¿Y si el Universo fuera un holograma y conspira para que no te des cuenta?

El mensaje de SPAM de hoy se pretende que sea una especie de catarsis, por un seminario en el que quería participar y al que tuve que declinar a última hora. A propósito del tema del seminario y de la emergencia que me impidió asistir, un conspiranóico diría que el propio universo conspira para que la entropía no disminuya. El texto a continuación versa sobre temas que parecen de locos, pero que han venido ganando relevancia entre la comunidad científica internacional. Así que parodiando un meme que estuvo de moda hace poco tiempo, querido lector: Agárrese a su asiento, porque en los próximos párrafos le voy a mostrar lo que pueden hacer la frustración y el insomnio, combinados con la cerveza y mi tendencia natural a botarle corriente a temas inocuos.

Vayan por delante un par de advertencias. La primera es que el texto no pretende cerrar nada. Si alguien me pregunta por mi afición a escribir, diré sacando pecho que me precio de ser ensayista. Esto no es un ensayo, y no tengo una posición definida sobre los temas que voy a tratar a continuación. Como buen profesor, me he vuelto experto en formular preguntas, no en dar soluciones. La segunda advertencia puede llegar a ser obvia en este punto. Varios de los temas tratados adelante implican cierto rigor científico, pero la intención de este servidor es tratarlos de una manera un poco más ligera. Es decir, si quien aborde este mensaje de SPAM espera encontrar un tratado formal sobre el asunto de la Entropía, la Teoría de Cuerdas o el Efecto Holográfico, quizás sea mejor abandonar la lectura en este punto, que sentir el vacío y la decepción después de terminarla.

La cosa con estos temas ha tomado tanto vuelo, que hay quienes afirman directamente que no vivimos en un universo “real”, sino que hacemos parte de una simulación, organizada por algún ente que tiene a disposición recursos computacionales y tecnológicos ilimitados. Las simulaciones son más efectivas en la medida que se sientan cada vez más reales. A lo Dostoievski, quien afirmaba que la mejor cárcel es aquella en la que los presos no se dan cuenta que están encerrados, la simulación perfecta es aquella en la que los sujetos simulados crean que viven en la realidad. Y aunque estas afirmaciones estilo Matrix pueden provocar rechazo o desdén, lo cierto es que cada vez hay más gente seria considerándolas.

En el año 2003 un filósofo de apellido Bostrom postuló unas ideas inquietantes sobre el asunto del universo simulado, usando solamente la lógica. Bostrom formuló varias situaciones hipotéticas y excluyentes, y luego desarrolló una discusión sobre la probabilidad de que cada una de estas situaciones sea cierta. La primera opción es que nuestra civilización se extinga antes de tener siquiera la posibilidad de implementar simulaciones tan complejas y realistas como la que supuestamente estamos experimentando. La Ley de Moore (que se ha venido cumpliendo de manera más o menos precisa) anticipa un crecimiento exponencial en las capacidades de cálculo de nuestros computadores. Si esta primera opción es cierta, la debacle de la raza humana se viene más pronto que tarde. La segunda opción es que nuestra raza desarrolle las capacidades técnicas necesarias para adelantar las simulaciones del universo, pero que no tenga interés en implementarlas. Visto lo visto en el mundo actual, las aguas no parecen fluir por ese camino. Hoy en día tenemos simuladores para cuanta cosa se nos ocurra, y los mejoramos de forma incremental y continua. Las redes sociales y plataformas como la de Los Sims, son un botón de muestra de nuestro interés por simular incluso la realidad y las interacciones humanas. La última opción en esta triada incómoda de Bostrom es que logremos la capacidad técnica y que estemos dispuestos a desarrollar las recreaciones de nuestro universo. En ese caso, seguro que habría muchos intentos de simulación, lo que le deja poca probabilidad a que este universo, precisamente este en el que Usted y yo nos estamos comunicando por medios electrónicos, sea el universo real. Sería mucho más probable que seamos parte de alguna simulación corrida por nuestros descendientes en el futuro.

