Energía oscura, el Principio Holográfico y el IPMU

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Big BangNota de Ciencia Kanija: Este artículo se publica como complemento al artículo de Tommaso Dorigo titulado El misterio de la energía oscura: ¿Resuelto?. Paul Frampton defiende y explica su teoría en The Frame Reference, blog mantenido por el también físico teórico Lubos Motl.

La solución a la energía oscura, que mucha gente, incluyéndome a mi mismo, había esperado que llevase a unas nuevas leyes de la física, de la misma forma que lo hizo el éter con la relatividad y, finalmente con la mecánica cuántica en el siglo XX, lleva sin embargo a una interesante reinterpretación de las leyes de la física conocidas, especialmente del trabajo de Newton y Einstein sobre la gravedad.

El tema central de mi trabajo en cosmología, desde hace cinco años, y en cierto sentido, desde hace cuarenta y cinco, es la entropía. Algunos de los pensadores más profundos del mundo afirman que no comprenden la entropía, lo cual puede ser una forma educada de decir que creen que el concepto de la entropía del universo visible, es basura. No estoy de acuerdo, y en lugar de esto afirmo que la entropía del universo visible es útil. Mi actual idea, basada en un trabajo realizado desde el 6 de febrero y sobre el que aún no he escrito, es que el trabajo de Boltzmann en 1872 es tan increíblemente importante, que su nombre debería estar colocado junto al de Newton y Einstein como los mejores en la física. La idea de Boltzmann era que la entropía (desorden) definida por primera vez por Clausius en 1865, y como concepto estadístico, generalmente se mantiene igual o se incrementa. Esta es la segunda ley de la termodinámica. Debido a que esta “ley” puede violarse, no fue inmediatamente aceptada 1872-1906 ni por físicos (Maxwell) ni por matemáticos (Poincaré) y llevó a la trágica muerte por suicidio de Boltzmann.

Mi solución a la energía oscura procede de Hirosi Ooguri, profesor de Caltech, que me habló el 4 de febrero sobre unas charlas de Dam Son en Tokio el 6 de febrero. Las charlas de Son, sobre el principio holográfico, que no sólo se aplican a la cosmología, sino a las colisiones de iones pesados y a la ecuación de Navier-Stokes, estuvieron a un nivel tan alto y fueron tan inspiradoras, que me di cuenta de que el universo visible es un agujero negro, y entonces usé una conocida ecuación, conocida como temperatura PBH. Pienso que los tres artículos que dan nombre a la PBH son igualmente importantes, y por tanto este logro es más un acrónimo que un epónimo. El segundo paso, y final, fue usar el igualmente conocido acrónimo de la aceleración FDU. En realidad, estaba trabajando en una cosmología cíclica, como aún sigo haciendo, y mediante el estudio del universo observable como una esfera bien definida de radio de 48 000 millones de años luz, me di cuenta de que el ritmo acelerado de expansión del universo es el resultado directo de un universo visible que es un un agujero negro.

El hecho de que vivamos dentro de un agujero negro no tiene que causar pánico, como en la emisión de radio de 1938 de “La Guerra de los Mundos”, que sonaba a noticias de una invasión marciana. Es divertido señalar que, cuanto mayor es un agujero negro, menos amenazador se vuelve. Aquel en el que vivimos es realmente grande, 48 000 millones de años luz de radio. Eso es aproximadamente cien mil millones de billones de kilómetros. Es un agujero negro extremadamente grande y acogedor.

El principio holográfico, que es mi suposición básica al resolver el problema de la energía oscura, implica que el mundo tridimensional que percibimos es simplemente una ilusión y que realmente es en gran parte bidimensional. Esto, no sólo es un problema de alcance para el público general. Está tan cerca de los límites del conocimiento humano, que incluso los físicos profesionales no comprenden por completo este surgimiento, de una o más dimensiones espaciales, y es una gran fuente de nuestra actual excitación intelectual.

