El holómetro de Hogan: Probando la hipótesis de un universo holográfico

HolómetroEn 2008, el astrofísico de partículas del Fermilab, Craig Hogan, hizo algo de ruido con una asombrosa proposición: El universo 3D en el que parece que vivimos no es más que un holograma.

Ahora está construyendo el reloj más preciso de todos los tiempos para medir directamente si nuestra realidad es una ilusión.

La idea de que el espacio-tiempo puede no ser completamente liso – como una imagen digital que se pixela cada vez más conforme la aumentas – ya había sido propuesta anteriormente por Stephen Hawking y otros. Las posibles pruebas de este modelo aparecieron el año pasado en un incomprensible “ruido” que plagaba al experimento GEO600 en Alemania, el cual busca ondas gravitatorias procedentes de agujeros negros. Para Hogan, este ruido sugería que el experimento se había topado con el límite inferior de la resolución del espacio-tiempo.

La física de los agujeros negros, en la que el espacio y el tiempo se comprimen, proporciona una base para las matemáticas que demuestran que la tercera dimensión puede que no exista. En este cómic bidimensional del universo, lo que percibimos como una tercera dimensión sería realmente una proyección del tiempo entrelazado con la profundidad. De ser cierto, la ilusión puede que sólo se mantenga hasta que el equipo se haga lo bastante sensible para hallar sus límites.

“No puedes percibirlo debido a que nada viaja más rápido que la luz”, dice Hogan. “Esta visión holográfica nos da el aspecto que tendría el universo si estuvieses sentado en un fotón”.

No todo el mundo está de acuerdo con esta idea. Sus bases están formadas por matemáticas más que por datos puros, como es habitual en la física teórica. Y aunque un universo holográfico podría responder muchas preguntas sobre la física de los agujeros negros y otras paradojas, se enfrenta con la geometría clásica, que demanda un universo liso, con caminos continuos en el espacio-tiempo.

“Por lo que queremos construir una máquina que sea la medida más sensible jamás realizada del propio espacio-tiempo”, comenta Hogan. “Eso es el holómetro”.

El nombre “holómetro” se usó por primera vez para un dispositivo de investigación creado en el siglo XVII, un “instrumento para tomar todas las medidas, tanto en la Tierra como en los cielos”. Hogan sintió que encajaba bien con la misión de su “interferómetro holográfico”, que actualmente está siendo desarrollado en el mayor laboratorio de láser del Fermilab.

En un interferómetro clásico, desarrollado por primera vez a finales del siglo XIX, un haz láser en un vacío impacta en un espejo conocido como divisor de haz, el cual lo rompe en dos. Los dos haces viajan en ángulos diferentes todo el camino a lo largo de dos tubos de vacío antes de impactar en espejos al final de los mismos y rebotar hacia el divisor.

Dado que la luz en el vacío viaja a velocidad constante, los dos haces debería llegar al espejo exactamente al mismo tiempo, con sus ondas sincronizadas para volver a formar un único haz. Cualquier vibración que interfiera cambiaría la frecuencia de las ondas a lo largo de la distancia viajada. Cuando retornan al divisor, ya no están sincronizadas.

En el holómetro, esta pérdida de sincronización tiene el aspecto de una agitación o vibración que representan movimientos en el propio espacio-tiempo, como la poca claridad de la radio que llega en un ancho de banda muy pequeño.

La precisión del holómetro indica que no tiene que ser grande; con 40 metros de longitud, sólo tiene una centésima parte del tamaño de los actuales interferómetros, los cuales se usan para medir ondas gravitatorias procedentes de agujeros negros y supernovas. Aunque debido a que las frecuencias del espacio-tiempo que mide son tan rápidas, tendrá que ser más preciso en intervalos de tiempo muy cortos, unos siete órdenes de magnitud mejor que cualquier reloj atómico actual.

“Las sacudidas del espacio-tiempo tienen lugar millones de veces por segundo, unas mil veces más de lo que tu oído puede escuchar”, dice el físico experimental del Fermilab Aaron Chou, cuyo laboratorio está desarrollando prototipos para el holómetro. “A la materia no le gusta agitarse a esa velocidad. Podrías escuchar frecuencias gravitatorias con unos auriculares”.