Dejando a un lado cuestiones filosóficas espesas (y que algunos catalogamos de circulares), Carl Sagan analiza muy elocuentemente nuestra tendencia natural a buscarle patrones y orden a todo lo que nos rodea. Cuando esa propensión se pone en el contexto de un mundo caótico (donde el caos tiende a aumentar constantemente), tenemos situaciones en las que alguien mira al cielo estrellado y ve osos y caballos alados, o personas que ven figuras reconocibles en una tostada o en una mancha de humedad. Yo no podría hacerlo distinto y he dividido el tema en tres elementos principales, tratando desesperadamente de darle lógica a un tema que me desborda. Lo bueno de esta taxonomía es que cada uno de estos elementos va creciendo en complejidad (por lo menos para mí) a medida que se va presentando, de modo que Usted, amable lector, puede abandonar el texto a discreción ante el primer asomo de aburrimiento. Lo de la catarsis al principio del mensaje no era mentira, aunque lo que realmente me aflige es estarle perdiendo tiempo a cuestiones que no le aportan mucho a mi trabajo. Así que si en vez de por aburrimiento, el abandono ocurre porque Usted no se quiere dejar arrastrar al puerco círculo de la procrastinación, le absuelvo de todo pecado. Luego me puede decir que mi mensaje estuvo “bueno” o “interesante”, y como dicen Los Rodriguez, simplemente la mano nos damos.

 

Las leyes amañadas

Stephen King cuenta en The Shawnshank Redepmtion, que después de algún tiempo, todos los presos condenados le echan la culpa de la condena a su abogado. El otro escape es quejarse y atribuir la condena a leyes injustas. Esta pose del quejoso, es la que pretendo asumir a continuación. Parece ser que las leyes de nuestro universo y las de nuestra propia ciencia hubieran sido concebidas específicamente para impedirnos saber ciertas cosas, al punto que otro Stephen famoso, Hawking, llega a preguntarse de forma lastimera si algún día llegaremos a conocer los detalles fundamentales sobre el origen y el funcionamiento de todo lo que nos rodea. Hawking dice que podemos estar impedidos por muchas razones, como el hecho de estar atrapados en una percepción limitada a unas pocas dimensiones físicas. Hago notar las referencias repetidas a la cárcel, las condenas y al hecho de estar atrapados, y reitero que un universo que no se deja conocer del todo, resulta muy conveniente en una simulación en la que participan entes pensantes.

Un ejemplo de estas leyes amañadas es el asunto de la constante expansión del universo, que combinado con la limitación para cualquier partícula o incluso para la información, de no poder viajar más rápido que cierto límite, implica que arrancamos perdiendo en el intento por conocer nuestro universo. Si tuviéramos la tecnología para emprender un viaje intergaláctico el día de hoy, ya hay buena parte del universo observable que no podremos alcanzar nunca, y ni qué decir de la parte no observable o de sus límites. Con el tema de la Entropía sucede algo parecido. Un universo en el que el la energía tiende a estar cada vez más desorganizada, hace que los viajes largos sean demasiado costosos. Si tuviéramos la forma de generar energía de forma espontánea, o al menos de conservarla de forma razonablemente eficiente, hace rato habríamos emprendido viajes  a otras estrellas.

Otra de esas leyes que parecen muy convenientes para la teoría del simulador es el Principio de Incertidumbre, que haciendo un resumen atrevido viene a decir que por muy avanzada que sea nuestra tecnología, nunca podremos tener ninguna medida libre de error. Este principio es especialmente importante cuando las dimensiones de la medida en cuestión son bastante pequeñas, de modo que si por un lado estamos impedidos para explorar aquello que está a grandes distancias, Heisenberg nos puso talanquera también para conocer los detalles de lo que ocurre a muy pequeña escala.

Finalmente, pero no menos importante, están las limitaciones de nuestra propia ciencia. El método científico nos ha impulsado mucho en los últimos siglos, pero ciertamente se queda corto. En el enfoque positivista de la investigación, la verdad siempre será susceptible de ser conocida. Pero esto es solo un enfoque. Aquellos que estamos familiarizados con estos procesos sabemos que una investigación puede llevar a resultados contradictorios o incompletos. Para los que buscan una explicación más formal, recomiendo el Principio de Incompletitud de Kurt Gödel, que dicta que todo sistema axiomático (la física, las matemáticas y todas las ciencias “duras” clasifican como axiomáticas) es o bien inconsistente o incompleto. El teorema de Gödel dio origen a enfoques heurísticos y a áreas como el de la lógica difusa, pero también nos deja con los pantalones abajo, y pone en evidencia la imperfección de la herramienta de la que disponemos para conocer el universo.

 

Shannon, Renyi, Azimov y las entropías

Cuando uno busca el tema de la Entropía en Wikipedia, aparece un texto aclaratorio con respecto a que también existe un concepto llamado igual en la Teoría de la Información. De hecho mi primer contacto con las entropías fue por el lado del procesamiento de señales y los métodos de compresión. Luego habría de usar ese mismo concepto en mi doctorado para cuantificar qué tan perdido está un algoritmo de búsqueda, y hace poco me enteré que hubo otros intentos aparte del de Shannon por medir la cantidad de información, uno de ellos formulado por un matemático de apellido Renyi.

