Principio holográfico
El principio holográfico es un principio de las teorías de cuerdas y una supuesta propiedad de la gravedad cuántica que afirma que la descripción de un volumen de espacio puede considerarse codificada en un límite de dimensión inferior de la región, como un límite similar a la luz, como un horizonte gravitatorio. Propuesto por primera vez por Gerard ‘t Hooft, Leonard Susskind,[1] que combinó sus ideas con las anteriores de ‘t Hooft y Charles Thorn, le dio una interpretación precisa de la teoría de cuerdas[1][2]: «El mundo tridimensional de la experiencia ordinaria -el universo lleno de galaxias, estrellas, planetas, casas, rocas y personas- es un holograma, una imagen de la realidad codificada en una superficie bidimensional (2D) distante». «[3] Como señaló Raphael Bousso,[4] Thorn observó en 1978 que la teoría de cuerdas admite una descripción de dimensiones inferiores en la que la gravedad emerge de ella de lo que ahora se llamaría una forma holográfica. El principal ejemplo de holografía es la correspondencia AdS/CFT.
El principio holográfico se inspiró en la termodinámica de los agujeros negros, que conjetura que la entropía máxima en cualquier región escala con el radio al cuadrado, y no al cubo como cabría esperar. En el caso de un agujero negro, la idea era que el contenido informativo de todos los objetos que han caído en el agujero podría estar totalmente contenido en las fluctuaciones de la superficie del horizonte de sucesos. El principio holográfico resuelve la paradoja de la información de los agujeros negros en el marco de la teoría de cuerdas[3].
Revista Quanta
Si te cayeras en un agujero negro, tu viaje podría ser algo así: primero, mirarías el rico y rojo horizonte de sucesos del abismo. Más allá de esta barrera, la luz no puede escapar. A medida que te acercas, tu cuerpo se estiraría como un chicle hasta que se espaguetizara en el vacío. Si todavía estás consciente en este punto, te asomarías a la entrada y verías un universo deformado que se hace más pequeño cada segundo. Ese ya no sería tu universo. El agujero negro lo sería. Sin embargo, lo más probable es que te hicieras pedazos rápidamente. La región roja en la parte superior no está realmente por encima del abismo. Está al otro lado, pero debido a la deformación del espacio-tiempo parece «doblarse» hacia nosotros.
Debido a este desastre absolutamente espantoso, probablemente nunca recibiremos pruebas de primera mano de lo que hay dentro de estos misterios cósmicos. Pero en un artículo publicado este mes en la revista PRX Quantum, los científicos están trabajando para lo siguiente. Han desarrollado algoritmos informáticos para ayudar a resolver una teoría alucinante de la física llamada «dualidad holográfica». En pocas palabras, la dualidad holográfica sugiere que el universo tridimensional, como el espacio dentro de los agujeros negros, está matemáticamente unido al universo bidimensional, como los planos de partículas y los campos magnéticos. Básicamente, presenta el tejido del espacio-tiempo como un holograma 3D «proyectado» por redes 2D.
Gravedad cuántica de bucle
Conocemos la existencia de la gravedad desde el encuentro apócrifo de Newton con la manzana, pero seguimos luchando por darle sentido. Mientras que las otras tres fuerzas de la naturaleza se deben a la actividad de los campos cuánticos, nuestra mejor teoría de la gravedad la describe como un espacio-tiempo doblado. Durante décadas, los físicos han intentado utilizar las teorías de los campos cuánticos para describir la gravedad, pero esos esfuerzos son, en el mejor de los casos, incompletos.
Una de las más prometedoras trata la gravedad como algo parecido a un holograma: un efecto tridimensional que surge de una superficie plana y bidimensional. Actualmente, el único ejemplo concreto de una teoría de este tipo es la correspondencia AdS/CFT, en la que un tipo particular de teoría cuántica de campos, llamada teoría de campos conformes (CFT), da lugar a la gravedad en el llamado espacio anti-de Sitter (AdS). En las extrañas curvas del espacio AdS, una frontera finita puede encapsular un mundo infinito. Juan Maldacena, el descubridor de la teoría, lo ha llamado «universo en una botella».
Pero nuestro universo no es una botella. Nuestro universo es (en gran parte) plano. Cualquier botella que contenga nuestro universo plano tendría que estar infinitamente lejos en el espacio y el tiempo. Los físicos llaman a esta cápsula cósmica «esfera celeste».
La entropía de los agujeros negros
En las películas de ciencia ficción, los hologramas son imágenes tridimensionales en movimiento. Pero en la realidad, la tecnología de los hologramas en movimiento no ha alcanzado a la imaginación. Al menos hasta ahora, los hologramas siguen siendo en su mayoría imágenes fijas.
Los hologramas que probablemente haya visto no son como los de las películas. No son una proyección de un objeto en el aire, aunque se supone que eso funciona. En su lugar, normalmente se ve un objeto tridimensional encima o detrás de una película plana. Los pequeños hologramas se utilizan hoy en día con frecuencia como medida de seguridad en tarjetas de crédito, tarjetas de identificación o incluso billetes, porque son fáciles de ver, pero difíciles de copiar.
Si se sostiene un holograma de este tipo a la luz, se verá que parece tener profundidad, aunque esté impreso en una superficie plana. Eso es porque en las fotografías estamos limitados a la única perspectiva desde la que se tomó la imagen, y por eso parecen planas. Pero puedes inclinar los hologramas y observarlos desde distintos ángulos, como si estuvieras examinando un objeto tridimensional.