8.- El Universo holográfico.

Es significativo que la amistad entre dos gigantes de la física como Einstein y Niels Bohr se convirtiera en acritud por culpa de interpretaciones diferentes, una en defensa del realismo y localidad, y otra en defensa de una función de onda que parecía negar la validez de la razón.

Pero Einstein no rechazó todas las interpretaciones, reconociendo que no había conocido una interpretación tan clara de la mecánica cuántica hasta leer el trabajo que le envió David Bhom, un físico teórico de la universidad de Londres y más tarde de la universidad de Princeton, y autor de libros de texto de física cuántica. Bohr también recibió una copia del trabajo de David Bhom pero, al contrario que Einstein, su postura sobre la mecánica cuántica ya estaba definida, dejando claro que las ideas de Bhom quedarían relegadas a un segundo plano.

Como físico teórico, Bhom estaba acostumbrado a reconocer que para estudiar un todo se necesita conocer las partes que lo forman, y que si dichas partes se descomponen desaparece el todo. Para los físicos estrictos no existe otra realidad que la que se puede demostrar, y todo lo demás resulta indiferente o propio de lo que no es ciencia. Dicho de otra forma, en un entorno dominado por las ideas de Bohr, un físico de reputación como David Bhom no podía defender un “todo” por encima de las partes sin el riesgo de perder su credibilidad como físico.

Al estudiar las propiedades del plasma, Bhom se dio cuenta de algo muy extraño. La temperatura de un plasma es tan alta como la que pueda encontrarse en la superficie del Sol, y en tal estado el hidrógeno es como una sopa de protones y electrones descontrolados. Como era de suponer, el hidrógeno perdería sus propiedades como consecuencia de la separación de sus partes, pero la sorpresa fue que al añadir impurezas, los electrones las rodeaban como si fueran los anticuerpos de un sistema inmunitario. Un orden más allá de las partes de un todo se manifestaba, organizando a los electrones como si formaran parte de un organismo vivo, cuando el calentamiento brutal debería conducir al desorden, a un sistema de caos.

Según Bhom, existe un “orden implicado” en cualquier sistema de partículas aparentemente caótico, y dicho orden implicado responde a principios “no locales”, como las variables ocultas que deberían explicar el entrelazamiento cuántico. Para explicar porqué dos partículas cambian su estado a la vez con independencia de la distancia, utilizaba el ejemplo de un pez grabado por una cámara frontal y otra lateral. Con las dos proyecciones simultáneas parecerían dos peces diferentes, pero sería evidente una relación incondicional entre sus movimientos y eso significaría que los dos peces eran lo mismo.

Si la distancia fuera una ilusión generada por la forma en que percibimos la realidad, dos partículas entrelazadas también podrían ser como dos proyecciones de una sola cosa, a pesar de la distancia. Pero lo más significativo que le llevó a convencerse de un orden implicado, que organiza las partes de un todo, fueron los hologramas.

Un holograma es una placa o película fotográfica que se graba con un rayo láser, dividiéndolo en dos haces. Uno de los rayos se apunta hacia un objeto y su reflejo se dirige hacia la placa, mientras que el segundo rayo se refleja con espejos y se dirige igualmente hacia la placa, interfiriendo ambos rayos y grabándose un patrón de interferencias que parece caótico, de aspecto similar a las ondas de agua en un estanque cuando se arroja un puñado de piedras.

Sin embargo, el caótico patrón de interferencias contiene realmente un orden implicado que resulta sorprendente. Cuando se hace pasar por la placa otro rayo láser con la misma orientación con la que fue grabada, una imagen tridimensional emerge y reproduce el objeto grabado, como un fantasma en el aire. Pero lo más sorprendente es que la placa puede ser cortada en trozos y cada uno vuelve a reproducir la imagen completa del objeto, aunque su nitidez se reduce.

Si se encuentran ejemplos de orden implícito en lo que parece un caos, y podemos dividirlo en partes que siguen guardando la información del todo, Bhom se preguntaba si no podrían ser así los principios de la materia, o incluso del Universo entero, ya que si la información completa se recupera de cada fragmento, es equivalente a una información no localizada. Por otra parte, si las partículas también son ondas, el verdadero aspecto de la realidad física debería ser el de interferencias, como el aspecto de una placa holográfica.

No es menos significativa la cantidad de información que puede contener un holograma, ya que basta con cambiar su orientación para grabar en la misma placa una nueva imagen tridimensional, y se recupera colocando la placa en la misma orientación con la que fue grabada. Son tantas las direcciones en las que se puede grabar una nueva imagen que una enciclopedia entera quedaría registrada en una minúscula superficie.

Si la percepción es un proceso derivado, la realidad podría ser como un holograma en el que cada parte contiene información del todo, pero Bhom iba más lejos cuando reconocía que no somos observadores del holograma sino que “somos el holograma”, haciendo indistinguible lo que está en la mente y lo que está fuera, ya que sería parte de nosotros mismos. Según esta idea, la consciencia debería ser inseparable del orden implicado que no se puede dividir en partes.

La idea holográfica sigue teniendo simpatizantes y detractores en el mundo de la física, pero no deja de ser una elegante alternativa frente a otras interpretaciones de la física cuántica. Es igualmente elegante en el ámbito de la psicología, psiquiatría o cualquier disciplina que investigue los misterios del cerebro y de la mente, de lo que da buena fe el neurofisiólogo Karl Pribram de la universidad de Stanford, quien llegó a la conclusión de que nuestro cerebro funciona como un holograma a la vez que Bhom razonaba lo mismo con la realidad física.

