Ciencia

¿El Universo es un holograma?

4 febrero, 2017

Los investigadores han hallado 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

En un artículo publicado en Physical Review Letters este lunes, un equipo de investigadores italianos, británicos y canadienses presentó la que dicen es la primera evidencia observacional de que el Universo es un complejo y vasto holograma. Descubrieron evidencias sustanciales en apoyo de la explicación holográfica del Universo. Un Universo holográfico es aquel en el que las tres dimensiones y el tiempo está contenido en una superficie de dos dimensiones. Esto no significa que el Universo sea un holograma, sino que se puede usar esta interpretación como una herramienta para reconstruir la estructura y la creación del Universo.

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 de 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 este lunes, 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 teoría cuánticas que no incorporan la dimensión de la gravedad.

«La holografía es un enorme paso adelante para entender la forma como el Universo se formó y adquirió su estructura», ha explicado en un comunicado Kostas Skenderis, investigador en la Universidad de Southampton. «Durante décadas los científicos han tratado de combinar la teoría de Einstein de la gravedad (explica el funcionamiento del Universo a gran escala) con la teoría cuántica (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 sea 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 de extraño comportamiento. Y ese es el motivo por el que algunos proponen eliminar el escollo 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, los astrofísicos encontraron pruebas que, según ellos, 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.

Radiación de fondo de microondas. Contiene información sobre cómo y por qué se formaron los gérmenes de las galaxias. En este caso, ha sido usada para entender cómo podrían surgir el espacio y el tiempo sin contar con la gravedad
Radiación de fondo de microondas. Contiene información sobre cómo y por qué se formaron los gérmenes de las galaxias. En este caso, ha sido usada para entender cómo podrían surgir el espacio y el tiempo sin contar con la gravedad– NASA / WMAP Science Team

«Imagina que todo lo que ves, sientes y oyes en tres dimensiones, (junto a tu 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».

¿Explica lo cuántico el Cosmos?

Gracias a los cada vez más sensibles telescopios y sensores, 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 complejas comparaciones entre esta red y lo predicho por la teoría de 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 desde la física de lo más pequeño cómo surgió el tiempo y el espacio en el Universo, cuando este era un recién nacido.

Este esfuerzo de recurrir a la holografía, y explicar el comportamiento de las partículas quitando 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 precisamente una tarea sencilla: junto a la complejidad de las matemáticas asociada a este tipo de estudios, hay que contar con el desconocimiento que hay 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 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)
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 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)– Paul McFadden

La investigación ha sido realizada por científicos de la Universidad de Southampton (Reino Unido), de la Universidad de Waterloo (Canadá), del Instituto Perimeter (también Canadá), del Instituto Nacional de Física Nuclear (Italia) y de la Universidad de Salento (también Italia).

Fuente: Abc

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