jueves, 14 de enero de 2010

Gravedad como fuerza entrópica, de Verlinde.



Tres días de llegado a la cd. de nuevo. Apología: Pensaba escribir algo de no física, pero no pude evitarlo, este tema me gusta. En la última entrada sobre hoyos negros (agujeros negros III), mencioné el papel de un principio holográfico como línea a seguir en gravedad cuántica. Curiosamente, a inicios de este año está siendo algo sonado un artículo de Erik Verlinde, titulado "On the Origin of Gravity and the Laws of Newton", subido a la red precísamente el día de Reyes.

Como dije antes, las ideas de Jakob Bekenstein son fundamentales en el enfoque de holografía. En el artículo mencionado, Verlinde trata desde un punto de vista novedoso en varios aspectos la gravedad como una fuerza de origen "entrópico", más que como una fuerza fundamental. Primero, ¿qué es una fuerza de origen entrópico? se refiere a una fuerza en que no se necesita considerar la interacción de partículas fundamentales; como pone el mismo Verlinde: Una fuerza entrópica se reconoce por los hechos de que ella apunta en la dirección de aumento de entropía, y segundo, que es proporcional a la temperatura. Pone de ejemplo la fuerza elástica en un polímero: la elasticidad del material explicada con fundamentos de mecánica estadística, más bien que por la fuerza electromagnética, como pudiera esperarse.

 Hay varias cosas que se necesitan asumir en el paper para obtener resultados como la Segunda Ley de Newton y la ley de Gravitación del inverso cuadrado. Incluso hay cosas que pueden bien quedar menos claras, como el hecho de suponer una pantalla holográfica. Me refiero a que, por poner un ejemplo, en el artículo se habla de una pantalla (holográfica) a la que se aproxima una partícula, pero ésta no reside en alguna parte del espacio, sino que el resultado de la interacción es lo que puede considerarse espacio, en una forma de principio de equivalencia a la vez. Ciertamente esta idea no es nueva, pues además de darse en holografía, algo así se dice de los lazos en Loop Quantum Gravity: los lazos no residen en el espacio, sino que ellos forman el espacio"; incluso los resultados de una estructura del espacio-tiempo tipo "polímero", también se sigue de consideraciones debidas mucho a Ashtekar en trabajos de Hoyos Negros, y suenan a varias ideas dadas allí.

Sin embargo, Verlinde se muestra consciente de las debilidades y fortalezas de su paper. En un escrito al blog de Lubos Motl, ayer Verlinde expresa al principio que "no es un artículo técnico.." y al final, después clarificar cosas que le parece se han malinterpretado, escribe ".. se tuvieron que hacer algunas asunciones. ..la gravedad es emergente y las fuerzas manejadas por la entropía. Esa es la idea fundamental, la que es realmente nueva e importante, y que desde mi punto de vista justifica este nivel de razonamiento, ciertamente en un primer paper. Es claro que este no es el paper final en este tema... Claramente no contesté todas las preguntas. De hecho, mi enfoque probablemente genera más preguntas que las que contesta. Pero debería ser obvio que estas cuestiones son importantes, muy fundamentales y sus respuestas deberían llevarnos en una dirección completamente nueva. Nuestras teorías tendrán que basrase en nuevos paradigmas.. Y recuerda, la mecánica cuántica no fué tampoco desarrollada en un artículo. Crees que de Broglie sabía exactamente de qué estaba hablando? Saltos basados en la intuición a veces son necesarios. Ellos son una parte importante del progreso de la ciencia, aun si no dan teorías completamente acabadas de la naturaleza."

Brrr, ok ok, admitamos que también ya se puso en un papel histórico cuando mete en la sopa a de Broglie. Sin embargo, ese tipo de cosas no las veo con recelo, sino más bien como sigue: si le hace la luchita vendiendo más la idea, se puede obtener más gente trabajándo en ella y avanzar más rápido, igual se quita de dudas más pronto, o la teoría resulta más correcta eventualmente.

