“Hay algunas configuraciones del futuro que no se corresponden con nada del pasado”, dijo Cotler. “No hay nada en el pasado que evolucionaría hacia ellos”.
Giddings ha propuesto un principio similar para descartar estados paradójicos que encontró mientras estudiaba los agujeros negros el año pasado. Él lo llama “la historia importa”, y sostiene que un estado dado del universo solo es físicamente posible si puede evolucionar hacia atrás sin generar contradicciones. “Esto ha sido una especie de rompecabezas persistente”, dijo. Strominger y Cotler “están tomando ese rompecabezas y usándolo para tratar de motivar posiblemente una nueva forma de pensar sobre las cosas”.
Giddings cree que el enfoque merece un mayor desarrollo. También lo hace Dittrich, quien llegó a conclusiones similares sobre la isometría hace una década mientras intentaba formular una teoría cuántica de juguete del espacio-tiempo con su colaborador Philipp Höhn. Una de las esperanzas es que ese trabajo pueda eventualmente conducir a la regla isométrica específica que podría gobernar nuestro universo, una receta bastante más complicada que «0 va a 01». Una verdadera isometría cosmológica, especula Cotler, podría verificarse calculando qué patrones específicos en la distribución de la materia en el cielo son posibles y cuáles no, y luego probando esas predicciones con datos de observación. “Si miras más de cerca, encontrarás esto pero no esto”, dijo. «Eso podría ser realmente útil».
Hacia la isometría y más allá
Si bien dicha evidencia experimental podría acumularse en el futuro, a corto plazo, es más probable que la evidencia de isometría provenga de estudios teóricos y experimentos mentales que muestren que ayuda a combinar la maleabilidad del espacio-tiempo con las amplitudes de la teoría cuántica.
Un experimento mental donde la unitaridad parece chirriante involucra agujeros negros, intensas concentraciones de materia que deforman el espacio-tiempo en un callejón sin salida. Stephen Hawking calculó en 1974 que los agujeros negros se evaporan con el tiempo, borrando el estado cuántico de cualquier cosa que caiga en ellos, una violación de unitaridad aparentemente flagrante conocida como la paradoja de la información del agujero negro. Si los agujeros negros tienen espacios de Hilbert que maduran isométricamente, como plantean la hipótesis de Cotler y Strominger, los físicos pueden enfrentarse a un rompecabezas algo diferente de lo que pensaban. “No creo que pueda haber una solución que no tenga esto en cuenta”, dijo Strominger.
Otro premio sería una teoría cuántica detallada que describiera no solo cómo crece el cosmos, sino también de dónde provino todo en primer lugar. “No tenemos universo, y de repente tenemos un universo”, dijo Arkani-Hamed. «¿Qué clase de evolución unitaria es esa?»
Por su parte, sin embargo, Arkani-Hamed duda que cambiar la isometría por la unitaridad vaya lo suficientemente lejos. Es uno de los líderes de un programa de investigación que intenta liberarse de muchos supuestos fundamentales de la teoría cuántica y la relatividad general, no solo de la unitaridad.
Sospecha que cualquier teoría que surja a continuación, tomará una forma completamente nueva, al igual que la mecánica cuántica fue una ruptura total con las leyes del movimiento de Isaac Newton. Como ejemplo ilustrativo de cómo podría verse una nueva forma, señala un programa de investigación derivado de un descubrimiento de 2014 que hizo junto con Jaroslav Trnka, su alumno en ese momento. Demostraron que cuando ciertas partículas chocan, la amplitud de cada resultado posible es igual al volumen de un objeto geométrico, denominado amplituedro. Calcular el volumen del objeto es mucho más fácil que usar métodos estándar para calcular las amplitudes, que laboriosamente reconstruyen todas las formas en que podría desarrollarse una colisión de partículas, momento a momento.
Curiosamente, mientras que el amplituedro da respuestas que obedecen a la unitaridad, el principio no se usa para construir la forma en sí. Tampoco lo son las suposiciones sobre cómo se mueven las partículas en el espacio y el tiempo. El éxito de esta formulación puramente geométrica de la física de partículas plantea la posibilidad de una nueva perspectiva de la realidad, libre de los preciados principios que actualmente están en conflicto. Los investigadores han ido generalizando gradualmente el enfoque para explorar formas geométricas relacionadas pertenecientes a diferentes partículas y teorías cuánticas.
“[It] puede ser una forma diferente de organizar la unitaridad”, dijo Cotler, “y tal vez tenga las semillas para trascenderla”.
historia original reimpreso con permiso de Revista Cuanta, una publicación editorialmente independiente de la Fundación Simons cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia al cubrir los desarrollos y tendencias de investigación en matemáticas y ciencias físicas y de la vida.