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Un físico la toma contra la gravedad

Posted by keithcoors_00 en 15 julio, 2010

Si un basquetbolista mete una canasta, no es por suerte ni por práctica, es por la gravedad.

Anónimo



Desde el NY Times
Por Dennis Overbye
Traducción: KC



Es difícil imaginar un aspecto más fundamental y omnipresente de la vida en la Tierra que la gravedad, desde el primer momento en que dimos un paso y caímos sobre nuestro empañalado trasero al lento y terminal hundimiento de la carne, los huesos y los sueños.


Pero ¿y si todo es una ilusión, una especie de volante cósmico, o un efecto secundario de algo más que está sucediendo en niveles más profundos de la realidad?


Es lo que dice Erik Verlinde, de 48 años, un respetado teórico de cuerdas y profesor de física en la Universidad de Amsterdam, cuyo argumento de que la gravedad es en realidad una ilusión ha causado un constante alboroto entre los físicos, o por lo menos entre los que dicen entenderlo. Invirtiendo la lógica imperante en 300 años de ciencia, argumentó en un artículo reciente, titulado “Sobre el origen de la gravedad y las Leyes de Newton”, que la gravedad es una consecuencia de las venerables leyes de la termodinámica, que describen el comportamiento del calor y los gases (ver artículo completo en formato pdf aquí: http://documentosdeahuramazdah.wordpress.com/2010/07/15/sobre-el-origen-de-la-gravedad-y-las-leyes-de-newton/).


“Para mí, la gravedad no existe,” dijo el Dr. Verlinde, quien estuvo recientemente en los Estados Unidos para explicar su artículo. No es que él no sea capaz de caerse, pero el doctor Verlinde está entre un número de físicos que afirman que la ciencia ha estado buscando en la gravedad en forma equivocada y que hay algo más básico, a partir de la cual la gravedad “emerge”, así como los mercados de valores surgen de la conducta colectiva de los inversores individuales o cómo la elasticidad surge de la mecánica de los átomos.


Observando a la gravedad de este punto de vista, dicen, podría arrojarse luz sobre algunas de las desconcertantes cuestiones cósmicas del día, como la energía oscura, una especie de antigravedad que parece estar acelerando la expansión del universo, o la materia oscura que se supone necesaria para mantener unidas a las galaxias.


El argumento del Dr. Verlinde se torna en algo que podríamos llamar la teoría del “mal día del cabello” de la gravedad.


Es algo parecido a esto: tu cabello se esponja en el calor y la humedad, porque hay más maneras para que tu cabello esté doblado que para estar liso y lacio, y a la naturaleza le gustan las opciones. Así que se necesita una fuerza para poner el pelo liso y eliminar las opciones de la naturaleza. Olvídate de espacios curvos o la atracción fantasmal a distancia descrita por las ecuaciones de Isaac Newton lo suficientemente bien como para hacernos navegar entre los anillos de Saturno, la fuerza que llamamos gravedad es simplemente un subproducto de la propensión de la naturaleza al máximo desorden.


Algunos de los mejores físicos del mundo dicen que no entienden el trabajo del Dr. Verlinde, y muchos son simples escépticos. Pero algunos de los físicos dicen que él mismo ha proporcionado una nueva perspectiva sobre algunas de las interrogantes más profundas de la ciencia, a saber, por qué el espacio, el tiempo y la gravedad existen en absoluto – aunque él aún no las ha contestado.


“Algunas personas han dicho que no puede estar en lo cierto, otros que está bien y que ya se sabía – que es justo y profundo, correcto y trivial”, dijo Andrew Strominger, un teórico de cuerdas en Harvard.


“Lo que se tiene que decir”, prosiguió, “es que ha inspirado muchas discusiones interesantes. Es simplemente una colección muy interesante de ideas que afectan a las cosas que con más profundidad no entendemos acerca de nuestro universo. Es por eso que me gustó. “


El Dr. Verlinde no es un candidato obvio para ir a profundidad en las discusiones. Él y su hermano Herman, profesor de Princeton, son célebres gemelos más conocidos por su dominio de las duras matemáticas de la teoría de las cuerdas, que para los revuelos filosóficos.


Nacidos en Woudenberg, en los Países Bajos, en 1962, los hermanos se inspiraron en forma temprana en un par de programas de televisión de la década de 1970 sobre la física de partículas y agujeros negros. “Fui capturado por completo”, recordó el Dr. Verlinde. Él y su hermano obtuvieron sus doctorados de la Universidad de Utrecht a la par en 1988 y luego fueron a Princeton, Erik al Instituto de Estudios Avanzados y Herman a la universidad. Después de rebotar atrás y adelante a través del Atlántico, obtuvieron la plaza en Princeton. Y se casaron y se divorciaron. Erik dejó Princeton por Amsterdam para estar cerca de sus hijos.


