¡Comprensión Geométrica de la Entropía!

 ^{Imagen de Ari Weinkle, para Quanta Magazine}

Por Inés Urdaneta, doctora en física, y William Brown, biofísico, investigadores de Resonance Science Foundation

En un artículo anterior del biofísico William Brown y la astrofísica Dra. Amira Val Baker, titulado "El campo morfogenético es real y estos científicos muestran cómo usarlo para entender la Naturaleza", abordan el trabajo de Chris Jeynes y Michael Parker, publicado en Nature 2019, el cual indica que parece existir un campo de información-entropía responsable de dar forma a lo micro (hebras de ADN) y hasta la escala cosmológica (galaxias espirales como la Spira Mirabilis, una doble espiral logarítmica). Este campo de información daría un soporte teórico a lo que el biólogo Dr. Rupert Sheldrake llamaría, ¡el campo morfogénico! 

En el caso de las galaxias, los cálculos de Jeynes y Parker muestran que la postulación de la materia oscura (que aún no se ha detectado) es superflua, ya que la fuerza entrópica que empuja a la galaxia hacia una geometría logarítmica doble -la geometría entrópica de menor energía- puede explicar la energía adicional que causa los perfiles de velocidad anómalos de las galaxias.

"Las estrellas de la galaxia están simplemente coreografiadas por una fuerza entrópica para alinearse en un par de tales espirales para maximizar la entropía". 

Su técnica se basa en una comprensión geométrica innovadora de la entropía, llamada Termodinámica Geométrica Cuantitativa (QGT), un enfoque profundamente matemático basado en consideraciones fundamentales de cálculo variacional a través del cual ahora han podido determinar el tamaño de los núcleos en los isótopos ⁶He y ⁸He del helio He, asumiendo sólo el radio del protón.

La QGT es una formulación sistemática de la info-entropía holomórfica que ha establecido el Principio de Mínimo Esfuerzo; éste es el isomorfo entrópico del Principio de Mínima Acción cinemática. La consecuencia natural es que los objetos holomórficos maximizan la entropía (abreviado como MaxEnt por Jeynes) y por tanto, son necesariamente estables, teniendo una configuración geométrica más probable. La configuración geométrica más probable es la de menor energía. Dada la ya comprobada conexión directa entre entropía e información, está claro que la entropía viene determinada por el número de grados de libertad (abreviado como DoFs) del sistema.

"La QGT nos dice entonces el valor de la máxima entropía que puede exhibir el sistema en su estado de menor energía". [1]

Su técnica, que utiliza la misma física de los agujeros negros usando QGT y que se ha aplicado con éxito para explicar la estabilidad de las galaxias espirales y el papel de sus agujeros negros supermasivos centrales, así como la estabilidad y configuración del ADN y del Buckminsterfullereno (molécula C₆₀), se ha utilizado esta vez para explorar el régimen nuclear, donde los autores demuestran la existencia de descripciones holomórficas de los núcleos de ⁶He y ⁸He. La energía más baja de un sistema MaxEnt como el ⁶He tiene el mínimo número posible de DoFs, y cualquier estado excitado correspondería a la utilización de DoFs adicionales.  

La fuerza y el campo formativo o morfogenético también están relacionados con la gravedad, que es una fuerza que reúne, organiza y compacta la materia. Actualmente se sabe que la gravedad es una medida de la deformación del espacio provocada por todas las contribuciones de energía-masa situadas en esa región del espacio. Pero eso no nos dice de qué está hecho el espacio-tiempo. La idea de que la gravedad puede ser una propiedad emergente procedente de una diferencia de concentración de información (densidad de información) en el espacio vacío entre dos masas y sus alrededores, fue propuesta inicialmente por Eric Verlinde, que introdujo una teoría de la gravedad entrópica en 2009. Verlide extrapola a la relatividad general y a la mecánica cuántica la idea de la gravedad como fuerza entrópica, Parece que su enfoque para explicar la gravedad conduce de forma natural a la correcta contribución observada procedente de la energía oscura [2]. 

El enfoque de Verlinde y de Jeyne son vías prometedoras para la unificación de escalas, es decir, la unificación de la mecánica cuántica y la relatividad, en un marco singular. Por lo tanto, estas teorías surgirían de un marco de trabajo fundamental subyacente: la teoría de la información. En este sentido, ambas propuestas se acercan al modelo holográfico generalizado de Nassim Haramein [3]. El enfoque holográfico generalizado de Haramein es una nueva aproximación a la gravedad cuántica que se basa únicamente en consideraciones geométricas, y es importante entender que esta solución puramente geométrica funciona por los principios de entropía y termodinámica que engloba.

