Es el Universo un Holograma?

cutmypicA primera vista, no hay la menor duda: para nosotros, el universo parece tridimensional. Pero una de las mas jugosas teorías de la física teórica en las dos últimas décadas está desafiando esta asunción. El “principio holográfico” afirma que una descripción matemática del universo de hecho requiere una dimension menos de lo que parece. Lo que percibimos como tridimensional puede ser sólo la imagen de dos procesos dimensionales en un enorme horizonte cósmico.

Hasta ahora, este principio sólo se ha estudiado en espacios exóticos con curvatura negativa. Esto es interesante desde un punto de vista teórico, pero este tipo de espacios son muy diferentes desde el espacio en nuestro propio universo. Los resultados obtenidos por científicos de la TU Wien (Viena) ahora sugieren que el principio holográfico, incluso sostiene un espacio-tiempo plano.

El Principio Holográfico

Todo el mundo conoce los hologramas de las tarjetas de crédito o billetes. Son bidimesionales, pero para nosotros parecen en tres dimensiones. Nuestro universo podría comportarse de manera muy similar: “En 1997, el físico Juan Maldacena propuso la idea de que existe una correspondencia entre las teorías gravitacionales en espacios anti-de-sitter curvos por un lado y las teorías cuánticas de campos en espacios con una dimensión menos por otro lado “, dice Daniel Grumiller (TU Wien).

cutmypicbFenómenos gravitacionales se describen en una teoría con tres dimensiones espaciales, el comportamiento de las partículas cuánticas es calculado en una teoría con sólo dos dimensiones espaciales – y los resultados de ambos cálculos pueden ser asignados uno sobre otro. Tal correspondencia es bastante sorprendente. Es como descubrir que las ecuaciones de un libro de texto de astronomía también pueden ser usadas para reparar un CD. Pero este método ha demostrado ser muy exitoso. Más de diez mil artículos científicos sobre “AdS-CFT-correspondencia” de Maldacena han sido publicados hasta la fecha.

Correspondencia Incluso en espacios planos

Para la física teórica, esto es muy importante, pero no parecen tener mucho que ver con nuestro propio universo. Al parecer, no vivimos en un espacio anti de Sitter. Estos espacios tienen propiedades muy peculiares. Son negativamente curvados, cualquier objeto tirado en una línea recta eventualmente regresará. “Nuestro universo, por el contrario, es bastante plano – y en distancias astronómicas, tiene curvatura positiva”, dice Daniel Grumiller.

Sin embargo, Grumiller ha sospechado durante mucho tiempo que un principio de correspondencia también podría ser cierto para nuestro universo real. Para probar esta hipótesis teorías gravitacionales tienen que ser construidas, las cuales no requieren exóticos espacios anti de sitter pero viven en un espacio plano. Durante tres años, él y su equipo en la TU Wien (Viena) han estado trabajando en ello en cooperación con la Universidad de Edimburgo, de Harvard, IISER Pune, el MIT y la Universidad de Kyoto. Ahora Grumiller y sus colegas de la India y Japón han publicado un artículo en la revista Physical Review Letters, confirmando la validez del principio de correspondencia en un universo plano.

Calculado Dos veces, Mismo Resultado

“Si la gravedad cuántica en un espacio plano permite una descripción holográfica por una teoría cuántica estándar, entonces debe por cantidades físicas, las cuales pueden ser calculadas en ambas teorías – y los resultados deben coincidir”, dice Grumiller. Especialmente una característica clave de la mecánica cuántica – enredo cuántico – tiene que aparecer en la teoría gravitacional.

Cuando las partículas cuánticas están entrelazadas, no pueden ser descritas individualmente. Ellas forman un único objeto cuántico, incluso si están ubicadas muy separadas. Hay una medida para la cantidad de enredo en un sistema cuántico llamada “entropía de entrelazamiento.” Junto con Arjun Bagchi, Rudranil Basu y Max Riegler, Daniel Grumiller logró demostrar que esta entropía del entrelazamiento tiene el mismo valor en la gravedad cuántica plana y en una teoría cuántica de campos en una dimensión baja.

“Este cálculo afirma nuestra suposición de que el principio holográfico también se puede realizar en espacios planos. Es evidencia para la validez de esta correspondencia en nuestro universo”, dice Max Riegler (TU Wien). “El hecho de que incluso podamos hablar de la información cuántica y la entropía del entrelazamiento en una teoría de la gravedad es sorprendente en sí mismo y difícilmente habría sido imaginable sólo unos pocos años atrás. Que ahora seamos capaces de utilizar esto como una herramienta para probar la validez del principio holográfico y que esta prueba salga bien, es bastante significativo “, dice Daniel Grumiller.

Esto, sin embargo, todavía no prueba que realmente estamos viviendo en un holograma – pero al parecer hay una creciente evidencia de la validez del principio de correspondencia en nuestro propio universo.

Fuente: sciencedaily
Crédito a: TU Wien

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