que han hecho los científicos que firman el artículo es lo siguiente:

1.-  Han tomado una teoría de 3 dimensiones, dos espaciales y una temporal, con gravedad en un espacio plano.  Esta teoría gravitatoria en tres dimensiones es muchísimo más simple que la de cuatro dimensiones y hemos podido dar su versión cuántica de forma completa.

2.-  Han congelado el tiempo, así que tenemos una foto de un espacio plano de dos dimensiones limitado por una frontera.  La frontera será una línea de una dimensión.

3.-  Han mostrado que la teoría gravitatoria es dual a una teoría definida en la frontera.

4.-  Se han planteado un problema y lo han resuelto en las dos teorías.  Y como esperaban, han obtenido el mismo resultado.

Así que han mostrado un ejemplo donde se juega con un espaciotiempo plano.  Esto es genial porque no teníamos ningún ejemplo completo en este tipo de espacios aunque había evidencias en trabajos previos de que todo funcionaría bien. Si bien es cierto que eso nos acerca a nuestro universo, que es plano, también es cierto que en el trabajo no se hace referencia al mismo.  Han trabajado con una situación mucho más simple en la que pueden hacer todos los cálculos tanto en el espacio interior como en la frontera.  Para hacer eso en nuestro universo aún queda mucho trabajo por hacer.

Pero quién quiere que la realidad te arruine un buen, aunque manido, titular.

Nos seguimos leyendo…

14 Respuestas a “Nuestro universo es otra vez un holograma

  1. Esto es destructivo, no es ciencia, es de secta. Por que la evolución ha desarrollado mis sentidos, desde cuando la evolución es una desatacion a la realidad, entonces la entropia es gratuita y una visión alucinatoria, y por cierto, si una figura trididimensional es bidimensional, cuantas dimensiones tiene un plano, ¿una?… No sigo esto no es serio. Un programador mental, lo de todas las sectasy las beatas. Mientras la gente sigue muriendo como en el terremoto reciente de Nepal. ¿El ebola es una proyección, un holograma, y quien lo proyecta?. Cada día se diagnostican miles de cánceres, pero claro el cáncer es una simulación, una ilusión y los oncólogos a que juegan….
    Inadmisible, inconformista desde que leí semejante engendro de artículo, moralmente repugnante, ajeno a toda razón, que expliquen que la Tierra es plana y desde cuando un universo de 2D puede albergar objetos 3D. Esto infringe otra ley de la fisica, sino a toda la fisica.
    Vergonzoso.
    Inaudito.
    Delirante.

  2. Me parece vergonzoso que de vez en cuando aparezcan noticias como la presente donde se afirman cosas que luego haya que matizar o incluso
    desmentir. Esto se está convirtiendo en una especie de revista del corazón donde el que escribe el titular más escandaloso es el que se lleva a la
    audiencia. No me extraña que la gente este perdiendo la fe en la ciencia y en todo lo que surge de sus entrañas.

    Se habla mucho acerca de los esfuerzos que se están realizando para describir el universo que nos rodea; sin embargo se habla muy poco de la función que realiza el ser humano como observador y como intermediario y receptor de la información. Son nuestros sentidos los que intermedian entre el universo y nosotros. Siendo nuestro cerebro el que procesa toda la información y el que crea una imagen visual y a la vez comprensible del universo que nos rodea. No se si todos sois conscientes de que las imágenes que vemos no existen fuera de nuestro cerebro. Es nuestro cerebro el que transforma las ondas electromagnéticas en forma de radiación que percibimos a través de los ojos en imágenes. La luz, el color y las formas son generadas por nuestro cerebro a partir de dichas ondas. Lo que me lleva a la siguiente pregunta: no sería posible que el universo fuese adimensional y fuese nuestro cerebro, gracias a la especial configuración de nuestros sentidos, el que generase imágenes en 3d?

    Un universo adimensional no es lo mismo que decir un universo unidimensional o bidimensional. Un universo adimensional contiene todas las dimensiones posibles en el mismo espacio. Los conceptos de espacio y de tiempo dejarían de existir en este tipo de universo. Aunque sería más
    correcto decir que dejarían de tener sentido. Es el observador el que da sentido al espacio y al tiempo gracias a la forma en que percibe el universo.

    Esta idea es más comprensible desde un punto de vista cuántico. De manera que podríamos reducir todo el universo a partículas cuánticas para las cuales el tiempo y el espacio no tienen sentido. Un ejemplo de esto podría ser el entrelazamiento cuántico. Donde podemos observar que a pesar de que para nosotros la información se traslada a 300.000 km/s, a nivel cuántico es instantánea.

