Nuevos cálculos computacionales apuntan a que el universo es un holograma

En 2009, el GEO 600 de Hanóver, en Alemania, un detector de las ondas gravitacionales del universo –ondulaciones del espacio-tiempo producidas por un cuerpo masivo acelerado, como un agujero negro o una estrella de neutrones, y que se transmiten a la velocidad de la luz- detectó un extraño ruido en los confines del cosmos que, durante un tiempo, trajo de cabeza a los investigadores.

Entonces, Craig Hogan, director del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), de Estados Unidos, afirmó que el GEO600 se había tropezado con el límite fundamental del espacio-tiempo; con el punto en el que el espacio-tiempo deja de comportarse como el suave continuo descrito por Einstein, para disolverse en “granos” (más o menos de la misma forma que una imagen fotográfica puede verse granulada cuanto más de cerca la observamos).

Tal y como informamos en su momento en Tendencias21, Hogan afirmó que, de ser cierto este hallazgo, se habría encontrado la evidencia necesaria para afirmar que vivimos en un gigantesco holograma‎ cósmico.

Este punto quedó sin confirmar entonces pero, ahora, un equipo de físicos ha proporcionado, según la revista Nature, una de las pruebas más claras hasta la fecha de que nuestro universo podría ser sólo una gran proyección.

El origen de la idea del cosmos holográfico

En el año 1997, el físico teórico argentino Juan Maldacena propuso que un modelo del Universo en el que la gravedad surgiese de cuerdas vibrantes infinitamente finas podía ser reinterpretado en el marco de la física establecida.

Ese matemáticamente intrincado mundo de cuerdas, existentes en nueve dimensiones espaciales y en una dimensión temporal, sería sólo un holograma proyectado desde un lugar en el que realmente ocurrirían todas las cosas: un cosmos más plano en el que la gravedad no existe.

Esta concepción coincide con el modelo de universo (principio holográfico) sugerido previamente por el físico Leonard Susskind y el premio Nobel Gerard ‘t Hooft, pioneros en la investigación de los universos holográficos.

Estos científicos señalaron en 1990 que el mismo principio que rige a los hologramas de las tarjetas de crédito –impresos en películas de plástico bidimensionales de las que emergen cuando la luz rebota sobre ellos- podría aplicarse a todo el universo.

La idea de Maldacena emocionó a los físicos desde el principio, porque ofrece una base sólida a la popular aunque aún no probada teoría de cuerdas,‎ que básicamente asume que las partículas materiales en apariencia puntuales en realidad son "estados vibracionales" de un objeto extendido más básico, llamado "cuerda" o "filamento".

También porque resuelve inconsistencias aparentes entre la física cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein. Pero, a pesar del valor dado al modelo holográfico del cosmos, hasta el momento no se había encontrado una prueba rigurosa de su veracidad.

Cálculos computacionales coincidentes

Esta situación podría haber cambiado, pues en dos artículos publicados en el repositorio arXiv, Yoshifumi Hyakutake, de la Universidad de Ibaraki en Japón y sus colaboradores han publicado recientemente, si no una prueba real, al menos sí una evidencia convincente de que la conjetura de Maldacena es certera.

En uno de esos artículos, Hyakutake calcula la energía interna de un agujero negro, la posición de su horizonte de sucesos (límite entre el agujero negro y el resto del universo o frontera del espacio-tiempo en el que los eventos a un lado de ella no pueden afectar a un observador situado al otro lado); su entropía‎ y otras de sus características, tomando como base las predicciones de la teoría de cuerdas, así como los efectos de las llamadas partículas virtuales‎, que son partículas elementales que existen durante un tiempo tan corto que no es posible medir sus propiedades de forma exacta.

En un segundo artículo, Hyakutake y tres colaboradores calculan la energía interna del cosmos -de dimensiones reducidas y sin gravedad- correspondiente. Y los cálculos computacionales de ambos trabajos encajan entre sí.

Implicaciones para nuestro propio universo

“Parece que es un cálculo correcto," ha señalado el propio Maldacena en declaraciones recogidas por Nature. Estos hallazgos "son una forma interesante de probar muchas ideas sobre gravedad cuántica y sobre la teoría de cuerdas", añade el físico, que no participó en el presente estudio.

Maldacena añade que éstos y otros artículos de Hyakutake publicados en los últimos años "prueban la doble naturaleza de los universos en sistemas en los que no existen pruebas analíticas."

Hyakutake y su equipo “han confirmado numéricamente, tal vez por primera vez, algo sobre lo que teníamos bastante certeza, pero que se mantenía en la conjetura - a saber, que la termodinámica de ciertos agujeros negros puede ser reproducida desde un universo de menos dimensiones", ha afirmado por su parte Leonard Susskind, actualmente físico teórico de la Universidad de Stanford, en California.

Y, aunque ninguno de los universos modelo explorados por el equipo japonés se parezca al nuestro, según Maldacena, “la prueba numérica de que estos dos mundos aparentemente dispares sean realmente idénticos proporciona esperanzas de que las propiedades gravitacionales de nuestro propio universo puedan ser algún día explicadas por un cosmos más simple, en el marco de la teoría cuántica”.

Referencias bibliográficas:

Yoshifumi Hyakutake. Quantum Near Horizon Geometry of Black 0-Brane. arXiv:1311.7526 (2013).

Masanori Hanada, Yoshifumi Hyakutake, Goro Ishiki, Jun Nishimura. Holographic description of quantum black hole on a computer. arXiv:1311.5607 (2013).