Un problema más importante que el de la energía oscura es la construcción de un universo cíclico. Aquí empezamos con Baum en 2007 (Physical Review Letters). El tema de la ciclicidad se ve amenazado por las leyes de la termodinámica de forma directa, y las nuevas pistas parecen ser cruciales. Aunque creo que Lubos quería que me centrara en la descripción de la solución a la energía oscura.

En mi discusión sobre la Teoría de Cuerdas, tengo que mencionar a dos de sus practicantes más destacados, el genial y ya fallecido Joel Scherk (1946-1980) y John Schwarz, el teórico responsable de la supervivencia de la Teoría de Cuerdas como línea de investigación. (El teórico japonés, Tamiaki Yoneya, hizo un importante análisis relacionado). Es fascinante cómo mi solución al problema de la energía oscura se relaciona con la Teoría de Cuerdas y, en particular, la profunda e influyente sugerencia de 1974 de Scherk y Schwarz sobre que la Teoría de Cuerdas debía reinterpretarse, no como una teoría de colisiones de hadrones como sugirió originalmente Veneziano en 1968, sino como una Teoría de la Gravedad.

Al escribir el nombre de Joel Scherk, vienen lágrimas a mis ojos debido a que lo conocí muy bien cuando éramos miembros del CERN, y era tanto una persona brillante intelectualmente como amable, profunda y gentil. En SPIRES se puede ver su trabajo, a la edad de treinta y cuatro años había acumulado diez mil citas. Me encontré la última vez con Scherk, en Tokio, en 1978 y parecía totalmente normal. En 1979, recibí desesperadas llamadas de amigos mutuos, y no comentaré nada más, excepto decir que su pérdida fue la de, potencialmente, uno de los grandes teóricos de mi generación.

Merece la pena escribir un párrafo sobre la relatividad general. Ésta sigue siendo tan válida como siempre, incluyendo las tres pruebas clásicas propuestas por Einstein: el perihelio de Mercurio, la curvatura de la luz alrededor del Sol, y el desplazamiento de frecuencia Pound-Rebka, de la luz que cae, confirmado en Harvard, en la “Torre Pound” del Laboratorio Jefferson. Mi colega Robert Pound falleció la semana pasada. La predicción de las ondas graviatorias de las ecuaciones de Einstein sigue siendo un fenómeno clásico, ya confirmado de forma indirecta por el púlsar binario Taylor-Hulse y que ahora espera la detección experimental directa.

Simplemente se me ocurrió que la solución a la energía oscura, no usara la Teoría de Cuerdas.

Un punto crucial y sutil es el del papel del gravitón, sobre el cual creo que mi trabajo tiene algo de decir. De hecho, debo decir que el gravitón es innecesario, aunque puede que esté ahí. Sin entrar en mucha pedagogía, debo volver atrás para darme cuenta de que Maxwell en 1865 predijo las ondas EM, que fueron detectadas por Hertz, en 1887. Eso es un clásico. El fotón se identificó por primera vez por parte de Einstein en 1905, cuestionado hasta 1922 por Bohr en una extraña parte de su charla del Nobel, y más tarde demostrada su existencia por Compton en 1923. El hecho de las ondas gravitatorias no implica, en mi opinión, la existencia de un gravitón.

He discutido acerca de la energía oscura y del principio holográfico. Ahora un párrafo sobre el IPMU, que es el Instituto para Física y Matemáticas del Universo en la Universidad de Tokio, que empezó en octubre de 2007 y, tras apenas treinta meses, es uno de los lugares más apasionantes del mundo para realizar investigaciones en física, o matemáticas, o su interrrelación. Este pequeño milagro se debe a tres japoneses. El primero es Nakagawa san, Vice-Ministro. El segundo es Hamada san, Presidente de la Universidad de Tokio, que se mostró muy receptivo al IPMU. El tercero es el director del IPMU, Murayama san, con una combinación de visión intelectual y aptitudes políticas.


Autor: Paul Frampton para The Reference Frame, blog de Lubos Motl
Fecha Original: 18 de abril de 2010
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