Shannon sostenía que la cantidad de información que lleva un mensaje es directamente proporcional a su incertidumbre. Si uno conoce exactamente y sin ambigüedades el contenido un mensaje que está por llegar, la llegada del mensaje en sí no aporta ningún tipo de información nueva.  En cambio, si el mensaje es completamente inesperado o incierto, la cantidad de información obtenida es mucho mayor. Por eso es que se considera que hay mucha menos información en el hecho de saber que el agua moja, que en conocer los números de la lotería de la próxima semana. La medida de la Entropía en este contexto cuantifica que tan desordenada está la información de una fuente.

Tengo una amiga que me dice que Shannon la embarró poniéndole “Entropía” a su medida de incertidumbre o aleatoriedad para una fuente información discreta. Le voy a llevar la contraria diciendo que el nombre me parece de lo más apropiado. De hecho, la Entropía de la termodinámica se define como la cantidad de desorden que exhiben materia y energía en un espacio cerrado. Shannon propuso el bit como medida de cantidad de información en su formulación, y para explicar el Efecto Holográfico (que se verá en el último inciso de este mensaje de SPAM eterno), los físicos modernos están hablando del Nap, como una medida de la cantidad de información necesaria para reconstruir un porción cerrada del universo, en términos de materia y energía.

Quizás el mejor ejemplo de la frontera difusa entre los conceptos de entropía, sea “La última pregunta” de Isaac Azimov, que los presenta de manera magistral. Hago notar la sospechosa similitud entre un concepto que tiene que ver con las bases mismas del funcionamiento del universo, y un concepto tomado de la informática. No me resisto a decir en este punto que por el lado de la ciencia ficción ya hay una respuesta para la pregunta del universo, la vida y todo lo demás, aunque resulte tan inútil como desconcertante: 42.

 

Lo que dice la ciencia moderna

Hay dos vertientes de la ciencia en la actualidad que parecen apuntar independientemente al hecho que nuestro universo es una proyección holográfica. En primer lugar, los científicos se están cuestionando sobre si las dimensiones espaciales de nuestro universo están cuantizadas, al igual que la energía y otras medidas importantes. Esto significaría que al hacer un zoom arbitrariamente grande con un microscopio hipotético súper potente, llegaría un punto en el que veríamos una especie de pixeles tridimensionales, al estilo de los pixeles que se pueden ver en una pantalla digital. Demostrar que las dimensiones físicas de nuestro universo están cuantizadas, sería la antesala de Matrix, tanto sintáctica como metafóricamente.

La segunda explicación es todavía más truculenta. Para explicar la bobadita del escape de la información de un agujero negro, los físicos han desarrollado el concepto del Efecto Holográfico. Según este efecto, una región cerrada del espacio se puede reconstruir sin ningún tipo de error si se tiene la cantidad suficiente de información, medida en Naps. Los Naps se distribuyen en la superficie que hace de frontera para la región cerrada en cuestión. Resumiendo, lo anterior quiere decir que la toda información de nuestro universo está organizada en dos dimensiones, por lo que la tercera dimensión no sería más que un efecto y no se requiere para explicar nada, o que esta tercera dimensión que percibimos es una suerte de proyección holográfica. Bajo este paradigma, la gravedad sería un efecto conexo a este holograma de nuestro universo y no existiría en dos dimensiones, y se definiría como la tendencia natural de la información a estar más concentrada. En ese mismo contexto los agujeros negros se definen como las regiones en las cuales la densidad de Naps por unidad de área llega a su límite máximo teórico. Es decir, los agujeros negros son regiones en donde hay concentrada hay una cantidad enorme de masa y energía, o donde la entropía es máxima.

El nada despreciable asunto del holograma, del cual la ciencia moderna habla tanto para escalas infinitesimales como estelares, y la correlación evidente entre materia, energía e información, hace que uno se sienta como aquellos personajes de la Alegoría de la Caverna de Platón, justo antes de conocer la realidad, o como Neo antes de tomar la pastilla roja. La otra es que de pronto estemos impedidos para la verdad, como se decía al principio, y el asunto de los hologramas y las simulaciones nunca se logre demostrar de manera concluyente.

 

 

 

 

Nota 1: El título original para este ladrillito era “Sobre la Entropía, el Principio Holográfico y lo difícil que se pone el final de la quincena”. A última hora se cambió por algo menos descriptivo.

Nota 2: Muchas gracias por haber llegado a este punto. Llego a pensar que su persistencia es casi tan enfermiza como mi vocación de spammer. Dejo abierta la discusión por este medio para cualquier comentario, reclamo o amenaza por mensajes no deseados, u opiniones del tema que originalmente era del seminario al que no pude asistir.

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