El truco, dice Chou, está en demostrar que las vibraciones no proceden del instrumento. Usando una tecnología similar a la de los auriculares con cancelación de ruido, los sensores externos al instrumento detectan las vibraciones y sacuden el espejo a la misma frecuencia para cancelarlas. Cualquier agitación restante a mayor frecuencia, proponen los investigadores, será prueba de un espacio-tiempo difuso.

“Con los largos brazos del holómetros, estamos aumentando la incertidumbre del espacio-tiempo”, señala Chou.

Al equipo de Hogan le gusta tanto la idea del holómetro que han decidido construir dos. Uno sobre el otro, de forma que las máquinas puedan confirmar las medidas de la otra.

Este mes, han logrado con éxito construir un prototipo de 1 metro del brazo de 40 metros, donde soldarán las partes del primero de los brazos de vacío.

Hogan espera empezar a recopilar datos el próximo año.

“La gente que trata de unir la realidad no tiene datos, sólo un montón de maravillosas matemáticas”, dice Hogan. “La esperanza es que esto les dé algo con lo que trabajar”.


Autor: Sara Reardon
Fecha Original: 20 de octubre de 2010
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Comments (28)

  1. [...] El holómetro de Hogan: Probando la hipótesis de un universo holográfico http://www.cienciakanija.com/2010/10/23/el-holometro-de-hogan-pr…  por likiniano hace 2 segundos [...]

    • Mauricio

      Lo que no me cierra es… Si no existe la nada ¿Qué hay más allá de los confines del universo? y ¿Que había alrededor del punto subatómico de donde nació el big bang?

  2. Bueno esto es novedoso y de comprobarse lo investigado, podría reescribir la historia del Big Bang.

  3. Querido Kanijo, con esta web estás haciendo una labor impagable. Se ha convertido para mí en un lugar imprescindible.
    Gracias de todo corazón.
    Y gracias de todo “cerebro”.
    :o ).

  4. Opino lo mismo que Carlos. En principio parece un experimento muy interesante. Esperemos sus resultados:
    Alejandro Álvarez

  5. [...] (Ver la totalidad del artículo aquí) [...]

  6. Juan

    Una visión radical y muy profunda sobre el concepto de realidad.
    Tus Post son muy interesantes te lo curras mucho.

    Muy Buen articulo.

  7. ¿Qué consecuencias podría tener este descubrimiento si se confirma?

  8. Sagutxo

    Las consecuencias las tienes comentadas en varios artículos anteriores y comentarios subsecuentes que están en esta página. Básicamente, que la realidad que percibimos puede ser bastante distinta del espacio-tiempo real. Una de las dimensiones, el tiempo e incluso la gravedad podrían ser fenómenos emergentes (consecuencia de otros). Esto contribuiría a explicar algunas cosas e impondría una nueva visión de la teoría del Big Bang, la Termodinámica Cuántica y un largo etcétera, todo ello excede este simple comentario. Tienes por la red artículos y comentarios sobre Gerard t´Hooft, Leonard Susskind o Erik Verlinde. Si tal cosa llegar a confirmarse sería una nueva revolución en la Ciencia que nos volvería a mostrar lo sorprendente que es la Naturaleza y lo insignificantes que somos.

    Lo interesante de este artículo es el intento de verificar experimentalmente esta hipótesis, de forma que podamos verificarla y continuar esta vía de investigación o por el contrario descartarla.

    SalU2

    • Sí, he buscado, pero quizá mis conocimientos no son suficientes para poder entender las consecuencias:
      http://www.cienciakanija.com/2009/01/18/nuestro-mundo-puede-ser-un-holograma-gigante/
      http://www.cienciakanija.com/2007/04/02/el-principio-holografico-y-la-teoria-m/
      http://www.cienciakanija.com/2009/02/04/%C2%BFquien-se-preocupa-por-la-cuarta-dimension/
      http://www.cienciakanija.com/2010/04/19/energia-oscura-el-principio-holografico-y-el-ipmu/
      http://www.cienciakanija.com/2009/06/05/universo-oscuro-holografico/
      etc…