El último trabajo de Stephen Wolfram para una teoría del todo, al que se refiere como el universo computacional, se basa en deducciones similares que tienen que ver con los grados de libertad y la teoría de la información. Los cuatro investigadores (Jeynes, Verlinde, Haramein y Wolfram) llegan a la misma conclusión: el espacio a escala muy fina debe ser discreto en lugar de continuo como predice la relatividad general. La principal característica en la que difieren las cuatro propuestas es en las unidades que utilizan para discretizar el espacio y las leyes de organización que rigen estas unidades. En el caso del enfoque de Haramein, las unidades que componen el espacio se denominan Unidades Esféricas de Planck, organizadas en la relación superficie-volumen (también conocida como la relación holográfica fundamental φ de Haramein) del sistema. Con este enfoque calcula el radio de carga del protón a partir de los primeros principios, es decir, sin parámetros de ajuste [3]. Su formalismo proporciona otras consecuencias desafiantes y destacadas, por ejemplo, que la fuerza fuerte que confina a los protones en un núcleo, es la gravedad actuando a escala nuclear. Debido a que sus unidades se basan en las unidades de Planck, y puesto que a partir de 2019 todas las unidades físicas se han unificado en términos de la constante de Planck, su teoría se encuentra ahora en las bases más sólidas. Desde 2019 todas las unidades físicas CODATA de longitud, masa y tiempo -metros, kilogramos, segundos- están ahora determinadas por la constante de Planck, que es un agente fundamental, en lugar de una convención humana. Esto significa que la constante de Planck es un aspecto fundamental de nuestro universo, y que cualquier otra civilización llegaría a este mismo valor.

En el trabajo de Chris Jeynes y Michael Parker se describe matemáticamente, con la Termodinámica Geométrica Cuantitativa, que existe un verdadero campo morfogénico, basado en la info-entropía holomórfica que genera una fuerza entrópica efectiva a través de un principio de mínimo esfuerzo. Este modelo se ve confirmado por cálculos notablemente precisos que se ajustan a los datos observacionales.  En el modelo de Jeynes et al., las estructuras del universo tienen la forma y las propiedades que tienen en parte debido a un campo holomórfico de info-entropía, de manera que la información (equivalente a la entropía) subyace a lo que Rupert Sheldrake denominaría causalidad formativa. La Red de Memoria Espacial Unificada (USN) de Haramein et al. examina la causalidad formativa del campo morfogénico a través de una estructura de información paralela a la entropía geométrica: la red de entrelazamiento de la geometría del espacio-tiempo multiconectado [4].

En el modelo USN se encuentra que las estructuras y los arreglos de la materia en el universo que maximizan la organización sinérgica y el ordenamiento coherente tienen una fuerza entrópica impulsora efectiva debido a la creciente red de entrelazamiento del espacio, de tal manera que se intercambia más información a través de la dimensión temporal -hacia adelante y hacia atrás en el tiempo- que forma la operación de memoria del espacio, y de ahí el apelativo de espacio-memoria. Esta red de conectividad del espacio-memoria impulsa la evolución y el desarrollo de los sistemas físicos y vivos del universo hacia órdenes superiores de organización sinérgica, complejidad y funcionalidad.

La complementariedad de los cuatro enfoques (Jeynes, Verlinde, Haramein y Wolfram) sugiere un fuerte elemento de corroboración de los modelos, cada uno de los cuales encuentra soluciones similares a partir de enfoques independientes pero paralelos.

_{RSF en perspectiva}

El éxito de la teoría de Parker et al. para ser aplicada uniformemente desde la escala micromolecular hasta la galáctica -demostrando su validez a lo largo de 35 órdenes de magnitud- es comparable en logros al trabajo de Haramein y Val Baker sobre la constante cosmológica, que demuestra una solución unificada aún más amplia, desde la escala de Planck hasta el protón, y al Universo [5]. El último trabajo de Parker, Jeynes y Catford sobre el cálculo de la masa y el radio de carga del átomo de helio y sus isótopos a partir de los primeros principios, basado únicamente en el tamaño del protón, recuerda mucho al enfoque geométrico holográfico generalizado de Haramein y será un magnífico complemento a su trabajo, titulado Scale invariant unification of forces, fields and particles in a quantum vacuum plasma (Invarianza bajo escala en la unificación de fuerzas, campos y partículas en el plasma del vacio cuántico) que se publicará próximamente.     

Hay que tener en cuenta que la teoría de la información y la geometría están profundamente relacionadas. La geometría codifica la información, por lo que casi podríamos decir que la geometría es una de las ramas de la teoría de la información.  Shannon introdujo en 1948  la relación entre la entropía y la teoría de la información. Se deduce entonces que debe haber una interpretación geométrica de la entropía. Por ello, la solución holográfica generalizada, basada en una relación superficie-volumen que parece basarse puramente en la geometría, incorpora profundas nociones entrópicas, es decir, describe las configuraciones energéticas más estables del universo, como el protón, explica por qué son fundamentales, y cómo tales relaciones geométricas entrópicas dan lugar a propiedades físicas, incluso relacionando la cinemática con las cualidades entrópicas.

En el Módulo 7 del curso gratuito de ciencia unificada que imparte Resonance Academy, podrías conocer en detalle el modelo holográfico generalizado, accediendo a es.resonancescience.org.  

Referencias

[1] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.202100278

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Erik_Verlinde#cite_note-4

[3] http://www.sciencedomain.org/abstract/1298#.UlR5alDXSLh

[4] https://www.neuroquantology.com/article.php?id=1585

[5] https://www.torustech.com/wp-content/uploads/2020/08/Resolving_the_Vacuum_Catastrophe.pdf

Más en:

https://phys.org/news/2021-11-fundamental-link-size-atomic-nuclei.html?fbclid=IwAR1E02mMeTh3tmiT5mmVtBoQF3pEAkvrPg90SyhjokgXaA9AzZyc_B_LPX0