    • Te comprendo y coincido con la esencia de tu planteamiento, aunque lo hago desde otra perspectiva y lo soluciono desde una dimensión extra pero que no me apetece dar razón en este momento.
      Pero dejemos lo genuino y el sentido común……
      Hay recortes en ciencia;esto ya lo hemos notado.
      Han suprimido una dimensión porque ni modo de encontrar el graviton y ni modo de resolver una presentación de gravedad cuantica que se ajusté al modelo estándar.
      Lo de las dos dimensiones del espacio o plano es la mayor chapuza jamás conocida, la tierra es plana, tendré que esperar a que me lo explique Iker Jiménez y lo de los fotones parlanchines pues La sensitiva Paloma Navarrete.
      Interesante tu comentario. Saludos..

    • Esa desconfianza por las teorías que se alejan totalmente de la realidad percibida, es la misma que inspiraban varias teorías de Einstein que posteriormente fueron comprobándose.
      Siendo que ya son varios los físicos prestigiosos que no descartan la teoría del universo holográfico, sugiero que lean el el artículo revista de la revista New Scientist en relación al ruido detectado por GEO600 (detector de señales pulsar) y las propiedades holográficas del espacio tiempo.

  3. Estoy de acuerdo, el universo no es un holograma, el holograma es la traducción que hace el conjunto de lo que somos. Como si fuéramos un agujero negro, el holograma es nuestro peculiar horizonte de sucesos, que es el plano de información que interpreta interiormente nuestro agujero negro, que es a su vez la frontera entre nuestro agujero negro y el resto del universo.

    Nuestro agujero negro también se traga todo, porque lo traduce todo. Cuando algo exterior pasa nuestro horizonte de sucesos, deja de ser lo que era para transformarse en una traducción.

    Quizás diluir la frontera de nuestro agujero y atravesar el telón del área que es nuestro peculiar horizonte de sucesos, nos ayude a saber como es el universo.

  4. Antonio (AKA "Un físico")

    Si en la fase del reheating el universo era plano, (como lo es actualmente), difícilmente se puede encontrar esa correspondencia biyectiva entre la cuántica y la gravitación. Parece que nuestro universo es mucho más cuántico que holográfico.
    Por cierto, Enrique, hablando del reheating: ya les envié a los de Jot Down mi artículo para participar en su concurso. Si no les interesa publicarlo te lo enviaré a tí y lo comentamos en Cuentos Cuánticos.

  5. Me siento estafada con esta noticia y le pido a la Fisica que me devuelva el Rosario de mi madre y se quede con todo lo demás.

  6. Esta afirmación parece estar en conjunción con la idea de Nick Bostrom de un universo como simulación informática (el gran computador es Dios, obvio).
    De este y del anterior post sobre el principio holográfico dónde se explicaba que la entropía del agujero negro reside en su frontera, me surge una pregunta basada en un comentario de un conocido: ¿Es verdad que dados el diámetro del universo, la cantidad de materia y demás contribuciones energéticas calculadas por los científicos, estamos dentro de un radio de Schwarzschild? Es decir, dentro de un agujero negro.
    ¿Son las dos afirmaciones equivalentes?

    • Y yo me pregunto quien es el hijo de su madre que se dedica a tirarnos de vez en cuando meteoritos.
      Me hago la misma pregunta que tu. Entonces el universo original o real ya colapso en un agujero negro y somos información de los fotones de lo que pasó incidiendo en la pared del horizonte del agujero negro, y desde cuando los fotones portan no sólo portan información de los hechos sino también mental, de la conciencia, sentimientos y deseos. Y entonces cada uno de nuestros actos y de nuestras vivencias están condenadas a reproducirse casi de un modo ilimitado de veces si la luz tiene ese atributo.
      Bueno esto ya es el cuento contado por un idiota porque para que volver a molestarse en nada si nuestra existencia es una película y lo único que podemos hacer es coger una bolsa de palomitas y dedicarse pasivamente a mirar la secuencia.
      Mira me paso al budismo y me repaso los principios herméticos que como son sólo siete, el universo es mental, y todo es un juego dual de opuestos , pues mira bien sencillito, no hace falta pensar mucho ni molestarse en formarse en el conocimiento. Y ya, cuando me de por pensar, me tomare una aspirina hasta que se me pase.
      Vaya un Dios director del una película de océanos de sufrimiento que es el resumen de la historia de todo ser vivo, un infierno, una pesadilla, un caos y la historia gratuita de una entropia y degeneración. Será un melodramático, un psicópata y un torturador degenerado. Inteligencia, ¿de qué, dónde, cuándo, qué es eso?.
      Mira, mejor me hago monja de clausura y me dedico a la contemplación y ha cultivar lechugas virtuales.