Un cerebro es tan semejante a un holograma que hasta se podría cortar en pedazos y seguir conteniendo cada parte la estructura general de un recuerdo. Así se ha demostrado con pacientes a los que han sido extirpadas partes de su cerebro por razones médicas. Pero una demostración impresionante es la que aportó el neurofisiólogo Karl Lashey, quien adiestraba ratas para seguir un recorrido laberíntico y luego las extirpaba trozos de su cerebro, esperando localizar en qué parte se almacenaba el recuerdo del recorrido. Para su sorpresa, las ratas acertaban con el recorrido independientemente del fragmento extirpado, aunque lo hicieran con severas deficiencias en su capacidad motora.

No menos impresionante es el experimento del biólogo Paul Pietsch, quien demostró que se podía extirpar el cerebro de una salamandra sin matarla, cortarlo en rodajas y hasta picarlo, y cuando los restos del cerebro se introducían de nuevo en su cavidad, el bicho recuperaba la capacidad para alimentarse. Naturalmente, una tremenda duda salta a la vista, porque si los recuerdos no se pueden triturar como el cerebro de una salamandra, si no son locales… ¿dónde y cómo se almacenan? Según Bhom, la actividad de la mente es parte del mismo “orden implicado” que origina la realidad física, a la que solía definir como “orden explicado”.

Otra línea de investigación es lo que se ha llamado el principio holográfico, propuesto inicialmente por Gerard’t Hooft y desarrollado posteriormente por Leonard Susskind. Este principio Interpreta que la información contenida en un cierto volumen del espacio es equivalente a información contenida en una superficie cerrada que abarca dicho volumen. El principio holográfico puso fin a la paradoja de la información de Hawking, según la cuál se pierde para siempre la información atrapada en un agujero negro.

La pérdida de información es tan contradictoria con los principios más elementales de la física que el propio Hawking buscó mecanismos capaces de contradecir a sus propias deducciones, pero lejos de encontrar dichos mecanismos llegó a la conclusión de que los agujeros negros se “evaporan” lentamente, anulando toda posibilidad de recuperar la información atrapada. Hawking se basó en los pares partícula-antipartícula que aparecen y se aniquilan continuamente en el aparente vacío cuántico. Según esta hipótesis, una de las partículas del par puede ser atrapada por un agujero negro, mientras que la otra puede escapar si se admite una cierta pérdida de energía del agujero negro. Después de todo, la energía robada del vacío debe ser compensada para que su energía neta siga siendo nula. Este mecanismo se conoce como “radiación de Hawking” y parece conducir a la evaporación de los agujeros negros que ya no pueden seguir atrapando materia y energía.

Los agujeros negros ya no parecen tan “negros” si emiten algún tipo de radiación, pero la radiación de Hawking no basta para justificar que la información se conserva, ya que las partículas emitidas no contienen información sobre el interior del agujero negro. Según Susskind, la teoría de cuerdas justifica que la información contenida en una porción del espacio puede ser codificada en una región de dimensión inferior. En el caso de un agujero negro, la información atrapada en su interior estaría codificada en su horizonte de sucesos, que es una superficie esférica y no un volumen.

Teóricamente, un agujero negro es la mejor forma de conseguir el máximo desorden (entropía) en la información encerrada en una región del espacio y, puesto que la entropía es información, la única forma de incrementar la masa y energía sin llegar al colapso en forma de agujero negro es disminuyendo el volumen de cada unidad de información, más unidades de información de menor volumen pero mayor superficie total, como si fuera en una superficie (y no en un volumen) donde se puede almacenar más cantidad de información.

Poco intuitivo, pero en esa línea funciona el principio holográfico: La entropía y la cantidad de información dependen de una superficie y no de un volumen. En cierto modo, el Universo podría estar escrito sobre una inmensa superficie esférica, semejante al horizonte de sucesos de un agujero negro, semejante a una placa holográfica que representa en tres dimensiones lo que realmente se encuentra codificado en dos.

Así es más o menos lo que se han encontrado los físicos de la teoría de cuerdas, con modelo matemático que explica cómo es posible codificar información en un espacio con una dimensión inferior, pero resulta paradójico que una teoría basada en un número indefinido de dimensiones demuestre ahora que solo se necesitan dos. La gravedad cuántica y el principio holográfico son actualmente la base teórica más reconocida para reconciliar a la gravedad con el resto de interacciones.

David Bhom se limitó a plantear la semejanza entre la realidad física y las propiedades de un holograma, sin llegar a postular que la supuesta placa holográfica tuviera un significado tan específico como el horizonte de sucesos de un agujero negro o los propios límites del Universo. Las propiedades de un holograma justifican por una parte que existe un todo por encima de las partes en que se divide, como las partículas entrelazadas que no se pueden tratar como cosas independientes. Por otra parte, justifican que la información se conserva en un horizonte superficial, que aumenta de tamaño cuanto mayor sea la cantidad de materia y energía concentradas en el volumen encerrado. Efectivamente, si la fusión de dos agujeros negros se traduce en uno mayor, debe de ser porque algo se conserva.

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