¿La materia oscura es evidencia de un nivel más profundo de la realidad?
Por: Juan Pablo Carrillo Hernández - 03/31/2013
Erik Verlinde propone una explicación del universo que podría plantar una alternativa a las constantes gravitacionales de Newton, además de poner en duda la estabilidad del continuo espacio temporal.
Una de las tendencias de la física teórica es la búsqueda del siempre esquivo campo unificado, una explicación de la naturaleza del universo que sea congruente, continua y accesible a la experiencia empírica. La "unificación", en nuestros días, consiste en tratar de compatibilizar la teoría del campo cuántico on la teoría general de la relatividad de Einstein, las cuales, dentro de sus basamentos sólidos, siguen siendo mutuamente incompatibles. Para encontrar el "campo común" de nuestras explicaciones del universo sería necesario dejar de pensar de la misma manera nociones tan cotidianas como el continuo espacio temporal. Eso es justamente lo que propone el teórico de supercuerdas Erik Verlinde.
Durante un taller de investigación en el Kavli Institute for Theoretical Physics se discutió ampliamente un trabajo de Verlinde que, aunque simple, quiebra las cabezas de los teóricos más avezados. "Sobre el origen de la gravedad y las Leyes de Newton" (que puede consultarse aquí en inglés). Decimos que es simple porque su premisa es muy básica, pero sus consecuencias replantean por entero nuestro entendimiento del universo. Creemos que la ley de gravedad formulada por Newton es una constante universal si se asume la existencia del espacio también como una constante. Pero para Verlinde, la gravedad es una fuerza entrópica contingente provocada por cambios en la información asociada a la posición de los cuerpos en dicho espacio. Más impresionante: una relativización general de tales argumentos es compatible con las ecuaciones de Einstein. Dicho de otro modo: si el espacio es emergente incluso la ley de inercia de Newton requiere replantearse.
Los asistentes al taller de Kavli se inclinan a pensar que el tiempo y el espacio no son, pues, las condiciones básicas del universo, sino situaciones o fenómenos emergentes, la punta apenas visible de un enorme iceberg cuántico. Los argumentos a favor recaen en la existencia de los hoyos negros. La gravedad en ellos funciona de versiones distintas a la termodinámica clásica. De ser así, los hoyos negros representarían una nueva fase de la materia. Fuera de ellos, los "grados de libertad" del universo (las posibilidades contenidas en la construcción del universo) estarían en un estado de baja energía, un arreglo provisional que experimentamos como el continuo espacio temporal. Sin embargo, al interior del hoyo negro, las condiciones son tan extremas que dicha estabilidad se quiebra.
Según Verlinde, dentro de los hoyos negros "puedes derretir el continuo espacio temporal. Es ahí realmente donde el continuo espacio temporal termina. Para entender lo que ocurre necesitas utilizar estos grados de libertad subyacentes." Aquí es donde se pone interesante: estos "grados de libertad" no pueden ser pensados como "existentes" en un lugar, pues trascienden lo que entendemos por "espacio". Su lugar es una realidad abstracta de pura posibilidad o "fase espacio", con un repertorio de comportamientos inimaginablemente rico. Resumiendo: la gravedad para Verlinde no es una fuerza de la naturaleza como se pensaba desde Newton, sino una fuerza entrópica producto de dinámicas de menor escala.
Para Verlinde, las explicaciones actuales sobre las "anomalías" de los campos gravitatorios no son satisfactorias: la materia oscura parece un flogisto esquivo, una explicación contingente sobre algo para lo que aún no tenemos las herramientas teóricas de análisis. La alternativa para los fenómenos que hasta ahora se explican mediante la presunción de existencia de la materia oscura se conoce como MOND (Dinámica Newtoniana Modificada), la cual no es solamente una reinterpretación de las leyes de la física, sino la evidencia de un estrato subyacente. Mediante las fórmulas de MOND se puede explicar el comportamiento de la materia oscura de manera sencilla, la cual obedecería un patrón que los investigadores aún están resolviendo.
En el modelo del universo de Verlinde, toda la materia (tanto la "normal" como la materia oscura) consiste en vibraciones de los grados de libertad subyacente, por lo cual la materia, en cierto modo, se crea y se destruye todo el tiempo. Tales grados de libertad también explican la energía oscura, unificando los componentes del universo. Lo que diferencia tales componentes es su velocidad de respuesta: la materia común es lo más superficial, la materia oscura está "debajo", en una "frecuencia" menor pero muy poderosa, y la energía oscura en un estado de lenta estabilidad.
Aunque, como Verlinde cree, la materia oscura y la energía oscura no sean evidencia de una realidad "subyacente", su teoría nos alienta a preguntarnos si las herramientas teóricas con las que pensamos actualmente el universo son las más correctas o, por el contrario, ni siquiera las bases estables de la realidad (el espacio y el tiempo) son básicas ni mucho menos estables.
