Artículo publicado el 10 de octubre de 2012 en The Physics ArXiv Blog
Si el cosmos es una simulación numérica, debería haber pistas en el espectro de los rayos cósmicos de alta energía, dicen los teóricos.
Una de las ideas más preciadas de la física moderna es la cromodinámica cuántica, la teoría que describe la fuerza nuclear fuerte, cómo se unen los quarks y gluones en protones y neutrones, cómo forman los núcleos que, a su vez, interactúan. Esto es el universo en su escala más fundamental.
Matrix © by psd
Por lo que una idea interesante es simular la cromodinámica cuántica en un ordenador para ver qué tipo de complejidad surge. La esperanza es que simular la física a un nivel tan básico sea más o menos equivalente a simular el propio universo.
Por supuesto, hay uno o dos desafíos. La física es abrumadoramente compleja y opera a una escala extremadamente minúscula. Por lo que incluso usando los supercomputadores más potentes del mundo, los físicos apenas han logrado simular diminutos rincones del cosmos de apenas unos femtómetros de diámetro. (Un femtómetro es 10-15 metros).
Esto puede no parecer mucho, pero el punto clave es que la simulación es, básicamente, indistinguible de la realidad (al menos hasta donde la comprendemos).
No es difícil imaginar una progresión similar a la Ley de Moore que permitirá a los físicos simular regiones del espacio significativamente mayores. Una región de apenas unos micrómetros de diámetro podría encapsular todo el funcionamiento de una célula humana.
De nuevo, el comportamiento de esta célula humana sería indistinguible de una real.
Es este tipo de razonamiento es el que fuerza a los físicos a considerar la posibilidad de que todo nuestro cosmos pudiera estar ejecutándose en un ordenador extremadamente potente. Si es así, ¿hay alguna forma de que podamos saberlo alguna vez?
Hoy, tenemos una respuesta de mano de Silas Beane, de la Universidad de Bonn en Alemania, y algunos colegas. Dicen que hay una forma de ver pruebas de que estamos en una simulación, al menos en ciertos escenarios.
Primero, algo de contexto. El problema de todas las simulaciones es que las leyes de la física, que parecen ser continuas, se han superpuesto sobre una malla discreta tridimensional que avanza en intervalos de tiempo.
La pregunta que se hacen Beane y compañía es si los espacios en la malla imponen algún tipo de limitación en los procesos físicos que vemos en el universo. Examinan, en concreto, los procesos de alta energía que sondean regiones menores del espacio conforme aumentan su energía.
Lo que han encontrado es interesante. Dicen que el espaciado en la malla impone un límite fundamental a la energía que pueden tener las partículas. Esto se debe a que no puede haber nada que sea menor que la propia malla.
Por lo que si nuestro cosmos es una mera simulación, debería aparecer un límite en el espectro de las partículas de alta energía.
Resulta que este es precisamente el tipo de límite que aparece en la energía de las partículas de los rayos cósmicos, un límite conocido como de Greisen–Zatsepin–Kuzmin o GZK.
Este límite se ha estudiado profundamente y aparece debido a que las partículas de alta energía interactúan con el fondo de microondas cósmico, y pierden energía cuando viajan grandes distancias.
Pero Beane y compañía calculan que el espaciado en la malla impone algunas características adicionales sobre el espectro. “La característica más impactante… es que la distribución angular de los componentes de mayor energía exhibirían una simetría cúbica en el marco de reposo de la malla, desviándose significativamente de la isotropía”, comentan.
En otras palabras, los rayos cósmicos viajarían preferentemente a lo largo de los ejes de la malla, por lo que no los veríamos igualmente en todas las direcciones.
Esta es una medida que podríamos hacer con la tecnología actual. Encontrar este efecto sería equivalente a ser capaces de ‘ver’ la orientación de la malla en la que se simula nuestro universo.
Esto es genial, incluso alucinante. Pero los cálculos de Beane y sus colegas no están exentos de algunos obstáculos importantes. Un problema es que la malla del computador tiene que construirse de una forma totalmente distinta a la prevista por estos chicos.
Otra es que este efecto solo puede medirse si el límite de la malla es el mismo que el GZK. Esto ocurre cuando el espaciado de la malla es de aproximadamente 10-12 femtómetros. Si el espaciado es significativamente menor que eso, no veremos nada.
No obstante, seguramente merece la pena buscarlo, aunque solo sea para descartar la posibilidad de que seamos parte de una simulación de este tipo concreto, pero en secreto tengamos la esperanza de encontrar pruebas sólidas de nuestros señores robóticos de una vez por todas.
Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1210.1847: Constraints on the Universe as a Numerical Simulation
Fecha Original: 10 de octubre de 2012
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