Un holograma es uno de los objetos "planos" más interesantes creados por el hombre. Codificando información completa sobre una imagen tridimensional en un plano bidimensional, los hologramas cambian su apariencia con un cambio de perspectiva. Muchas adiciones a nuestra comprensión del Universo dicen que el concepto de tres dimensiones de nuestro mundo existe solo porque no podemos percibir más de tres; de hecho, puede haber más. Además, existe la posibilidad tentadora de que todos seamos una proyección holográfica del universo con una gran cantidad de dimensiones, observadas desde cierta perspectiva. El lector quiere saber más sobre este tema y pregunta:
El universo holográfico parece proporcionar explicaciones para muchos problemas. Suponiendo que esta vista es correcta, ¿cuál es la relación entre una superficie bidimensional y una representación tridimensional? ¿Es un ejemplo de un holograma ordinario adecuado para la reflexión sobre este tema?
Conocimos hologramas, pero la mayoría de la gente no sabe cómo resultan. La ciencia detrás de ellos es realmente asombrosa.
La fotografía es algo simple: debe tomar la luz emitida o reflejada por el objeto, enfocarla a través de la lente y capturarla en una superficie plana. Así es como funciona no solo la fotografía, sino también los ojos en un momento dado: una lente en el ojo enfoca la luz y se pega con conos en la parte posterior para grabarla y enviarla al cerebro que procesa la luz y produce una imagen.
Pero utilizando una emulsión especial y una luz coherente (por ejemplo, un láser), puede crear un mapa de todo el campo de luz del objeto, que es un holograma. Puede registrar con precisión todos los cambios en densidad, textura, transparencia y más. Si resalta correctamente este mapa plano bidimensional, mostrará el conjunto completo de información tridimensional que se puede obtener desde su punto de vista, pero es sorprendente que pueda hacerlo desde cualquier punto de vista. Después de imprimirlo en una película de metal, obtienes un holograma ordinario.
En el universo que percibimos, hay tres dimensiones espaciales disponibles para nosotros. ¿Pero y si hay más? ¿Puede nuestro Universo tridimensional contener información codificada sobre la realidad con cuatro o más dimensiones de la misma manera que un holograma regular, una superficie bidimensional, codifica un conjunto completo de información sobre un Universo tridimensional? Resulta que tal vez, y de esto surgen algunas posibilidades muy divertidas, pero también tienen limitaciones importantes para la comprensión.
La idea de que nuestro universo podría resultar ser un holograma surgió de la teoría de cuerdas. Y la teoría de cuerdas surgió de la suposición, el modelo de cuerdas, que explica las fuertes interacciones que ocurren dentro de los protones, neutrones y otros bariones (y mesones) que tienen una estructura compuesta. Es cierto que emitió un montón de predicciones sin sentido que no corresponden a experimentos, por ejemplo, sobre la existencia de una partícula con un espín igual a dos. Pero la gente vio que si la energía se elevaba con mucha fuerza, a la escala de Planck, entonces la plataforma de cuerdas podría combinar todas las interacciones fundamentales conocidas junto con la gravedad, y así nació la teoría de cuerdas. Pero la peculiaridad (o desventaja, cómo mirar) de este intento de lograr el "Santo Grial" de la física es que absolutamente necesita trabajar en dimensiones adicionales. Entonces surgió la pregunta: ¿cómo obtener nuestro Universo, con tres dimensiones espaciales, de una teoría con un gran número de ellas? ¿Y cuál de las teorías de cuerdas, porque puede haber muchas, verdad?
Quizás estas diversas versiones de los modelos de la teoría de cuerdas son en realidad diferentes partes de una teoría fundamental, vistas desde una perspectiva diferente. En matemáticas, dos sistemas equivalentes se llaman sistemas duales, y uno de los descubrimientos inesperados relacionados con el holograma sugiere que a veces dos sistemas duales tienen un número diferente de dimensiones. Los físicos estaban muy contentos con este descubrimiento, ya que en 1997 el físico Juan Muldacena propuso una "
correspondencia AdS / CFT ", que sugería que nuestro Universo con tres dimensiones (y tiempo), con teorías de campo cuántico que describen partículas elementales y sus interacciones, es dual al espacio-tiempo con una gran cantidad de dimensiones (espacio
anti-de Sitter ) que juegan un papel en la teoría cuántica de la gravedad.
Hasta ahora, todas las dualidades que hemos descubierto correlacionan las propiedades del espacio de dimensiones más altas y sus límites con un número menor de dimensiones: una disminución de las mediciones en uno. Todavía no está claro si podemos pasar de una teoría de cuerdas de 10 dimensiones a un universo tridimensional para que sean duales entre sí. Los hologramas bidimensionales que creamos codifican solo información tridimensional. No podemos codificar información tetradimensional en un holograma bidimensional o en un universo tridimensional en una dimensión.
Otra característica interesante de la dualidad de dos espacios con diferentes dimensiones es menos información sobre una superficie con menos dimensiones que en el volumen de todo el espacio delimitado por la superficie. Por lo tanto, si puede medir cualquier cosa que suceda en la superficie, puede averiguar qué sucede dentro del volumen. Lo que sucede en una parte del volumen puede estar relacionado con lo que sucede en otro lugar, y no puede ocurrir de manera independiente. Puede parecer extraño, pero aquí vale la pena recordar el entrelazamiento cuántico y cómo la medición de las propiedades de un miembro de un sistema enredado le brinda información sobre otro de manera instantánea. Es posible que el holograma esté asociado con esta característica de la naturaleza.
La dualidad es un hecho matemático y una posibilidad física intrigante. ¿Conducirá a una comprensión más profunda de nuestro universo? Es posible, pero hasta ahora no sabemos exactamente hasta dónde se extienden sus consecuencias, y si nos abrirá la transición de la teoría del calibre a la codiciada gravedad cuántica. Pero hay esperanza. Si el universo realmente resulta ser un holograma, ¡esto tendrá tales consecuencias!