La información y el Universo digital

Hogan Fermilab 

La idea de que el mundo está compuesto de partículas elementales se remonta a por lo menos el siglo VI antes de nuestra era.

La física de partículas se desarrolló durante el siglo XX y el descubrimiento experimental de nuevas partículas subatómicas alcanzó su máximo nivel durante las décadas de los 50s y 60s. En los 70s, se explicaron las relaciones entre ellas y se desarrolló el modelo estándar de la física de partículas. Desde entonces, ha habido un relativo estancamiento en el estudio teórico de las escalas más pequeñas, como la longitud de Planck; se ha propuesto una multitud de teorías para reconciliar la relatividad general con la teoría cuántica de campos pero ninguna ha conseguido sustento experimental.

La longitud de Planck, 1.616199(97)×10−35 metros o donde el espacio deja de tener una geometría clásica, es muy peculiar. Si colocamos una partícula en un cubo cuyos lados miden menos que esta longitud, su peso sería mayor que el de un agujero negro del mismo tamaño. Pero de acuerdo a la mecánica cuántica, un agujero negro menor que la longitud de Planck debe poseer menos de un cuanto de energía, lo que resulta imposible. Frente a las incongruencias de la física teórica, en la última década, algunos científicos y filósofos de la ciencia han sugerido que las unidades elementales en las escalas más pequeñas del universo no son ni materia ni energía sino información. 

El Gran Colisionador de Hadrones costó 5 mil millones de dólares, es atendido por miles de científicos pero está todavía muy lejos de alcanzar las escalas donde se descubrirían los bloques discretos de tiempo y espacio.  Craig Hogan, el director del Centro Fermi de Astrofísica de Partículas (mejor conocido como Fermilab), un físico teórico muy impaciente, decidió hacer algo para sondear, a ciegas, el tejido del espacio. Se trata de un holómetro, un aparato láser de interferometría para amplificar señales, cuya construcción terminó el año pasado, tuvo un costo de 30 millones de dólares y es operado por una docena de investigadores. Hogan lleva a cabo su experimento a tientas: "Es un poco de trampa porque no tengo una teoría"; pero está buscando algo: la información que lo impregna todo, el Universo digital. Parte de la idea, ya que no teoría, de que el principio holográfico es realidad. Hogan espera encontrar un substrato en el espacio, una cortina de información que puede recordar la consistencia de la espuma, con efervescencias y oscilaciones.

Holómetro de Hogan

El principio holográfico fue desarrollado para explicar lo que sucedería con la información que entra en el horizonte de eventos de un agujero negro. A grandes rasgos, postula que toda la información en un volumen de espacio definido se puede representar mediante otra sección, aun ésta sea de sólo dos dimensiones. La información nunca se pierde. El ejemplo de Wikipedia es bueno: se pueden modelar todos los eventos que ocurran en un cuarto creando una teoría que sólo tome en cuenta lo sucedido en sus paredes. El universo sería, entonces, una cortina, un trasfondo de información en dos dimensiones mientras que las tres dimensiones que observamos normalmente serían su expresión o descripción holográfica a escalas macroscópicas y a bajas energías.

El holómetro de Hogan, en una descripción burda, consta de una estructura que se bifurca en dos tubos de 40 metros de largo con espejos al final de cada uno. Un rayo láser se dispara en el centro de la estructura y pocos metros después choca contra un divisor de haces que lo parte en dos. Los dos haces viajan a través de los dos tubos (que forman una L), y rebotan en los espejos y se recombinan al regresar al divisor. Entonces, se mide cualquier discordancia, que debe estar en el rango de millones de veces por segundo, y se comprueba después de eliminar un sinnúmero de posibilidades de error y fuentes de contaminación. Así, por fin, tendríamos una señal de que el espacio no es homogéneo.

Por ahora, el principio holográfico no tiene ninguna base en evidencia experimental, es una conjetura que se apoya en consideraciones de la teoría de cuerdas, desarrolladas por el físico Leonard Susskind. Otros físicos incluso niegan su validez pero, en todo caso, el holómetro de Hogan es un experimento que debía realizarse tarde o temprano: si no funciona, tal vez podremos descartar una conjetura más; si funciona, cambiará por completo la dirección de la física teórica contemporánea. La idea de que la información es la pieza más pequeña del Universo continuará aguijoneándonos sin importar los resultados. Lo invitamos a leer más al respecto.

Autor: IIEH

Fuentes:

¿El espacio es digital?

El Hoganmetro

Ruido holográfico

Leer más:

Evolución cósmica, una historia de la Información, del Big Bang al geokiborg. Guillermo Agudelo Murguía, Cauac Editorial Nativa, 2011. El autor explica la función de la información como pieza primaria del Universo, en el desarrollo de la evolución humana y la conciencia.