No es de Archivística, pero es interesantísimo
>> miércoles, 28 de agosto de 2013
La física teórica: Los orígenes del espacio y el tiempo
http://www.nature.com/ 28/08/2013
Muchos investigadores creen que la física no estará completa hasta que no se puede explicar sólo el comportamiento del espacio y el tiempo, pero donde estas entidades vienen.
"Imagínese despertar un día y darse cuenta de que en realidad se vive dentro de un juego de ordenador", dice Mark Van Raamsdonk, describiendo lo que suena como un argumento para una película de ciencia-ficción. Sin embargo, para Van Raamsdonk, un físico de la Universidad de British Columbia en Vancouver, Canadá, este escenario es una manera de pensar acerca de la realidad. Si bien es cierto, dice, "todo lo que nos rodea - todo el mundo físico tridimensional - es una ilusión nacida de la información codificada en otro lugar, en un chip de dos dimensiones". Eso haría que nuestro Universo, con sus tres dimensiones espaciales, una especie de holograma, proyección de un sustrato que sólo existe en las dimensiones inferiores.
Este "principio holográfico" Es extraño incluso para los estándares habituales de la física teórica.Pero Van Raamsdonk es uno de un pequeño grupo de investigadores que piensan que las ideas habituales aún no son lo suficientemente extraño. Si nada más, dicen, ninguno de los dos grandes pilares de la física moderna - la relatividad general, que describe la gravedad como una curvatura del espacio y el tiempo, y la mecánica cuántica, que gobierna el reino atómico - da cualquier cuenta de la existencia de espacio y tiempo. Tampoco lo hace la teoría de cuerdas, que describe temas elementales de la energía.
Van Raamsdonk y sus colegas están convencidos de que la física no será completa hasta que pueda explicar cómo el espacio y el tiempo surgen de algo más fundamental - un proyecto que requerirá de conceptos, al menos, tan audaz como la holografía. Ellos argumentan que una reconceptualización radical de la realidad es la única manera de explicar lo que sucede cuando la "singularidad" infinitamente denso en el centro de un agujero negro distorsiona el tejido del espacio-tiempo más allá de todo reconocimiento, o cómo los investigadores pueden unificar a nivel atómico la teoría cuántica y la relatividad general planeta nivel - un proyecto que se ha resistido a los esfuerzos de los teóricos de las generaciones.
"Todas nuestras experiencias nos dicen que no debemos tener dos concepciones radicalmente diferentes de la realidad - que debe haber una gran teoría general", dice Abhay Ashtekar, físico de la Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park.
Encontrando que una teoría es un enorme desafío de enormes proporciones. Aquí, la naturalezaexplora algunas líneas promisorias de ataque - así como algunas de las ideas emergentes sobre cómo probar estos conceptos (ver "El tejido de la realidad" ).
La gravedad como la termodinámica
Una de las preguntas más obvias que debe hacer es si este esfuerzo es una tontería. ¿Dónde está la evidencia de que en realidad hay algo más fundamental que el espacio y el tiempo?
Un toque de provocación proviene de una serie de sorprendentes descubrimientos realizados en la década de 1970, cuando se hizo evidente que la mecánica cuántica y la gravedad estaban íntimamente entrelazadas con la termodinámica, la ciencia de calor.
En 1974, el más famoso, Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, demostró que los efectos cuánticos en el espacio alrededor de un agujero negro harán que vomitará la radiación como si estaba caliente. Otros físicos determinaron rápidamente que este fenómeno era bastante general. Incluso en el espacio completamente vacío, se encontraron, un astronauta experimentando aceleración percibiría que él o ella estaba rodeada de un baño de calor. El efecto sería demasiado pequeño como para ser perceptible por cualquier aceleración alcanzable por los cohetes, pero parecía ser fundamental. Si la teoría cuántica y la relatividad general es correcta - y ambos han sido abundantemente corroborado por la experiencia - entonces la existencia de la radiación de Hawking parecía ineludible.
Un segundo hallazgo clave fue estrechamente relacionados. En termodinámica estándar, un objeto puede irradiar calor sólo por la disminución de la entropía, una medida del número de estados cuánticos en su interior. Y lo mismo ocurre con los agujeros negros: incluso antes de que el papel de Hawking 1974, Jacob Bekenstein, ahora en la Universidad Hebrea de Jerusalén, se había demostrado que los agujeros negros poseen entropía. Pero había una diferencia. En la mayoría de los objetos, la entropía es proporcional al número de átomos de el objeto contiene, y por lo tanto a su volumen. Pero la entropía de un agujero negro que resultó ser proporcional a la superficie de su horizonte de eventos - la frontera fuera de las cuales ni siquiera la luz puede escapar. Era como si de alguna manera que la superficie codificada información acerca de lo que había dentro, como un holograma de dos dimensiones codifica una imagen tridimensional.