      Tampoco pretendo una clase de física particular, tan solo alguna explicación para resolver las dudas que esta investigación (si se confirmara), tendría. Por ejemplo:
      1) ¿Qué significa que vivimos en “un espacio de 2D” y que la tercera es una ilusión? Perdón por mi ingenuidad, pero… ¿significa que realmente sólo hay largo x ancho, y el resto es una proyección? ¿Y el tiempo, entonces, no es otra dimensión?
      2) Si toda la información que describe una imagen en tres dimensiones está codificada en dos dimensiones, ¿podríamos manipularla?
      3) ¿De dónde sale esa “proyección” que daría origen a nuestro universo?
      4) ¿Lo que dijo David Bohm de que “la realidad objetiva no existe. A pesar de su aparente solidez, el universo es en realidad un fantasma, un holograma gigantesco y espléndidamente detallado” podría ser cierto?

      Es tan asombroso este principio holográfico, que sinceramente no alcanzo a entender todas sus implicaciones.

      • Si, es verdad que es asombroso. A mi es algo que me fascina e inquieta, pero hay que ser prudentes puesto que aún no es mas que una hipótesis.

        Yo tampoco tengo unos conocimientos profundos sobre Astrofísica como para sentar cátedra explicando los pormenores del asunto. Bastante trabajo tengo intentando comprederlo yo. Pero si has leído los artículos que citas, y los comentarios relacionados, ya debes tener una idea bastante exacta del asunto. Y, como te dije anteriormente, el propósito de este espacio, que tan amablemente nos cede Manuel, es hacer comentarios. Quizás deberías plantear tus dudas en un foro, como en Astroseti, que es un medio más adecuado para plantear temas con más profundidad y donde encontrarás algunos foreros que son físicos y que seguro disiparán tus dudas actuales… y generarán dudas futuras aún mayores :-)

        Yo te puedo decir que, para medio entender el asunto del principio holográfico, aplicado al Universo, he hecho un largo recorrido. Es el camino que te sugiero y, aunque es largo, es muy divertido. A mi me ha servido para sentirme fascinado por este asunto, desde que por primera vez leí algo al respecto, hace bastantes años, en el Scientific American (edición americana).

        Para entender todo esto medio bien, yo recomiendo primero bregar en profundidad con el concepto de entropía, primero desde el punto de vista de la Termodinámica clásica, luego desde el punto de visto moderno de la Cuántica y la Teoría de la Información.

        Una vez interiorizados estos conceptos, proseguir estudiando los agujeros negros y la radiación Hawking, para llegar al asunto de la entropía de los AN y su relación con la superficie del horizonte de sucesos del AN.

        Por último, darle un vistazo al concepto de Universo observable y el horizonte cósmico para llegar por fin a las propuestas de Hooft y sus nuevos discípulos, junto con los artículos y enlaces que mencionas de Ciencia Kanija, que son el final del camino, junto a teorías recientes de Verlinde y algunos discípulos, o las hipótesis del Profesor Frampton.

        Todo ello se puede comprender con muy poca matemática, aunque profundizar en ello puede ayudar bastante. Pero yo a veces he tenido que volver hacia atrás de nuevo para ir encajando el asunto en un todo global y afianzar algunos conceptos que son muy antiintuitivos, por estar tan alejados de la nuestra realidad cotidiana (eso es válido también para muchos conceptos de la Cuántica que son como un puñetazo a nuestros conceptos de realidad).

        Hay mucha información al respecto en la red, aunque bajo el paraguas de “principio holográfico” se encuentran algunas páginas de New Age y una cuadrilla de pirados que no tienen nada que ver con la Física.

        Aquí tienes algún artículo, por ejemplo del blog de Lubos, un físico de personalidad poco cortés y algo vitriólico, pero que aporta siempre cosas interesantes:

        http://motls.blogspot.com/2010/04/dark-energy-holographic-principle-and.html

        De ser comprobadas en el futuro estas ideas, las conclusiones serían demoledoras para el concepto de realidad que tenemos. El constatar que muchos procesos físicos pueden ser reducidos a meros flujos de información, que algunas cosas tan evidentes para nosotros como un mundo 3+1 dimensiones son una especie de espejismo, o que la gravedad y el tiempo son tan solo los efectos secundarios de procesos termodinámicos cuánticos que gobiernan la maquinaria del Universo, encerrados en una caja negra hasta ahora cerrada para nuestra percepción…. en fin, son cosas que me ponen los pelos de punta (y eso que estoy calvo :-) )

