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1 de Enero de 2006
Física

El espacio, ¿una ilusión?

La fuerza de gravedad y una de las dimensiones espaciales quizá procedan de las peculiares interacciones, entre partículas y campos, existentes en un espacio con menos dimensiones.

La teoría holográfica relaciona las leyes físicas válidas en un volumen a otro conjunto de leyes, definidas en una superficie, la frontera que rodea a ese volumen. Representan esta idea la juglar y su imagen bidimensional polícroma. Las leyes de la superficie se aplican a partículas cuánticas que tienen cargas de "color" e interaccionan como los quarks y gluones de la física de partículas ordinaria. Las leyes del interior son una forma de teoría de cuerdas; abarcan la fuerza de la gravedad (experimentada por la juglar), de la que cuesta mucho dar una descripción cuántica. Y, sin embargo, la física de la frontera y la física del interior son en todo equivalentes, pese a sus descripciones tan diferentes. [CARY WOLINSKY (fotografía); BRYAN CHRISTIE DESIGN (fotomontaje)]

En síntesis

Según la teoría que se describe en este artículo, un universo espacialmente bidimensional y sin gravedad es por completo equivalente a cierto tipo de universo con gravedad y una dimensión espacial más. El universo tridimensional guardaría con la física del bidimensional una relación parecida a la que hay entre una imagen holográfica y el correspondiente holograma.

El universo bidimensional existe en la frontera del universo tridimensional. La física de la frontera se parece a la de los quarks y gluones, con su interacción fuerte. La física del interior incluye una teoría cuántica de la gravedad, que viene ocupando a los físicos desde hace muchos años.

La equivalencia proporciona una nueva manera de enfocar las propiedades de los agujeros negros. Para su cabal comprensión, se requiere que la mecánica cuántica se combine con la teoría de la gravedad. La equivalencia no se ha probado matemáticamente, sin embargo parece resultar útil para describir un experimento reciente de la física de altas energías.

Vemos tres dimensiones del espacio: arriba y abajo, derecha e izquierda, delante y detrás. Añadimos el tiempo, y tenemos la mezcla tetradimensional a la que llamamos espaciotiempo. Vivimos, pues, en un universo con cuatro dimensiones. ¿O no?

Nuevas teorías físicas predicen que una de las tres dimensiones del espacio es una especie de ilusión: las partículas y campos que componen la realidad residirían en un espacio bidimensional, como la Planilandia que imaginó en el siglo XIX Edwin A. Abbot. También la gravedad sería parte de la ilusión, una fuerza, ausente del mundo bidimensional, que se manifiesta sólo cuando emerge la tercera dimensión.

O mejor dicho, las teorías predicen que el número de dimensiones de la realidad depende de la perspectiva: cabría escoger entre una descripción donde la realidad obedeciese un conjunto de leyes (entre ellas las de la gravedad) formuladas en tres dimensiones o, de modo equivalente, una descripción en la que rigiese otro grupo de leyes, que operaría en dos dimensiones (y sin gravedad). A pesar de su radical diferencia, las dos teorías describirían por igual todo lo que vemos y cualquier dato que pudiésemos recoger sobre el funcionamiento del universo. No tendríamos manera de saber cuál de las dos teorías era “realmente” la cierta.

 Esta propuesta desafía la imaginación. Pero en la vida cotidiana sucede algo parecido. Un holograma es un objeto bidimensional; en condiciones lumínicas adecuadas, sin embargo, produce una imagen tridimensional. Toda la información que describe la imagen tridimensional está codificada en el holograma bidimensional. Pues bien, según las nuevas teorías físicas, el universo entero sería un tipo de holograma [véase “Información en el universo holográfico”, de Jacob D. Bekenstein; Investigación y Ciencia, octubre 2003].

 

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