Hizo su primer gran revuelo como estudiante graduado cuando inventó el Álgebra Verlinde y la fórmula Verlinde, que son importantes en la teoría de cuerdas, la llamada teoría de todo, que postula que el mundo está hecho de diminutas cuerdas retorciéndose.


Uno podría preguntarse por qué un teórico de cuerdas está interesado en las ecuaciones de Newton. Después de todo Newton fue anulado hace un siglo por Albert Einstein, quien explicó la gravedad como deformaciones en la geometría del espacio-tiempo, explicación que, a su vez, algunos teóricos afirman podría ser objeto de sanción por la teoría de cuerdas.


En los últimos 30 años la gravedad ha sido “desnudada”, en palabras del Dr. Verlinde, como una fuerza fundamental.


Este “desnudamiento” comenzó en el decenio de 1970 con el descubrimiento por Jacob Bekenstein de la Universidad Hebrea de Jerusalén y Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge, entre otros, de una misteriosa conexión entre los agujeros negros y la termodinámica, que culminó en el descubrimiento de Hawking en 1974 de que cuando los efectos cuánticos se tienen en cuenta los agujeros negros brillaban y explotaban con el tiempo.


En un provocativo cálculo de 1995, Ted Jacobson, un teórico de la Universidad de Maryland, mostró que, dadas algunas de estas ideas holográficas, las ecuaciones de Einstein de la relatividad general son sólo otra forma de enunciar las leyes de la termodinámica.


Los agujeros negros en explosión (al menos en teoría, porque ninguno ha sido observado explotando) encendió una nueva rareza de la naturaleza. Los agujeros negros, en efecto, son los hologramas – como las imágenes en 3-D que se ven en las tarjetas bancarias. Toda la información acerca de lo que se ha perdido dentro de ellos está codificada en sus superficies. Los físicos se han estado preguntando desde entonces cómo este “principio holográfico” – que todos somos tal vez sólo sombras en una pared distante – se aplica al universo y de dónde vino.


En un sorprendente ejemplo de un universo holográfico, Juan Maldacena, del Instituto de Estudios Avanzados construyó un modelo matemático de una universo tipo “lata de sopa”, donde lo que pasó dentro de la lata, entre ellas la gravedad, está codificada en la etiqueta en la parte exterior de la lata , donde no hay gravedad, así como una dimensión espacial menos. Si las dimensiones no importan y no importa la gravedad, ¿qué puede serlo real?


Lee Smolin, un teórico de la gravedad cuántica en el Instituto Perimeter de Física Teórica, llamó al  trabajo del Dr. Jacobson “uno de los artículos más importantes de los últimos 20 años”.


Sin embargo, recibió poca atención en un primer momento, dijo Thanu Padmanabhan del Centro Interuniversitario para la Astronomía y Astrofísica en Pune, India, quien ha tomado el tema de “gravedad emergente” en varios artículos durante los últimos años. El Dr. Padmanabhan, dijo que la conexión a la termodinámica fue más profunda que sólo las ecuaciones de Einstein con otras teorías de la gravedad. “La gravedad”, dijo recientemente en una charla en el Perimeter Institute, “es el límite termodinámico de la mecánica estadística de átomos del espacio-tiempo”.


El Dr. Verlinde dijo que había leído el trabajo del Dr. Jacobson muchas veces en los últimos años pero que nadie parecía haber entendido el mensaje. La gente todavía habla de la gravedad como una fuerza fundamental. “Está claro que tenemos que tomar en serio estas analogías, pero de alguna manera nadie lo hace”, se quejó.


Su artículo, publicado en el archivo de física en enero, se parece al del Dr. Jacobson en muchos aspectos, pero el Dr. Verlinde se encrispa cuando la gente dice que él ha no ha añadido nada nuevo al análisis del Dr. Jacobson. Lo que es nuevo, dijo, es la idea de que las diferencias en entropía puede ser el mecanismo que impulsa la gravedad, que la gravedad es, según sus palabras una fuerza “entrópica”.


Esa inspiración le llegó gracias a un ladrón.


Cuando estaba a punto de regresar a casa de unas vacaciones en el sur de Francia el verano pasado, un ladrón irrumpió en su habitación y le robó su laptop, sus llaves, su pasaporte, todo. “Tuve que quedarme una semana más”, dijo, “y tuve esta idea.”


