2009/05/06

Tiempo, espacio-tiempo y paradigma holográfico

Conforme avanza nuestro conocimiento sobre el universo aparecen más interrogantes, vuelven las eternas preguntas que se han hecho los filósofos de todos los tiempos, aunque la perspectiva ha cambiado sustancialmente. Los principios básicos que vislumbramos sobre la gravedad cuántica nos indican que el propio espacio-tiempo no es el fundamental, eterno e inmóvil referente que siempre hemos creído sino que emerge de una entidad fundamental discreta (no continua) y su propia geometría debe estar inextricablemente ligada a las relaciones causales entre sucesos.


El libro "The trouble with physics", titulado en español " Las dudas de la física en el siglo XXI. ¿Es la teoría de cuerdas un callejón sin salida?", escrito por un gran físico, Lee Smolin, me hizo pensar en su momento, cuando lo leí, en muchas cosas (es un libro crítico con la teoría de cuerdas y un buen libro de física) pero sobre todo en una de gran calado sobre la propia naturaleza del tiempo. Smolin, reflexionando sobre la futura teoría capaz de armonizar la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica (gravedad cuántica), habla de que tiene la sensación de que tanto una como la otra teoría están profundamente equivocadas sobre la naturaleza del tiempo. Piensa que estamos pasando por alto algo muy importante y esencial sobre el mismo.

¿Solución o problema? El tiempo.
Sitúa el arranque del problema a principios del siglo XVII, cuando Descartes y Galileo introdujeron, de forma realmente genial, el tiempo como una especie de otra dimensión nueva del espacio. En una gráfica situaban el espacio en el eje de las x y el tiempo en el eje de las y, de forma que el propio movimiento aparecía como una curva estática. El movimiento, en cierta forma, se congelaba y el cambio se presentaba estático e inmutable. Desde entonces esta forma de entender el tiempo, según Smolin, ha influido de forma notable en nuestra propia concepción del mismo y, posiblemente, nos ha desviado de su esencia que todavía desconocemos.

Esta reflexión me llevó a escribir el post sobre el ritmo justo del azar. A partir de un conjunto completamente aleatorio de números construimos un movimiento aleatorio browniano cuyo ritmo o velocidad de alejamiento de un punto arbitrario queda perfectamente determinado: cada NxN pasos que da el movimiento sólo lo alejan una distancia efectiva N. Tomemos como tomemos los números aleatorios para construir el movimiento obtendremos el mismo ritmo, una especie de velocidad de alejamiento, obtenida a partir de un conjunto amorfo de números. Establecemos una velocidad fundamental, un ritmo, a los que está ligada tiempo y distancia (pasos). Además este ritmo está directamente relacionado con una característica puramente geométrica, la dimensión fractal de la trayectoria del movimiento.


Universo conexo y paradigma holográfico
Para mi, fenómenos como la no-localidad y la coherencia cuántica nos dan una clave de lo que estamos pasando por alto. No sólo nos equivocamos con el tiempo sino con nuestra percepción de la realidad. La realidad formada por realidades completamente separadas nos ha ayudado a avanzar, a establecer y asentar nuestras verdades científicas, pero quizás ha llegado el momento de considerar que la única forma de seguir adelante sea descartar esa desconexión, si queremos de verdad profundizar en la esencia de nuestro mundo.

¿Es posible que el paradigma holográfico sea el nuevo camino? Personalmente creo que sí, pero no es es significativo porque yo lo crea, sino porque lo piensan así importantes físicos como Jacob D. Bekenstein, el Premio Nobel Gerard `t Hooft, de la Universidad de Utrech, Leonard Susskind, Juan Maldacena, de la Universidad de Harvard, o David Bohm.

Mucho antes de conocer los resultados que da la gravedad cuántica a la singularidad que representa un agujero negro, en base al paradigma holográfico deduje una solución similar (que por otra parte, no es difícil de deducir). De la misma forma que una parte de un holograma, separada del mismo, es capaz de reproducir (aunque con menor nitidez) el holograma completo, supuse que un agujero negro representaba esa misma separación o desconexión del total del universo. En base a esto pensé que en el interior de la singularidad que representa la materia vuelve a proyectarse hacia nuevas regiones del espacio-tiempo, en cierta forma, como un nuevo universo con sus propias características. Siempre siguiendo este hipotético paradigma, se podría suponer que su constante de acción de Planck sería bastante más grande que en el nuestro, lo que supondría una menor definición y mayor incertidumbre (se correspondería con la menor nitidez en la holografía).


