Información y universo holográfico

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La teoría del universo holográfico afirma que una de las tres dimensiones espaciales en que vivimos es una ilusión. En realidad, cualquier dimensión es una ilusión, porque el número de dimensiones de la realidad, según esta teoría, depende de la perspectiva.

En una realidad de tres dimensiones espaciales, las leyes de la física describen una realidad diferente a otras con más o menos dimensiones y con distintas leyes naturales; pero todas ellas son equivalentes; se podría escoger cualquiera de los sistemas de leyes naturales de cualquiera de las realidades y ninguna sería más cierta que otra. Es decir, hay una misma realidad de fondo que las unifica. Esa realidad de fondo es la información; materia y energía son accesorias, manifestaciones, síntomas de una esencia última.

La cantidad de información que puede caber en una región del espacio-tiempo o en un trozo de materia está limitada por sus dimensiones físicas. En 1948, Claude E. Shannon formuló la teoría formal de la información, y señaló la entropía como medida de la misma: la entropía de un mensaje es el número de bits necesarios para codificarlo. No se refiere al valor de la información, que depende del contexto, sino a su cantidad.

Información es distinción. Un bit es una unidad de información porque distingue dos estados posibles; si no pudiera distinguirse entre 1 y 0 no habría información. De igual modo, si un conjunto de bits presentan la misma disposición que otro conjunto de bits, no hay obviamente distinción, un mensaje idéntico a otro no aporta información, es redundante.

El concepto de entropía en la teoría de la información es el mismo que en termodinámica. En 1877, Boltzmann se refirió a la entropía como el número de estados en que pueden estar las partículas de un trozo de materia de modo que este trozo siga pareciendo el mismo desde una perspectiva macroscópica. Por ejemplo, un sólido tiene menos entropía que un líquido, y cualquiera de ellos tiene menos entropía que un gas, pues la libertad de movimiento de las partículas es mayor de un estado a otro.

La diferencia en el empleo y medida de las entropías de Shannon y de Boltzmann se debe a que, en termodinámica, la entropía depende de todos los estados posibles en que se disponen los miles de millones de partículas que conforman un trozo de materia, mientras que en la teoría de la información es una abstracción que se aplica arbitrariamente a cualquier cantidad de materia: un transistor es un trozo de silicio al que se ha considerado un todo, independientemente del número de átomos que lo formen, y al que se han otorgado dos valores de entropía, 1 y 0, según esté en un estado dado o en otro.

Conforme la materia empleada para codificar información sea menor, se acercará a la entropía termodinámica. Por ejemplo, al almacenar un bit en una molécula, como el ADN; o, más allá, al almacenarlo en un átomo –un bit por molécula, luego un bit por átomo—, aumenta la cantidad de entropía de Shannon por espacio cúbico, reduciendo así su diferencia con los niveles de la entropía termodinámica en ese mismo espacio: la diferencia entre lo natural y lo artificial se desvanece. Es por esta razón que la inteligencia artificial y la realidad virtual dejan de ser, cada día que pasa, un poquito menos artificial y virtual.

Pero para lograr una identificación completa, habría que ir más allá, habría que almacenar un bit en un electrón, o en un protón, o más allá, en quarks; y aún más allá, habría que superar los límites de la materia y codificar la longitud de Planck, la unidad mínima del espacio-tiempo, cuyo tamaño es 10^-35 centímetros. En ese punto, la entropía de un sistema de información sería exactamente la misma que la entropía del universo; un mapa del mismo tamaño que el territorio al que representa.

(Imagen: “Investigación y Ciencia”, enero 2006)

Y aquí es donde aparece la teoría del universo holográfico y nos muestra el mismo camino en sentido inverso al de la teoría de la información, pues explica que la escala de Planck está efectivamente codificada y almacena la información por la cual existe la realidad que conocemos; no sólo la materia, sino también el espacio-tiempo conocido resultan de los bits que se albergan en las longitudes de Planck. Pero el principio holográfico dice que la información contenida en un volumen equivale a la información contenida en una superficie plana. En palabras de Leonard Susskind:

Podemos imaginar un objeto como tal, inmerso en el seno del espacio, o bien como un amasijo de información compleja y entreverada sobre la frontera que envuelve a ese espacio. Podemos proceder de una manera o de la otra, pero no de ambas a la vez.

La información almacenada por el universo de tres dimensiones espaciales es equivalente a la información almacenada en un universo de dos dimensiones con distintas leyes. Por ejemplo,  uno de los grandes problemas que resolvería la teoría del universo holográfico es el de la gravedad: todos los fenómenos físicos se describen en términos de la mécanica cuántica, salvo la gravedad. De acuerdo a algunos físicos, como Juan Maldacena, la gravedad no es una fuerza fundamental como el electromagnetismo y las fuerzas nucleares, sino un aspecto emergente en la realidad de tres dimensiones espaciales, de modo que nuestro universo sería idéntico a otro universo bidimensional en el que no actuara la gravedad. Afirma Susskind:

Una buena parte de la comunidad de físicos ha abandonado la pretensión de explicar nuestro universo como si fuera el único posible desde un punto de vista matemático. Hoy en día, el multiverso es lo único que nos queda.

A este respecto, si la teoría de la inflación cósmica es acertada, el multiverso no sólo ofrece un paisaje muy variado, sino que abre las puertas al concepto de infinito como realidad, y eso es definitivamente  incomprensible para la razón.

Ambas teorías, holograma y multiverso, ponen en jaque el tradicional hacer científico. Como se dice en alguna otra parte, quedaría reducido al rango de parte meteorológico; no sólo habría que cuestionarse la realidad, sino la manera en que, a día de hoy, se emplea la mente para conocer.

La Física amenaza con destrozar el malogrado reinado de la razón y exige un pensamiento que se sacuda su pesada inclinación dogmática. Al llegar a ciertos límites, tendrá que colaborar con filosofías en que se incluya el Ser, como dice el filósofo chileno Cristóbal Holzapfel en el artículo recién enlazado.

Mientras tanto,  lo único que queda es un puñado de bits en busca del mejor creador de mitos consoladores.