La gravedad que domina el Universo proviene de un principio holográfico
Una nueva investigación sugiere que la gravedad que domina todo el universo a gran escala emerge del mundo cuántico. Usando matemáticas avanzadas, concluye que el principio holográfico puede conciliar gravedad y mecánica cuántica.
Uno de los grandes retos de la física teórica
moderna es alumbrar una teoría unificada del universo que describa todas las
leyes de la naturaleza en un marco único.
El principal problema que representa este desafío es
que el universo, a efectos de la ciencia, presenta una barrera infranqueable,
dos mundos aparentemente antagónicos que nunca hemos podido conciliar.
Uno de esos mundos es el universo descrito a gran
escala, que se rige por una serie de leyes perfectamente conocidas y que marcan
la evolución del universo observable.
El otro es el mundo de lo infinitamente pequeño, de
las partículas elementales, que actúan como si el mundo perceptible no tuviera
relación alguna con, por ejemplo, los protones, los quarks o los electrones.
Una teoría capaz de describir ambos mundos es lo que
persigue la física desde que a principios del siglo pasado (1915 y 1916) Albert
Einstein publicara la Teoría General de la Relatividad.
Esa teoría describe el universo a gran escala y se
basa en un continúo espacio-tiempo que se curva por el efecto que ejerce la
gravedad sobre los cuerpos celestes.
En este marco teórico, la gravedad se describe como
un fuerza capaz de doblar o curvar el espacio que ocupan los cuerpos celestes,
así como de impulsar la expansión acelerada del universo.
Esa curvatura del espacio tiempo que lo abarca todo,
no se aprecia en las escalas más pequeñas de la naturaleza, sino que se detiene
al nivel de los átomos, la frontera que separa a los dos universos
irreconciliables.
Por debajo del nivel atómico, lo que podemos
describir es un universo completamente diferente y en muchos aspectos
impenetrable. A distancias minúsculas y energías extremas, los efectos
gravitatorios son tan importantes como los cuánticos, pero no han podido
medirse.
Lo que más intriga a los físicos es descubrir cómo
la gravedad, que todo lo domina en el universo a gran escala, puede surgir del
caótico mundo cuántico.
Robert Berman, profesor del Departamento de
Matemáticas. Ciencias en la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia,
describe este desafío con estas palabras: así como los fenómenos cotidianos,
como el flujo de un líquido, emergen de los movimientos caóticos de las gotas
individuales, queremos saber cómo emerge la gravedad desde el sistema mecánico
cuántico, hasta el nivel microscópico.
Berman y su equipo han logrado un avance
significativo en la respuesta a este desafío: usando técnicas matemáticas
originales, han formulado una explicación de cómo emerge la gravedad del mundo cuántico, según explica en un
comunicado.
Ha habido intentos anteriores para describir esta
emergencia, como la gravedad cuántica o la teoría de cuerdas, pero no se
consideran satisfactorios, ni se han comprobado experimentalmente.
La nueva aproximación es algo más original: el
lenguaje de las leyes de la naturaleza está escrito mediante matemáticas y lo
que han hecho estos investigadores es explorar la gravedad cuántica desde su
propia experiencia matemática.
Lo que ha conseguido la nueva investigación es
demostrar matemáticamente que la gravedad puede emerger de un principio de la
mecánica cuántica conocido como principio holográfico. Los resultados de esta
investigación se han publicado en la revista Nature Communications.
El principio holográfico forma parte de la teoría de
cuerdas, según la cual las partículas elementales son en realidad estados
vibracionales de supuestas cuerdas cósmicas.
Según uno de los inspiradores de la teoría de
cuerdas, el físico de Stanford, Leonard Susskind, el mundo tridimensional de la
experiencia ordinaria, el universo lleno de galaxias, estrellas y planetas, es
en realidad un holograma cuya fuente es la información codificada en una
superficie más simple (del mismo universo) que la imagen que proyecta en 3D.
Partiendo de esta suposición, la nueva investigación
ha combinado en un marco holográfico diferentes modelos que rigen las
partículas y sus ondas, así como la forma en que se transforman en campos.
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