Materia-energía e información
No sabemos con total seguridad si todavía existe un nivel de estructuración de la materia aún oculto para nosotros. En este caso los quarks y leptones serían formaciones compuestas de partículas todavía más elementales, pero, independientemente de ese nivel de elementalidad, del estudio de las propiedades de los agujeros negros se han deducido los límites absolutos que acotan la información que cabe en una región determinada del espacio. Teniendo en cuenta que esos límites dependen de la materia y energía contenida en ese espacio es asombroso que se pueda deducir un límite sin conocer ni siquiera, con absoluta certeza, el último componente de la materia.
Sea cual sea el último componente de la materia existe un límite en la información que es capaz de soportar una región determinada del espacio y curiosamente ese límite depende directamente de la superficie capaz de englobar esa región. Si esa superficie la consideramos como el área del horizonte de sucesos de un agujero negro, es como si la información estuviese escrita sobre esta superficie, de suerte que cada bit (cada 0 ó 1 de la codificación digital) correspondiera a 4 áreas de Planck (10 –66 centímetros cuadrados), como en una especie de holograma.

10 comentarios:

Maraxus dijo...

Creo que es más sencillo suponer un error de comprensión básico que seguir andando contra un muro.

Todo el tema de la "misteriosa" materia oscura para explicar las desviaciones en los cálculos gravitatorios y la "misteriosa" energía oscura para explicar la expansión del universo... me recuerdan al famoso y fallido "Eter".

Muchas veces es más fácil volver atrás y revisar lo que das por sentado.

En cuanto a la naturaleza holográfica del universo...bueno, es una teoría muy limpia y con gran potencial, según parece. Es posible que aparezcan evidencias en ensayos en los próximos años que refuercen dicha teoría. Detectar que la "granularidad" del espacio es mayor que la longitud de planck sería un gran avance.

En cuanto a lo que comenta sobre las singularidades, ¿donde se supone que se proyecta dicho holograma de menor resolución?, ¿sugiere que nuestro universo, el big bang, es el resultado de la proyección holográfica de una singularidad existente en otra proyección?. No he entendido bien esta parte (no soy científico, solo un aficionado).

Salvador dijo...

Hola Maraxus, tienes mucha razon. Gracias por ser tan buen lector, en cuanto a lo que dices en el último párrafo es eso lo que sugería, pero lógicamente es un supuesto, atendiendo a la teoría holográfica.Un saludo.

Anónimo dijo...

Brillante. Lamentablemente, famosos físicos han sido elevados a la categoría de Dioses, y la mayoría de los físicos actuales ni se atreven a cuestionar sus teorías por temor a ser ridiculizados. Esto supone un obstáculo a la hora de buscar la verdad.
Cuestionar el Big-Bang supone una blasfemia para muchos científicos, y caen, a lo largo de sus creencias a la mera categoría de: fanáticos religiosos. Big-Bang, he ahí su Dios de turno.

Saludos.

Anónimo dijo...

Yo diría que el universo es mental ("holograma"), leanse el Kybalion.

Anónimo dijo...

No entendí cual sería tu nueva concepción del tiempo o la de Smolin. ¿Estás hablando del tiempo imaginario?

Salvador dijo...

Nadie lo sabe demasiado bien, pero en el fondo el tiempo podría no existir "per se". Proximamente voy a hablar de ello, te recomiendo esta lectura:http://blogcon-ciencia.blogspot.com/2008/04/entrevista-julian-barbour-3-y-ltima.html

Un saludo.

Anónimo dijo...

