científicos aseguran que el universo sería un holograma
Un grupo de investigadores hallaron indicios de que ciertas teorías cuánticas pueden explicar cómo surgieron el espacio y el tiempo en el universo temprano después de analizar la radiación de fondo de microondas, un eco del Big Bang.
Uno de los mayores enigmas de la física actual es entender cómo se relaciona la gravedad (que actúa a largas distancias) con las otras fuerzas que actúan dentro de las partículas. Una solución posible es la idea del holograma, en la que se elimina la dimensión de la gravedad, la cual se intenta explicar a partir de otras propiedades.
La idea de que el universo puede ser en realidad un vasto y complejo holograma, un tipo de representación de un objeto tridimensional en una superficie bidimensional, tal como explicó Stephen Hawking, no es nueva. La polémica teoría de cuerdas, un gran marco teórico que pretende explicar el comportamiento de las partículas y las fuerzas de la naturaleza, se ha inspirado desde hace décadas en la holografía para tratar de explicar el comportamiento de uno de los fenómenos que más intriga a los científicos: la gravedad. Según esta idea, se puede explicar este fenómeno con una teoría que no incluya este parámetro, lo que implica en definitiva eliminar una dimensión: la gravedad, en ese complejo universo que observamos. Si una imagen bidimensional puede transformarse en una tridimensional en el cine, ¿una imagen más simple y sin gravedad puede explicar el comportamiento del cosmos, tan influido por la gravedad?
En un artículo publicado en Physical Review Letters, un equipo de investigadores italianos, británicos y canadienses ha presentado la que dicen es la primera evidencia observacional de que el universo es un complejo y vasto holograma. Dicho de otra forma, proponen que se puede explicar su comportamiento a partir de teorías cuánticas que no incorporan la dimensión de la gravedad.
“La holografía es un enorme paso adelante para entender la manera en que se formó el universo y cómo adquirió su estructura”, explicó en un comunicado Kostas Skenderis, investigador en la Universidad de Southampton. Además, añadió que: “Durante décadas, los científicos han tratado de combinar la teoría de la gravedad de Einstein (la que explica el funcionamiento del universo a gran escala) con la teoría cuántica (que explica el funcionamiento de las pequeñas partículas que componen la materia). Algunos creen que el concepto de un “Universo holográfico” podría reconciliar ambas. Espero que nuestra investigación se convierta en un paso adelante en esa dirección”.
La teoría general de la Relatividad de Einstein explica el universo a gran escala, pero no puede sumergirse en el misterioso mundo cuántico, habitado por partículas que se comportan de manera extraña. Y ese es el motivo por el que algunos proponen eliminar el obstáculo de la gravedad para tratar de unificar la física de lo extremadamente pequeño con la de lo extremadamente grande.
Ecos de la creación
En esta ocasión, según estos astrofísicos, encontraron pruebas que apoyan la interpretación del universo holográfico, o sea, que se puede explicar sin la dimensión de la gravedad. Descubrieron estas evidencias en algunas irregularidades de la radiación de fondo de microondas, ese eco de calor que queda hoy en día después del Big Bang.
La radiación de fondo de microondas contiene información sobre cómo y por qué se formaron los orígenes de las galaxias. En este caso, se ha utilizado para entender cómo podrían surgir el espacio y el tiempo sin contar con la gravedad.
Imaginen que todo lo que ven, sienten y oyen en tres dimensiones, (junto a su percepción del tiempo), en realidad surge de un campo plano de dos dimensiones. Esta idea es similar a los hologramas típicos donde una imagen tridimensional se forma a partir de una superficie bidimensional, como en el holograma de una tarjeta de crédito. Pero en este caso, este holograma codifica al universo entero.
¿La física cuántica explica el cosmos?
Gracias a que los telescopios y sensores son cada día más sensibles, en las últimas décadas los investigadores han ido accediendo poco a poco a nuevas capas de información hallada en la radiación de fondo de microondas. En esta ocasión, estos científicos pudieron hacer comparaciones complejas entre esta red y lo predicho por la teoría de los campos cuánticos. Así, concluyeron que algunas de las teorías cuánticas de campos podrían explicar casi todas las observaciones cosmológicas del universo temprano.
La esperanza de los investigadores es poder explicar cómo surgió el tiempo y el espacio en el universo desde la física de lo más pequeño.
Este esfuerzo de recurrir a la holografía, y explicar el comportamiento de las partículas eliminando la dimensión de la gravedad, es especialmente importante para entender los misteriosos agujeros negros o las interacciones de las partículas. Sin embargo, esto no es una tarea sencilla: junto a la complejidad de las matemáticas asociada a este tipo de estudios, hay que contar con el desconocimiento que existe sobre la física de partículas y sobre los orígenes del universo.
Esquema de la evolución de un universo holográfico
El tiempo corre de izquierda a derecha. A la izquierda, el universo está en fase holográfica, y la imagen está distorsionada porque el tiempo y el espacio no están bien definidos. Al final, en la elipse negra, el universo está en una fase geométrica que puede ser perfectamente descrita por las ecuaciones de Einstein. La radiación cósmica de microondas, en el centro, fue emitida unos 375.000 años después del Big Bang. Los patrones que muestra contienen información sobre el universo temprano y sobre la aparición de las primeras estructuras (estrellas y galaxias) en el universo posterior (a la derecha), afirma Paul McFadden, experto en cosmología teórica, holografía, teoría de campos cuánticos y conformales, y física gravitacional.
La investigación ha sido realizada por científicos de la Universidad de Southampton (Reino Unido), de la Universidad de Waterloo (Canadá), del Instituto Perimeter (Canadá), del Instituto Nacional de Física Nuclear, y de la Universidad de Salento (ambas en Italia).
Fuente:
Diario ABC - España