El principio holográfico es una conjetura especulativa acerca de las teorías de la gravedad cuánticas, propuestas por Gerard 't Hooft y mejoradas y promovidas por Leonard Susskind demandando que toda la información contenida en un volumen de espacio se puede representar por una teoría que viva en el límite de esa región. Es decir: si tienes una habitación, puedes modelar todos los acontecimientos dentro de ese sitio creando una teoría que considere solamente qué sucede en las paredes de la habitación. El principio holográfico también indica que como máximo hay un grado de libertad (o de 1 constante de Boltzmann k unidad de entropía máxima) para cada una de las cuatro áreas de Planck en esa teoría, .

Razones del principio holográfico

Dado cualquier región finita y compacta del espacio (por ejemplo una esfera), esta región contendrá la materia y la energía dentro de ella. Si esta energía sobrepasa una densidad crítica entonces la región se derrumba en un agujero negro.

Un agujero negro se conoce teóricamente por tener una entropía [1] que es directamente proporcional a la superficie del área de su horizonte de eventos. Los agujeros negros son objetos de entropía máxima [2], así que la entropía contenida en una región dada del espacio no puede ser más grande que la entropía del agujero negro más grande que puede caber en ese volumen.

Un horizonte del agujero negro incluye un volumen, y agujeros negros más masivos tienen horizontes más grandes e incluyen volúmenes más grandes. El agujero negro más masivo que puede caber en una región dada es aquel cuyo horizonte corresponde exactamente al límite de la región dada.

Mayor masa exige mayor entropía; por lo tanto, el límite máximo de entropía para cualquier región ordinaria del espacio es directamente proporcional a la superficie del área de la región, no a su volumen. Esto no es intuitivo para los físicos porque la entropía es una variable extensiva, siendo directamente proporcional a la masa, que es proporcional al volumen (todo lo demás es igual, incluyendo la densidad de la masa).

Si la entropía de una masa ordinaria (no solo agujeros negro) es también proporcional al área, entonces ésta implica que el volumen en sí mismo es de alguna manera ilusorio: que la masa ocupa área, no volumen, y así que el Universo es realmente un holograma que es isomorfo a la información “inscripta” en sus límites [3].

Limite de densidad informativa

La entropía, si es considerada como información, se puede medir en última instancia en bits o nats. Un nat corresponde a cerca de 1.44 bits, y 1 nat corresponde a cuatro áreas de Planck [3]. La cantidad total de bits se relaciona con los grados de libertad totales de la materia/energía. Los bits mismos codificarían la información sobre los estados que esa materia/energía está ocupando.

En un volumen dado, hay un límite superior a la densidad de la información sobre el lugar de todas las partículas que compongan la materia en ese volumen. Sugiriendo que la materia en sí misma no se puede subdividir infinitas veces; debe haber un último nivel de partículas fundamentales, es decir, siendo una partícula integrada por subpartículas, entonces los grados de libertad de la partícula serían el producto de todos los grados de libertad de sus subpartículas; si estas subpartículas también están divididas en subpartículas, y así sucesivamente indefinidamente, entonces los grados de libertad de la partícula original deben ser infinitos, violando el límite máximo de la densidad de la entropía. El principio holográfico implica así que las subdivisiones deben detenerse o parar en un cierto nivel, y que la partícula fundamental es un bit (1 ó 0) de la información. La realización más rigurosa del principio holográfico es la correspondencia AdS/CFT de Juan Maldacena.

Variaciones del principio holográfico

Hay variaciones del principio holográfico conocido como los principios holográficos fuertes y débiles.

Véase también

• Universo
• Forma del universo

Enlaces externos

• UC Berkeley's Raphael Bousso gives an introductory lecture on the holographic principle - Video.
• Scientific American article on holographic principle by Jacob Bekenstein