Gracias por la recomendación. Pero tras leer la entrevista a Barbour, estoy mas confundido que antes. ¿El paso del tiempo sería a sus ojos una ilusión o no? Lo que percibimos como movimiento, ¿qué es?
La mecánica cuántica me resulta incomprensible y suelo decirme que se debe a que no tengo los conocimientos necesarios para comprenderla. Pero cuando leo a algunos de sus teóricos y sus derivaciones, me digo que tampoco ellos la comprenden y asi es como en mas o en menos recurren a figuras propias del misticismo. Es que a donde el entendimiento no alcanza aparece el misticismo como solución. Ignoro en verdad si Barbour, como Capra, apela de manera directa a esto. Pero es la impresión primera que me surge al leer esta entrevista. Y no es que tenga algo en contra de las explicaciones de índole mística, pero sería bueno simplemente que fueran claros cuando lo hacen en decir que están especulando sin base científica alguna.
No se si es el caso, pero fue si el caso de Capra, del que leí algun libro suyo que me recomendaron y, si bien no voy a decir que fuera una pérdida de tiempo, ya que no me parece mal el entender en alguna medida la posibilidad de hacer paralelismos entre la ciencia moderna y el misticismo, no tengo ganas ya de avanzar en ese sentido.
La pregunta es, en lo que plantea Barbour, ¿hay algo mas, que no se trasluce en esta entrevista, y sobre lo que valga la pena profundizar?

Salvador dijo...

Hola, te remito al post más reciente del día 20/07/09.Hay bastante más, esto está surgiendo de la incipiente teoría que unificará la relatividad general y la mecánica cuántica. Este físico trabaja en este campo llamado gravedad cuántica y desde esta perspectiva ha surgido la idea (iniciada con la relatividad general) de que el espacio-tiempo no es la entidad fundamental que se creía,es emergente. Se explica de forma fundamental en la entrada:
http://labellateoria.blogspot.com/2008/04/gravedad-cuntica-continuando-la.html

Un saludo.

Oscar Roberto E dijo...

Alguien dijo: “famosos físicos han sido elevados a la categoría de Dioses, y la mayoría de los físicos actuales ni se atreven a cuestionar sus teorías por temor a ser ridiculizados. Esto supone un obstáculo a la hora de buscar la verdad.
Cuestionar el Big-Bang supone una blasfemia para muchos”

Yo agrego: “Destaquemos la evidente incompatibilidad entre las teorías General y Especial, debida a que las propiedades establecidas en cada caso para el espacio y el tiempo son contradictorias y antagónicas entre sí. Ante la presencia de masa ambas teorías tienen métricas espacio temporales distintas, lo que implica que los fenómenos se interpretan de manera distinta y, por supuesto, responden a leyes diferentes.”
http://www.fisica-relatividad.com.ar/sistemas-inerciales/postulados-de-la-teoria-de-relatividad
La contradicción es la base de la teoría estándar, mete en una bolsa gatos que se llevan muy mal.
Me quedo con la teoría tiempo-espacio.

Jesús Merino dijo...

Menos mal que alguien sí reconoce que el tiempo puede ser una magnitud incoherente. Ya lo es su definición cuando lo explica con sinónimos de tiempo, como por ejemplo: "Separación" entre eventos, puesto que "separación" se refiere a "tiempo". El concepto no ha cambiado desde la relatividad, y nos podemos preguntar si eso que corre con velocidad variable es tiempo o es lo que se mide como tiempo.
Lo que se mide es el número de ciclos de alguna actividad periódica, y toda referencia va despareciendo a medida que nos adentramos en lo más pequeño. De momento lo más preciso son las oscilaciones de los átomos, pero más allá nos quedamos sin patrón de medida. Si lo que se mide de verdad es actividad de la materia, eso es lo que se dilatará y se curvará con el espacio, y no ese concepto abstracto que llamamos tiempo.
De ser así, el significado de toda la relatividad cambiaría radicalmente. Por ejemplo, sería absurda la idea de un comienzo del tiempo en el Big-Bang, que no sería más que un evento en el tiempo, pero no sin tiempo. Puede ser tan absoluto como creía Newton, pero no importa, porque no es tiempo lo que de verdad reflejan las ecuaciones de la relatividad. Einstein creía en el tiempo como una magnitud fundamental de la física, creía que el tiempo existe, pero sus condicionantes históricos y culturales le impedían reconocer que es incoherente como magnitud física. Si lo hubiera reconocido, el nieto de la paradoja del abuelo no habría saltado al pasado sino que todos y cada uno de sus átomos habrían invertido su actividad, ¿o se habría hecho más joven, hasta una edad anterior a su propio nacimiento? En todo caso no sería el tiempo lo que habría corrido hacia atrás, sino la actividad de la materia, que es lo que de verdad medimos.
http://origenmateria.blogspot.com.es/