      • Dios es un bromista cruel, sádico y de humor negro; un jugador de poker del que es mejor esconderse. Solo nos queda la nostálgica idea de ser un virus que atenta contra su creación.

  7. Pingback: Nuestro universo es otra vez un holograma | Uni...

  8. Un holograma implica únicamente la existencia de una regla matemática inherente entre 2 o más dimensiones. Es decir, podemos describir diferentes dimensiones matemáticas, todas ellas unidas por una misma regla. Normalmente tenemos en mente que un holograma es la representación en un plano de un “objeto tridimensional”, pero esto no implica que podamos “extender” dicho holograma a diferentes dimensiones, incluso infinitas.

    Según la idea del Universo holográfico, es factible que podamos encontrar dicha regla de entrelazamiento dimensional, ya que observamos que el Universo puede hacer esto e… incluso reducir cualquier dimensión matemática a la simple unidad. De hecho esta es la idea subyacente al Big-Bang o al Muro de Planck, aplicaciones prácticas de ideas matemáticas. Incluso toda la física cuántica; De la que por cierto, no es cierto, que se tengan perfectamente “controlados” todos sus patrones de comportamiento.

    Porque, de hecho un universo holográfico implica un universo que podemos codificar matemáticamente y, por lo tanto, un universo virtual, que potencialmente podríamos reproducir informáticamente. Esto es lo que piensan los científicos partidarios de la inteligencia artificial. Es decir, dan sentido a la existencia de una formulación unificada, que a la vez tiene todos los ingredientes de poder ser descrita informáticamente, una especie de “computación cuántica”. En el fondo algunos físicos dan sentido a la existencia de un patrón de comportamiento matemático, aunque paradójicamente luego nieguen su existencia. Porque… ¿Cual sería la diferencia entre una Inteligencia artificial y la inteligencia humana?

    Un universo virtual implica que “no hay nada físico”, lo físico únicamente tiene sentido para los “avatares virtuales” que contemplan su Universo desde dentro, mirándose el ombligo. Es tan absurdo como dar sentido a la existencia de un sentido en el patrón evolutivo.

    En este escenario todo puede ser descrito de forma matemática, conformando una especie de “éter imaginario”… Y… además no deja de ser cierto que las respuestas del sistema se encuentran en sus fronteras. Pero, en un sistema virtual dichas fronteras serían meramente conceptuales, derivadas de nuestras concepciones matemáticas. ¿O no es esto coherente con lo que indica la Teoría de la Relatividad ?

    En los límites del sistema, cuando trascendemos nuestras limitaciones físicas nos damos cuenta de que algo falla. ¿Cómo puede hacerse el tiempo eterno? ¿Porqué nuestro Universo se reduce a un simple punto?. En los límites del sistema, este Universo se comporta de forma inversa a nuestro criterio de lógica. Efectivamente, como expresas, se trata de una forma de dualidad, aunque nada diferente a lo que dice el “Ying-Yang”.

    Así que, lo que afirmas en el fondo en ésto: ha de prevalecer nuestro criterio, incluso por encima del que prevalece en el Universo.

    Pero… ¿Es esto es cierto? No hay que olvidar que, en un Universo virtual lo que llamamos física no es más que un “subproducto” matemático, que la “física” no importa, que no es más que una forma diferente de expresar los mismos conceptos, aunque en planos separados. Un universo holográfico, como indica la propia Teoría de Cuerdas tan sólo consiste en definir de forma matemática, siempre y en todo momento, un patrón organizado de comportamiento, capaz de extenderse en infinitas capas dimensionales. Tan sólo consiste efectivamente en encontrar una regla que diga que siempre es cierta la regla que rige en el Universo, la unidad de los opuestos. O, en término matemáticos, unir la “frontera” con el “contenido” que lleva dentro.

    Si el Universo fuera holográfico implicaría necesariamente el final de la física teórica, y de la idea que sólo existe aquello que podemos observar, que no existe otra realidad que envuelve a todas ellas. Socavaría el poderío de la materialidad. No sería cierto que podamos crear un patrón matemático capaz de describir el Universo, sino que lo correcto sería decir que nosotros somos el resultado de un patrón matemático, un patrón que jamás podríamos observar.

    Pensar que nunca es cierto que pueda existir un patrón de comportamiento que trascienda el mundo material, es renunciar a tratar de buscar la verdad desde dentro, desde el puro razonamiento. Pero no es más que una consecuencia del modo lineal de pensar en que nos han educado.

  9. buenisimo, siempre saliendo a flote para resolver enigmas de turno!

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