¿El mundo es un holograma?: Físicos nacionales y extranjeros discutirán en La Plata el origen y la forma del universo

El físico argentino Juan Martín Maldacena, de 55 años, es uno de los más citados en la historia de su disciplina, en competencia con trabajos de Albert Einstein y Stephen Hawking. Ser muy citado no solo es signo de hacer buena ciencia, sino de hacer ciencia que resulta productiva, en el sentido de que abre preguntas que requieren el concurso de muchos otros colegas: la cita sirve a menudo como modo de continuar el trabajo del pionero. Por eso es que físicos de todo el mundo se reúnen como mínimo una vez por año para analizar y discutir lo que él propuso en 1998. Y volverán a hacerlo en Instituto de Física de La Plata entre el miércoles y el sábado próximos, en el marco del taller “Holografía dentro y más allá del paradigma AdS”, unos cuarenta investigadores de Europa, Estados Unidos y locales.

“El objetivo de este taller inaugural es reunir a un pequeño número de expertos de diversos campos para discutir la física dentro y más allá de la propuesta de Maldacena en un ambiente informal con tiempo suficiente para la discusión y la lluvia de ideas”, señala la web del evento y agrega que “el taller estará orientado a la discusión, con hasta tres charlas por día. Un objetivo importante es construir y desarrollar puentes de investigación existentes entre colegas en América del Sur y en el extranjero”.

¿Pero qué hizo Maldacena por la comprensión del universo como para que sus colegas lo vean como una estrella (en el sentido de celebridad, no en el sentido astronómico)? No es sencillo de resumir sin la colaboración de las ecuaciones, porque de allí salió su conjetura, de un cálculo, pero tiene que ver con unificar las dos maneras en que funciona el mundo: la gravedad y la mecánica cuántica. Ambas son de utilidad para calcular el mundo. El pequeño problema es que no son compatibles… aún. A soldar esa brecha se dedica precisamente la conjetura de Maldacena, de 1997, basada en la teoría de cuerdas. “Lo que él propone es una manera de entender el universo mirando lo que pasa en el borde de ese espacio, no en el interior. Es muy potente porque no importan qué pasa adentro. Lo único que importa es el borde, donde no hay gravedad. Y permite hacer cálculos que eran imposibles antes”, dice Damián Galante, un físico egresado de la Universidad de Buenos Aires (UBA), hoy Stephen Hawking research fellow y profesor en el célebre King´s College de Londres.

Y aquí aparece la idea de la holografía como modo de explicar el universo. El propio Maldacena responde sintéticamente a LA NACIÓN por qué: “la idea holográfica es una forma de conectar la mecánica cuántica con el espacio tiempo y la gravedad. Por ahora se entiende mejor en ciertas configuraciones de espacio tiempo que son distintas al universo en que nos encontramos. El tema que se discutirá en la reunión es cómo aplicar la idea holográfica a universos más similares al nuestro, que es un universo en expansión”.

Borde

Galante –que organiza el evento platense junto con Dionysios Anninos y Alan Fukelman-Rios (ambos del King’s College), Diego Correa y Guillermo Silva (Instituto de Física La Plata) y Marina Huerta (del Instituto Balseiro)– agrega que “la idea es pensar que al universo puede pasarle lo mismo: si describís el borde de algo, queda como la placa de un holograma, que es una placa a la que la girás y le das luz y se crea una figura en 3D, pero toda la información está en la placa. Lo vemos en tres dimensiones, pero todo el contenido está cifrado en lo que pasa en el borde”. Es decir, se trata de un universo sin espesor; todo el universo es una caja que se puede describir solamente mirando el borde.

Por supuesto, este tipo de afirmaciones, por más que estén basadas en la matemática más estricta, trae dos derivaciones: la filosofía y la ciencia ficción. La idea de que vemos en realidad algo que es el reflejo de la realidad (borde, holograma) lleva de manera inmediata a la parábola de la caverna, de Platón, donde solo se ve una proyección de lo que realmente es. Y la ciencia ficción aparece porque otras ecuaciones –las soluciones de agujeros de gusano– permiten los viajes en el tiempo, aunque en circunstancias diferentes. “No con el contenido de materia y energía que conocemos”, aclara Galante, que antes de Londres estudió en Canadá y Países Bajos, “pero quién sabe”.

Todas estas derivaciones son “muy motivantes”, dice Galante, y constituyen los otros temas sobre los que dialogarán en La Plata expertos en distintas ramas de la física teórica, desde teorías de gravedad hasta mecánica cuántica y teoría cuántica de campos, en un clima de colaboración interdisciplinaria.

Lo empírico

Si Maldacena –hoy en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Estados Unidos– es tan famoso y genera tantos encuentros, discusiones y debates, ¿por qué aún no obtuvo el Premio Nobel de Física (aunque sí muchos otros)? La explicación es que por más revolucionaria y sorprendente y exacta que pueda ser una nueva teoría necesita que exista algún tipo de corroboración, algo que la saque del mero terreno de las ideas (por más brillantes que fueran) para ser del agrado de la Academia sueca. Y por ahora no hay modo de contrastar con lo empírico la conjetura de Maldacena, más de 25 años después.

Pero hay avances, según plantea Galante. “De hecho, este taller tratará de aplicar estas ideas a espacios en expansión acelerada como este universo y lo importante es que eso sí lo podemos medir. Por ejemplo, con telescopios en explosión de supernovas vemos que se expande”, dice. Y es aquí donde entra la contradicción a gran escala entre la gravedad y la teoría de cuerdas. Porque, por un lado, el universo se expande (las galaxias se alejan entre sí) y de manera acelerada, pero por otro actúa la gravedad que atrae a los cuerpos. Entender ese mecanismo y solucionar esta incompatibilidad es también un objetivo de los científicos que trabajan con las ideas de Maldacena. El universo se expande quizá infinitamente tras haber comenzado en el Big-bang.

“Es un taller ambicioso”, remata Galante, “y la manera en que funcionamos es encontrar pequeños rincones de la frontera del conocimiento donde podemos avanzar”. En síntesis, como se puede ver, se trata de traducir en lenguaje matemático las viejas preguntas: qué es el universo, dónde estamos y qué somos. Por esta semana, el origen y el destino del universo estarán en La Plata.

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