        SalU2

      • Rebuscando por internet he encontrado el artículo de Sicentific American, disponible gratuitamente. Es más, resulta que está publicado en castellano también, Investigación y Ciencia, Temas 43, pero previo pago :-(

        Aquí el enlace:

        http://sufizmveinsan.com/fizik/holographic.html

        Aquí un breve artículo en Astroseti escrita por un despreciable individuo :-) llamado Manuel Herman:

        http://astroseti.org/noticia/1428/El_Principio_Holografico_Teoria_M

        Una entrevista con Verlinde, para abrir boca:

        http://www.eluniverso.com/2010/07/22/1/1128/real-gravedad-un-cientifico-enfrenta-newton.html

        Un artículo algo más académico sobre la base del asunto (información y entropía):

        http://www.iieh.com/index.php/informacion/35-informacion-y-entropia

        Un artículo divulgativo:

        http://www.noticiasdelcosmos.com/2009/01/el-universo-como-un-holograma.html

        SalU2

      • OzzyBulla

        Mi pregunta va por el lado siguiente: ¿no hay un especie de coincidencia entre este tipo de bidimensionalismo las T-Branas de la teoría M, esa especie de paño al que todas las cuerdas están adheridas salvo los gravitones?

  9. Gerardo

    Lo que voy a decir es sin ninguna base matemarica (no las tengo) pero me da la impresion de que el problema para unificar la relatividad y la mecanica cuantica es que en la primera las ecuaciones son continuas y en la segunda hay ecuaciones discretas (las relacionadas con la constante de planck). Tal vez si se descubre que las dimensiones del espacio son tambien discretas (hay un “cuanto de distancia”) las ecuaciones de ambas teorias encajen mejor.

  10. HenryKepler

    Me alegra mucho ver como nuevos físicos se han tomado muy en serio la hipótesis de la cosmología holográfica, realmente es un desarrollo fascinante y que a mi modo de ver constituye la punta de lanza de la física del futuro. La idea ya tiene mas de 50 años de gestada en el maravilloso trabajo del eminente físico David Bohm y su interpretación cuántica del Orden Implicado de los años 50, lamentablemente por su pensamiento pacifista fue perseguido por el Macartismo y sus ideas pasaron al olvido por muchos años, hasta que en los 60 el físico John Stewart Bell las revive, analizando el efecto Einstein-Podolsky-Rossen a la luz de la teoría de las variables ocultas no locales y establece el famoso Teorema de Bell. Esto abre las posibilidades de procesos no locales y transmisión de información hiperluminal, origen de las nuevas ideas de las teorías de información como la de Verlinde y otros.
    Este conjunto de aproximaciones es sintetizado en integrado coherentemente en los años 90 por el escritor y filosofo de la ciencia Michael Talbot en su trabajo “The Holographic Universe” quien basado en las ideas y experimentos de Bohm, Bell, Alain Aspect, y hasta de Karl Pribham, plantea de manera integral la hipótesis de la naturaleza holográfica de los campos implicados de Bohm. Es así, la primera vez que se habla de de la naturaleza holográfica de la realidad.
    Debido a lo complejo del planteamiento y a la multiplicidad de campos que enlaza, el desarrollo de estas ideas ha dejado de ser patrimonio exclusivo de los físicos teóricos y se han sumado especialistas de áreas como la Teoría del caos, la termodinámica de sistemas no lineales que inclusive involucra el estudio de procesos de alta complejidad como los sistemas biológicos y sociales, desembocando en el entendimiento de cosas como por ejemplo: ¿Como un sistema no lineal alejado del equilibrio, no sucumbe termodinámicamente? sino que por el contrario desarrolla nuevas dinámicas auto replicantes, auto organizativas basadas en la acumulación cuántica de información, hasta ahora incomprendidas por la termodinámica tradicional, o en otras palabra la dinámica de la vida.
    Un reciente especialista de teoría de sistemas también filosofo, Ervin Laszlo ha sintetizado aun mas dichas ideas en lo que ha llamado la “Teoría del Campo de Información”, en la que todo se reduce a la existencia de campos holo-cuanticos implicados, origen no-local de las fuerzas y partículas, basados en la información como la única cosa existente en un orden adimensional profundo, esto esta en la misma idea del origen de la gravedad de Verlinde, como diferencia de concentración de información entre dos sistemas.
    Hasta ahora, solo los experimentos de Aspect en los 80´s y otros mas recientes sobre comunicación cuántica superluminal, habían aportado evidencia experimental a las ideas de Bohm, ahora esta nueva generación de físicos experimentales como Craig Hogan del fermilab y sus colegas otean con rigurosidad el tejido del espacio-tiempo basándose en nuevas tecnologías que seguramente con el transcurrir de los años nos traerán sorpresas sobre la naturaleza holográfica del universo.

