sábado, 5 de julio de 2014

Sobre la entropía, los multiversos y multidimensiones

La entropía es la cantidad de "microestados" que tiene un "macroestado", esto multiplicado por una constante y aplicado logaritmo.
Los macroestados son las descripciones "macro" que podemos darle a un sistema, como la temperatura o presión de un gas, el color de una película, etc.
Los microestados son los estados de cada "partícula" que conforma el sistema, como la posición, velocidad de cada átomo o molécula de un gas, o como los píxeles de una pantalla.
La entropía de un televisor mostrando la pantalla naranja serían los colores de cada píxel, que en el caso del naranja serían amarillos y rojos en un cierto "orden".
Esa última palabra es clave, ya que se define el orden como la cantidad de microestados posibles que pueden dar un macroestado dado, es decir que a mayor entropía más combinaciones hay de microestados y por lo tanto el sistema tiene mayor "desorden". Un sistema ordenado es el cual tiene muy pocas combinaciones de microestados (colores de los píxeles) vs el macroestado (la imagen en el televisor).
¿Por qué digo esto? Bueno, vamos de a poco.
La entropía depende del volumen del sistema, es decir que si tenemos un gas en un globo grande, tendrá más "desorden" o entropía que el mismo gas en un globo más pequeño, porque claro, hay menos combinaciones en un globo más pequeño que en uno grande (donde para cada partícula de gas hay más posibles microestados como por ejemplo las posiciones de cada átomo).
El problema es el siguiente: Se ha probado que la entropía de un agujero negro no depende del volumen del mismo, sino del área de su horizonte de eventos (el punto donde nada escapa, o la "cáscara" del agujero negro). Esto podría significar que los microestados del agujero negro se pueden describir sólo en dos dimensiones, no en 3.
Esto llevó a pensar que en realidad los agujeros negros son un "traspaso" a las dos dimensiones.
Luego apareció la "dualidad" en la física. La dualidad dice que las teorías físicas de un universo de "D" dimensiones, son perfectamente traspasables a un universo de "D-1" dimensiones, aunque no tengan específicamente las mismas leyes.
Esto significa que podemos explicar cosas como la gravedad en universos de dos dimensiones, donde no existen las leyes de newton. Esto funciona en las fórmulas, es decir las matemáticas coinciden, pero aún no se ha podido probar experimentalmente (por la simple razón que es "difícil" crear experimentalmente un microuniverso que funcione en 2 dimensiones)
Un caso es la explicación de la gravedad a un universo de cuerdas de 2D, donde se puede hacer un traspaso entre la gravedad y la teoría de gauge.
A esto se le llama un "holograma" o teoría holográfica, ya que dice que podemos definir todo un universo 3d en uno 2d.
Ahora viene lo hermoso: Varios científicos creen que en los agujeros negros en realidad se están creando realidades 2d, Y que en realidad nuestro universo es un agujero negro de un universo 4d que estalló, y que el universo en el cual vivimos no es más que una "parte" de un universo 4d.
Creen que el bigbang en realidad fue una supernova en un universo 4d que estalló, y que una parte de los restos quedó como nuestro universo, y que vivimos "dentro" de un universo 4d.
Yendo más allá, la teoría de las cuerdas, que es la candidata a ser la "teoría del todo", es decirla teoría con la cual se puede explicar toda la física, dice que el universo tiene en realidad 11 dimensiones (10 más el tiempo), frente a lo cual dicen que nuestro universo tiene 4 dimensiones solamente (3 espacio y 1 tiempo) porque las restantes se "compactaron" y por lo tanto desaparecieron virtualmente en el big bang.
El problema con todas estas teorías es que no se han podido comprobar. Algunas tienen comprobación teórica matemática, como la holografía en algunos casos (como el descrito de gravedad-gauge), pero no experimentos. Otras teorías como la de las cuerdas aún no tiene solución matemática, pues como dicen es la teoría del futuro pero en el presente, ya que aún no se han descubierto las herramientas matemáticas suficientes para resolver las ecuaciones. Ya han resuelto las ecuaciones de la teoría de las cuerdas para 2 dimensiones, pero el cálculo en más dimensiones es tan endiabladamente difícil que nadie ha podido hacerlo.

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