Agujeros de gusano entre teorías: cómo comparar mundos cuánticos ✎ exprés

Original: "Notes on Wasserstein distance and wormholes"
· Ville Keranen
arXiv:2606.01296 · 2026-05-31 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 3 min
Los físicos han ideado una forma de medir la distancia entre diferentes teorías cuánticas mediante agujeros de gusano.

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Cada sistema cuántico —ya sea un átomo, un cristal o todo el universo— tiene su propio conjunto de energías permitidas, como los peldaños de una escalera. Cuanto más caliente está el sistema, más dispuestas están las partículas a subir a los peldaños superiores. Los físicos han ideado cómo comparar dos de estas "escaleras" de diferentes teorías: introdujeron la distancia de Boltzmann-Wasserstein, un número que muestra cuán diferentes son los espectros de energía de dos mundos.

Para calcular esta distancia, hay que encontrar un puente especial entre los dos conjuntos de energías: un agujero de gusano en el espacio duplicado. Dos hojas de papel con escaleras dibujadas: el agujero de gusano es una forma de superponer las hojas de modo que los peldaños de una escalera se alineen con los de la otra de la manera más económica. Resulta que la mejor manera es simplemente ordenar las energías de menor a mayor y emparejarlas, como si estuviéramos ordenando dos barajas de cartas por rango. En el lenguaje de la gravedad, ese agujero de gusano se ve como dos agujeros negros conectados por una garganta a través de la cual se puede pasar de una teoría a la otra.

Para teorías casi idénticas, la distancia de Boltzmann-Wasserstein se convierte en una fórmula simple: es igual al cuadrado de la diferencia de las áreas de los horizontes de los agujeros negros dividido por ocho. Es como si midiéramos la similitud de dos ciudades no por el número de casas, sino por la diferencia en el tamaño de sus plazas centrales.

Cuando dos teorías difieren solo en una pequeña perturbación —por ejemplo, se añade una interacción débil—, la distancia se reduce al promedio temporal de la fluctuación térmica de esa perturbación. Si la perturbación tiene un promedio de cero (por ejemplo, cambia de signo bajo reflexión), entonces emerge una característica más sutil: la función de cuatro puntos, algo así como la correlación de las fluctuaciones en diferentes momentos. Esto recuerda a medir no solo el volumen del ruido, sino su "rugosidad".

Los autores probaron su método en dos ejemplos: agujeros negros en el espacio-tiempo con diferentes constantes cosmológicas y en la deformación de un agujero negro conocida como $T\bar{T}$. En ambos casos, el agujero de gusano geométrico reprodujo exactamente el resultado del cálculo cuántico, pero la geometría clásica "no notó" la dispersión de los elementos de matriz de la perturbación: solo se ven en una descripción cuántica más detallada.

Este enfoque conecta inesperadamente áreas aparentemente distantes: la teoría del transporte óptimo (cómo transportar carga con costos mínimos), la física de los agujeros negros y la mecánica cuántica. Proporciona una nueva herramienta para comparar cuantitativamente diferentes teorías cuánticas y puede arrojar luz sobre cómo surge la gravedad a partir de efectos cuánticos.

La distancia de Wasserstein, que sirvió de base para este trabajo, se ideó originalmente para resolver problemas muy terrenales: cómo mover de manera óptima un montón de arena a un hoyo de la misma forma pero en otro lugar. En física, se ha convertido en una medida de similitud entre estados cuánticos.

En la novela de Greg Egan "La escalera de Schild", diferentes universos con diferentes leyes de la física se conectan a través de agujeros de gusano: la nueva métrica podría medir cuán diferentes son.

Científicos
Stephen HawkingJacob BekensteinFritz ZwickyBernhard RiemannJoseph WeberKarl Schwarzschild
Conceptos
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