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http://www.nature.com/ 28/08/2013
Muchos investigadores creen que la física no estará completa hasta que no se puede explicar sólo el comportamiento del espacio y el tiempo, pero donde estas entidades vienen.
Este "principio holográfico" Es extraño incluso para los estándares habituales de la física teórica.Pero Van Raamsdonk es uno de un pequeño grupo de investigadores que piensan que las ideas habituales aún no son lo suficientemente extraño. Si nada más, dicen, ninguno de los dos grandes pilares de la física moderna - la relatividad general, que describe la gravedad como una curvatura del espacio y el tiempo, y la mecánica cuántica, que gobierna el reino atómico - da cualquier cuenta de la existencia de espacio y tiempo. Tampoco lo hace la teoría de cuerdas, que describe temas elementales de la energía.
Van Raamsdonk y sus colegas están convencidos de que la física no será completa hasta que pueda explicar cómo el espacio y el tiempo surgen de algo más fundamental - un proyecto que requerirá de conceptos, al menos, tan audaz como la holografía. Ellos argumentan que una reconceptualización radical de la realidad es la única manera de explicar lo que sucede cuando la "singularidad" infinitamente denso en el centro de un agujero negro distorsiona el tejido del espacio-tiempo más allá de todo reconocimiento, o cómo los investigadores pueden unificar a nivel atómico la teoría cuántica y la relatividad general planeta nivel - un proyecto que se ha resistido a los esfuerzos de los teóricos de las generaciones.
"Todas nuestras experiencias nos dicen que no debemos tener dos concepciones radicalmente diferentes de la realidad - que debe haber una gran teoría general", dice Abhay Ashtekar, físico de la Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park.
Encontrando que una teoría es un enorme desafío de enormes proporciones. Aquí, la naturalezaexplora algunas líneas promisorias de ataque - así como algunas de las ideas emergentes sobre cómo probar estos conceptos (ver "El tejido de la realidad" ).
NIK SPENCER / NATURE
Una de las preguntas más obvias que debe hacer es si este esfuerzo es una tontería. ¿Dónde está la evidencia de que en realidad hay algo más fundamental que el espacio y el tiempo?
Un toque de provocación proviene de una serie de sorprendentes descubrimientos realizados en la década de 1970, cuando se hizo evidente que la mecánica cuántica y la gravedad estaban íntimamente entrelazadas con la termodinámica, la ciencia de calor.
En 1974, el más famoso, Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, demostró que los efectos cuánticos en el espacio alrededor de un agujero negro harán que vomitará la radiación como si estaba caliente. Otros físicos determinaron rápidamente que este fenómeno era bastante general. Incluso en el espacio completamente vacío, se encontraron, un astronauta experimentando aceleración percibiría que él o ella estaba rodeada de un baño de calor. El efecto sería demasiado pequeño como para ser perceptible por cualquier aceleración alcanzable por los cohetes, pero parecía ser fundamental. Si la teoría cuántica y la relatividad general es correcta - y ambos han sido abundantemente corroborado por la experiencia - entonces la existencia de la radiación de Hawking parecía ineludible.
Un segundo hallazgo clave fue estrechamente relacionados. En termodinámica estándar, un objeto puede irradiar calor sólo por la disminución de la entropía, una medida del número de estados cuánticos en su interior. Y lo mismo ocurre con los agujeros negros: incluso antes de que el papel de Hawking 1974, Jacob Bekenstein, ahora en la Universidad Hebrea de Jerusalén, se había demostrado que los agujeros negros poseen entropía. Pero había una diferencia. En la mayoría de los objetos, la entropía es proporcional al número de átomos de el objeto contiene, y por lo tanto a su volumen. Pero la entropía de un agujero negro que resultó ser proporcional a la superficie de su horizonte de eventos - la frontera fuera de las cuales ni siquiera la luz puede escapar. Era como si de alguna manera que la superficie codificada información acerca de lo que había dentro, como un holograma de dos dimensiones codifica una imagen tridimensional.
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