También, cabe recordar que aun no se acaba cierta moda por otra idea; ésta de P. Horava (relacionada con otra anterior de puntos críticos de Lifschtiz). Sin embargo, entre las dos hay diferencias en la perspectiva de los teóricos. Mientras que yo conocía algun trabajo de Verlinde, por algo en que se basó E. Witten (probablemente el mayor de los big shots en cuerdas) para algún trabajo (procedimiento de Rocek-Verlinde), P. Horava se puede considerar hijito de Witten, teniendo publicaciones juntos y siguiendo la escuela de cuerdas. En los artículos del año pasado sobre "Horava gravity", tal autor no se muestra muy despegado a cuerdas que digamos. Por otra parte, Verlinde desde un inicio pone la idea de que, de ser correcta su línea de ideas, no hay lugar para gravitones en la teoría como partículas fundamentales, cosa que los de cuerdas dejarán de criticar en un buen tiempo.

Por último menciono que personalmente me llamó la atención, pues en un papelito que llegué a hacer unas tres veces hace varios años sobre mis líneas de investigación (cuando sea libre), anoté sobre la relación de principio holográfico, segunda ley (entropía), gravedad y cosmología. Más precisamente, qué tan fundamental es la segunda ley de la termodinámica. Claro que tales filosofadas han sido tomadas por nombres como Hawking , Penrose y Bekenstein, y debería ser claro que mi opinión resulta excesivamente humilde en comparación; pero el gusto de andar en ello si me daré. Además, también puedo relacionarlo con otra autopregunta de mi listita obsoleta.

Las imagenes que puse son grabados de M. C. Escher. El modo en que se puede describir el Universo puede parecer arte dadas esas proyecciones, de resultar correctas alguna de ciertas teorías. El primero es una proyección de un espacio hiperbólico (usado como modelo cosmológico, por ej.), y el segundo es una muestra de teselación de un espacio, que al menos a mí me recuerda algún trabajo de Causal Sets para gravedad cuántica.

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Deseo de año nuevo: Quiero deseo que se acabe esta maldita violencia, en mi Sinaloa en especial, donde todo está recrudecido, eso es terrorismo; basta!. Quiero a mi hijito siempre a salvo!. ¿No tienen hijos estas personas? ..
Como dice la canción: ...And a happy New Year-Let's hope it's a good one-Without any fear-... For yellow and red ones-Let's stop all the fight...

War Is Over (If You Want It)

lunes, 4 de enero de 2010

Isaac Newton. Aniversario.



Hoy se cumplen 367 años del nacimiento de Sir Isaac Newton, como muchos habrán visto en el buscador Google. Nacido el 4 de enero de 1643 según nuestro calendario (nuestro calendario gregoriano en Inglaterra no se usó hasta 1752), Newton llegó a hacer aportaciones básicas en física y matemática.

Se considera (junto a Leibnitz) el padre del cálculo, enunció las leyes de la dinámica que llevan su nombre y formuló una teoría de gravitación tan satisfactoria que aun sirve para la mayoría de los casos que se estudian, e hizo aportaciones en óptica (picar aquí para ver la página de la Royal Society donde se puede bajar un artículo original de Newton sobre su teoría de los colores, entre otros trabajos prominentes de otros).

En realidad sus aportaciones son muy amplias, y su impacto tan enorme como probablemente no se ha visto jamás. Su obra más importante es Philosophiae naturalis principia mathematica, o suscintamente, la Principia Matemática. En ella Newton tuvo que hacer más precisos conceptos como fuerza y aceleración, introduciendo las tres Leyes de Newton y Ley del inverso cuadrado para la fuerza de gravedad. En realidad, también se adelanta en hacer precisos sus razonamientos sobre la idea de un espacio absoluto del que necesitó hacer uso, la cual sería abolida con la relatividad general de Einstein. También. su idea de la luz como partículas, fué en cierto modo retomada por Einstein en su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico.

Hoy aprendí que la frase de Newton (en una carta a R. Hooke) "If I have seen further, it is by standing upon the shoulders of giants" (si he visto más lejos, es por estar sobre los hombros de gigantes) no es idea original de Newton, pero aun así es famosa por él, dado lo que implica. Otra famosa cita de Newton, cuya grandiosa vida duró 84 años, es:

No sé cómo puedo ser visto por el mundo, pero en mi opinión, me he comportado como un niño que juega al borde del mar, y que se divierte buscando de vez en cuando una piedra más pulida y una concha más bonita de lo normal, mientras que el gran océano de la verdad se exponía ante mí completamente desconocido.

Por último, pongo un video en que el real Hawking (que por cierto el 8 cumplirá años también si no recuerdo mal) está en Star Trek junto a Newton, Einstein y Data. Newton refunfuña cuando Data trata de explicarle un poco de relatividad.