Un equipo de físicos de la Universidad de Ibaraki, Japón, dirigidos por Yoshifumi Hyakutake, ha consolidado simulaciones por computadora de modelos matemáticos del universo, proporcionando algunas de las pruebas más claras y convincentes de que la realidad de nuestro Universo podría ser solo una gran proyección holográfica. Ya desde finales del siglo pasado algunos físicos habían propuesto que la realidad de nuestro Universo podría ser una hipersofisticada proyección holográfica de tres dimensiones espaciales, cuya información provendría de un cosmos de menos dimensiones, más plano, sin gravedad, más simple, ‘más real’.
En un agujero negro, en donde la “singularidad” infinitamente densa distorsiona el tejido espacio-tiempo más allá de todo reconocimiento, el horizonte de sucesos, la frontera invisible más allá del cual nada puede escapar, el punto de no retorno para todo lo que cae en él, es una superficie esférica. “La conjetura de Maldacena” permite estudiar la descripción microscópica y dinámica de un agujero negro, y el problema de la pérdida de información en agujeros negros, utilizando el punto de vista dual de un proceso en una teoría cuántica de campos.
La teoría de la gravedad de Albert Einstein se contrapone aparentemente a la física cuántica, pero el conflicto se resolvería si el Universo fuera una proyección holográfica.
La teoría de las cuerdas y el Universo holográfico
En 1997, el físico teórico argentino Juan Maldacena propuso un audaz modelo del Universo en el que la gravedad surge de infinitesimales finas cuerdas vibrantes que podrían ser reinterpretadas en términos de una física bien establecida. El mundo matemáticamente complejo de las cuerdas, que existen en nueve dimensiones espaciales más una del tiempo, no sería más que un holograma: la verdadera acción se desarrolla en unas más simples, en un cosmos más plano donde no hay gravedad.
La idea de Maldacena emocionó a los físicos, ya que ofrecía el camino para una teoría convincente, aunque la teoría de las cuerdas no demostró bases sólidas, sin embargo resolvía aparentes inconsistencias entre la física cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein. Proporcionando a los físicos una piedra de Rosetta matemática, una “dualidad”, que les permitía traducir de ida y vuelta entre dos idiomas, y resolver los problemas que parecían insolubles en el otro y viceversa con un novedoso modelo. Pero a pesar de la validez de las ideas de Maldacena, desde entonces no ha sido posible realizar una prueba rigurosa para comprobar dicha validez.
Los cálculos computacionales
En dos artículos publicados en el repositorio arXiv, Yoshifumi Hyakutake de la Universidad de Ibaraki en Japón y sus colegas proporcionan ahora, si no una prueba real, por lo menos una evidencia convincente de que la conjetura de Maldacena es cierta.
En un artículo, Hyakutake calcula la energía interna de un agujero negro, la posición de su horizonte de sucesos (el límite entre el agujero negro y el resto del universo), su entropía y otras propiedades, basada en las predicciones de la teoría de cuerdas, así como los efectos de las llamadas partículas virtuales que aparecen continuamente surgiendo dentro y fuera de la existencia.
En la otra, él y sus colaboradores calculan la energía interna de los correspondientes cosmos de bajas dimensiones sin gravedad. Los dos cálculos computacionales coinciden. “Parece ser un cómputo correcto” , dice Maldacena, que ahora trabaja en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey y que no participó en el equipo de trabajo.
El descubrimiento del hecho que los agujeros negros irradian partículas y eventualmente se evaporan llevó a Stephen Hawking a plantear la conocida paradoja de la pérdida de información. Esta paradoja provocó un largo y serio debate, ya que afirma que las leyes fundamentales de la mecánica cuántica pueden ser violadas. Una posible solución apareció recientemente con la teoría de las supercuerdas, una teoría consistente de la gravedad cuántica: si la descripción holográfica de un agujero negro cuántico basado en la dualidad de calibre/peso es correcta, la información no se pierde y la mecánica cuántica sigue siendo válida.
El cambio de régimen
Los hallazgos “son una forma interesante para probar muchas ideas de la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas”, añade Maldacena. Los dos documentos, señala, son la culminación de una serie de artículos aportados por el equipo japonés en los últimos años. “Toda la secuencia de documentos de trabajo es muy refinada, ya que pone a prueba la doble naturaleza de los universos en regímenes en las que no existen pruebas analíticas”.
“Ellos numéricamente han confirmado, tal vez por primera vez, algo de lo que estábamos bastante seguros que tenía que ser verdad, pero era todavía una conjetura, a saber, que la termodinámica de ciertos agujeros negros pueden ser reproducidos desde un universo dimensional inferior”, dice Leonard Susskind , un físico teórico de la Universidad de Stanford, en California, que fue uno de los primeros físicos teóricos en dar ideas para explorar los universos holográficos.
Ninguno de los modelos de universos explorados por el equipo japonés se parece al nuestro, añade Maldacena. El cosmos con un agujero negro tiene diez dimensiones, con ocho de ellas formando una esfera octodimensional. La menor dimensión, una libre de gravedad tiene sin embargo una dimensión singular, y su repertorio de partículas cuánticas se asemeja a un grupo de resortes idealizados, u osciladores armónicos, unidos el uno con el otro.
No obstante, dice Maldacena, la prueba numérica pone en evidencia que estos dos mundos aparentemente dispares son realmente idénticos, dando la expectativa de que las propiedades gravitatorias de nuestro Universo puedan algún día ser explicados por un cosmos más simple, exclusivamente en términos de la teoría cuántica.