Hasta la playa, su hermano recibió una serie de mensajes de correo electrónico diciendo primero que tenía que quedarse más tiempo, después que había una nueva idea y, finalmente, el tercer día, que él sabía cómo derivar las leyes de Newton de los primeros principios, momento en el que Herman pensó: “¿Qué está pasando aquí? ¿Qué ha estado bebiendo mi hermano? “


Cuando hablaron al día siguiente todo tenía más sentido, por lo menos para Herman. “Es interesante”, dijo Herman-, “cólo el cambio en un plan puede llevar a pensamientos diferentes. “


Pensemos en el universo como una caja de fichas de scrabble. Sólo hay una manera de tener la letras dispuestas para explicar el discurso de Gettysburg, pero un número astronómico de formas para explicar cualquier tontería. Agitando la caja se tiende a alcanzar una tontería, el desorden aumenta y se pierde la información mientras las fichas se revuelven hacia su configuración más probable. ¿Podría ser esto la gravedad?


Como una metáfora de cómo funcionaría esto, el Dr. Verlinde utilizó el ejemplo de un polímero – una cadena de ADN, por ejemplo, fideos o un cabello – haciendo un rizo. “Me tomó dos meses para entender los polímeros”, dijo.


El documento resultante, como el propio Dr. Verlinde admite, es un poco vago. “Esta no es la base de una teoría”, explicó el Dr. Verlinde. “No pretendo que se trata de una teoría. Las personas deben leer las palabras que estoy diciendo sin prestar detalle a las ecuaciones. “


Dr. Padmanabhan dijo que podía ver poca diferencia entre el Dr. Verlinde y los documentos del Dr. Jacobson y que el nuevo elemento de una fuerza entrópica carecía de rigor matemático. “Dudo que estas ideas resistirán el paso del tiempo”, escribió en un mensaje de correo electrónico desde la India. El Dr. Jacobson dijo que no podía tener sentido.



John Schwarz, del Instituto de Tecnología de California, uno de los padres de la teoría de cuerdas, dijo que el documento era “muy provocativo.” Dr. Smolin la llamó, “muy interesante y también muy incompleto”.

En un taller en Texas en la primavera, a Rafael Bousso de la Universidad de California, en Berkeley, se le pidió que liderease una discusión sobre el artículo. “El resultado final fue que todos los demás no lo entendían bien, incluidas las personas que en un principio pensaron que tenía algún sentido para ellos”, dijo en un mensaje de correo electrónico.

“En cualquier caso, el artículo de Erik ha llamó la atención sobre lo que es realmente una pregunta profunda e importante, y eso es algo bueno”, continuó el Dr. Bousso, “Simplemente no creo que sepamos mejor cómo funciona realmente después del artículo de Erik. Hay un montón de artículos de seguimiento, pero a diferencia de Erik, sus autores ni siquiera entienden el problema “.


Los hermanos Verlinde ahora están tratando de retomar estas ideas en términos más técnicos dentro de la teoría de cuerdas, y Erik ha estado un poco en el camino, viajando en mayo al Perimeter Institute y la Universidad Stony Brook en Long Island, haciendo campaña para el fin de la gravedad. Michael Douglas, profesor de la Stony Brook, describió el trabajo del Dr. Verlinde como “un conjunto de ideas que resuenan con la comunidad”, agregando que “todo el mundo está esperando ver si esto puede hacerse más preciso”.  Hasta entonces, el jurado de pares del Dr. Verlinde todavía estará fuera.


Durante el almuerzo en Nueva York, el Dr. Verlinde meditó sobre su experiencia de los últimos seis meses. Dijo que se había entregado sólo a su intuición. “Cuando esta idea se me ocurrió, yo estaba muy emocionado e incluso eufórico”, dijo el Dr. Verlinde. “No es a menudo que uno tiene la oportunidad de decir algo nuevo acerca de las leyes de Newton. No veo de inmediato que esté equivocado. Eso es suficiente para seguir adelante”.


Dijo que los amigos lo habían animado a llegar hasta el fondo y que no se arrepentía. “Si se demuestra que estoy equivocado, algo se habrá aprendido de todos modos. Haciendo caso omiso de que hubiera sido lo peor”.


Al día siguiente el Dr. Verlinde dio una charla de carácter más técnico a un grupo de físicos de la ciudad. Recordó que alguien le había dicho el otro día que la historia en desarrollo de la gravedad era como el traje nuevo del emperador.


“Hemos sabido durante mucho tiempo la gravedad no existe”, dijo el Dr. Verlinde, “Es tiempo de gritarlo”.
Imagen: Elwood H. Smith

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