  11. Gustavo

    Excelente sitio! Siempre lo leo. Felicitaciones Kanijo por el trabajo que te tomás en él!

  12. NIX

    Tengo una pregunta: se dice que un holograma tiene la característica de generar una figurSin embargo esto no es cierto del todo: el holograma surge cuando se proyecta una figura de dos dimensiones sobre un espacio de tres. El holograma por sí mismo no genera las 3 dimensiones.

    Sucede lo mismo con esta teoría?

  13. Alex

    Acabo de descubrir tu pagina, y estoy abrumado, me parece interesante todo lo que estoy leyendo aunque no lo entienda como lo de este articulo que me parece ciencia ficción.

    Voy a seguir leyendo.

    Gracias

  14. [...] las pruebas físicas de un universo holográfico. Para ello, los científicos ingeniaron un “interferómetro holográfico” que detectaría las interferencias en el espacio-tiempo que se infieren de la teoría, pues [...]

  15. [...] las pruebas físicas de un universo holográfico. Para ello, los científicos ingeniaron un “interferómetro holográfico” que detectaría las interferencias en el espacio-tiempo que se infieren de la teoría, pues en [...]

  16. Las cosas no son tan fáciles como pudieran parecer escuchando a los científicos que llevan el desarrollo de estos trabajos, y, en cualquier lugar que mirémos podemos leer y que contestan a la pregunta ¿qué pasará con los holómetros?:

    “Nada, no pasará nada de nada. El “holómetro” de Craig Hogan (una variante del experimento de Michelson-Morley) estudiará una propiedad predicha por ciertas variantes del principio holográfico que contradicen la relatividad especial de Einstein, pero hay muchas variantes de dicho principio que no la contradicen. Si el experimento de Hogan no detecta nada de nada, como creen que pasará la mayoría de los expertos, nada sabremos sobre la validez del principio holográfico, será tan válido o tan falso como si este experimento nunca se hubiese realizado.

    El problema es que esto no lo sabe todo el mundo; se está creando un circo mediático alrededor de la figura de Hogan, como en su día se creó alrededor de Garrett Lisi y su teoría de todo excepcionalmente simple basada en E8 (ahora resulta que Lisi presentará un concurso de TV en EE.UU.). Mucha gente, cuando Hogan fracase, dirá que ha fracasado el principio holográfico. Craso error según los expertos, pero los periodistas, que leen Scientific American (o Investigación y Ciencia), no son expertos y no tienen por qué saberlo. Los periodistas que han leído que Hogan es la “leche” (como lo leyeron con Lisi), escribirán artículos en la prensa afirmando que se ha demostrado que el principio holográfico es falso como lo fue la idea del éter en el s. XIX, encumbrando a Hogan a la altura de los mismísimos Michelson y Morley. ¿Eres periodista y lees mis palabras? Por favor, recuérdalas.

    El “holómetro” de Hogan no nos dirá nada sobre el principio holográfico, nada de nada. ¡Francis, qué te pasa que repites tantas veces “nada de nada”! Perdona, estimado lector de este blog, pero lo que quiero es que los pocos periodistas que lean esto se lo graben bien en sus recuerdos: “nada de nada.”

    Estamos intentándolo todo por saber sobre muchas cuestiones que esperamos que estén ahí pero… ¿estarán? Ondas gravitatorias, universos holográficos, bosones dadores de masa, materia que no emite radiación…

    Lo dicho: “La vida es tan corta que sólo tenemos tiempo para ser aprendices!

    Saludos amigos.

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