Para establecer con la mayor claridad posible las relaciones entre materia, energía e información nos tomaremos la libertad de traer a estas líneas las opiniones de Shannon, Wiener y Oettinger: 

“Una idea básica en la teoría de la comunicación es que la información se puede tratar como una magnitud (cantidad) física como la masa o la energía”. [Shannon, 1948]

«La información es información, no materia o energía». [Wiener, 1948]

“Sin materia, no hay nada; sin energía, la materia es inerte; y sin información, la materia y la energía están desorganizadas, por lo tanto inútiles”. [Oettinger, A., 1968]

Partiremos de tres niveles distintos, aunque relacionados entre sí: materia, energía e información. La materia tiene energía e información. La energía puede transportar información. La información puede darse con materia o sin esta; es más, la energía puede darse con información o sin ella. Esto nos lleva a decir que la información es lo más fundamental, por sí sola. Por ejemplo, en el estado de entrelazamiento cuántico de dos partículas separadas por una gran distancia se tiene una información ‘compartida’ por ambas partículas, sin precisar para esto el concurso de la energía o de la materia.

Antes de establecer otras posibles relaciones entre materia, energía e información sería interesante volver nuestra mirada hacia la idea de «Logos». Sabemos que el concepto de Logos puede ser entendido de varias maneras, entre ellas: argumentación por medio de la palabra, pensamiento o razón. Estos significados se relacionan estrechamente.

Según se puede leer en la enciclopedia Britannica: “Logos (del griego: palabra, razón o plan), en la filosofía griega antigua y la teología cristiana primitiva, es la ‘razón divina’ que está implícita en el cosmos, ordenándolo, dándole forma y significado”.

El término «logos» fue empleado por Heráclito (540-480 a.C.) con un significado de «razón» y «ley» detrás del funcionamiento del universo. Es decir, para Heráclito el logos explicaba el mundo y daba un principio de orden.

La palabra logos se usa en el primer capítulo del evangelio de San Juan, con el que se construye uno de los cimientos de la teología cristiana. En su traducción del griego al latín, esta palabra se equiparó con verbum, que quiere decir ‘verbo’.

El término logos está en los fundamentos de la logoterapia, un enfoque psicológico desarrollado en Viena por Frankl, según la cual el logos se relaciona con el sentido de la existencia. [Frankl, 2015]

Centrar de nuevo nuestro pensamiento en las posibles relaciones entre materia, energía e información, podríamos decir que la información no es materia ni energía; aunque en algún contexto se habla de una cantidad mínima de materia o energía para almacenar o transmitir una cierta cantidad de información (bits).

Al físico John Wheeler, en una entrevista en Scientific American en 2001, se le preguntó sobre el futuro de la física. Su respuesta fue: «No lo sé exactamente, pero tendrá algo que ver con la información». [Wheeler, 1983 y 1989]

Siguiendo a Shannon, la información se define, en última instancia, como un estado de mínima incertidumbre. Siendo la información el elemento intangible que podría cambiar el estado de un sistema físico (energía y materia).

El concepto de información es definido matemáticamente por Shannon como la capacidad para cambiar los estados de las señales (digitales) de 1 a 0 en un sistema de comunicaciones real físico (receptor-canal-emisor); aunque pronto esta teoría demostró ser insuficiente, ya que la información está necesariamente relacionada con la percepción humana: es aquí donde podría entrar la mecánica cuántica.

La relación entre una «partícula elemental» y su «información», de forma muy esquemática, se basaría en dos supuestos:

a) El principio de equivalencia entre la masa-energía y la información establece que la información «trasciende» a la masa o energía (de una partícula elemental).
b) La existencia de una información «intrínseca» en una partícula elemental: Las partículas elementales almacenan un valor fijo y cuantificable de información sobre sí mismas.
Siguiendo estos supuestos, se piensa que puede haber información sin que para ello tenga que existir masa-energía, aunque no al revés. Desde luego, esto cobra sentido si se contempla desde la mecánica cuántica, concretamente teniendo en cuenta la existencia de estados entrelazados entre dos partículas arbitrariamente distantes (de acción no-local: no sigue la relación de causalidad), situación en la que existe una información que se puede «teleportar» (aunque en la actualidad se precisaría de otro canal auxiliar de tipo clásico).

Desde la mecánica cuántica (MC) se encuentran relaciones entre materia, energía e información. Por ejemplo, entre dos partículas entrelazadas (con una coherencia entre alguno de sus estados) se puede establecer un canal cuántico de información, sin el intercambio de energía ni masa.

La «fuerza» de la gravedad expresada en la relatividad general (RG) de Einstein es una manifestación de como la información puede expresarse en una geometría espacio-tiempo.

Para poder encontrar un posible punto de encuentro entre la MC y la RG sería preciso entender las variaciones de la geometría espacio-tiempo desde un punto de vista ondulatorio (ondas gravitacionales) y corpuscular (gravitones), al igual que en la MC su principio de complementariedad contempla el aspecto ondulatorio y corpuscular de las partículas.

Al ser los gravitones partículas hipotéticas (partículas elementales de tipo bosónico) desde la MC, cuando dos de estas están en entrelazamiento existiría un «acceso» a una información común (compartida por ambas partículas). Siendo entonces posible una relación entre diferentes partes del espacio-tiempo. También, entre bosones entrelazados se podrían dar situaciones de decoherencia.

Convencidos de las generalidades globales de los principios y procesos fundamentales de la naturaleza en todas las escalas cósmicas, desde una visión amplia del fenómeno del entrelazamiento de fotones, debería ser factible el entrelazamiento a gran escala de gravitones. Este fenómeno original podría jugar un papel importante en la justificación de las redes de galaxias y sus cúmulos. Es probable que la naturaleza haya utilizado el mecanismo de los gravitones entrelazados para tejer el “lienzo de la red galáctica” (hipótesis). El fenómeno de los “gravitones entrelazados” podría explicar la naturaleza cosmológica y la esencia física del universo. También, se podría considerar la puesta en escena de los «gravitones entrelazados» al proceso de transporte de información a través de los agujeros negros y agujeros de gusano (y, tal vez, de los agujeros blancos). En síntesis, se podría pensar que en línea con los fenómenos de entrelazamiento de fotones y de gravitones, se llegue a algún resultado sobre la gravedad cuántica. [Avetissian. 2020]

Lo anterior nos conduce a pensar que la pura información vista desde la RG o desde la MC sería una misma cosa.

Es lógico pensar que detrás de la MC y RG subyace un orden necesario que establece cómo suceden las cosas, pero este orden (constantes fundamentales de la naturaleza y leyes físicas) es un tipo fundamental de información (¿el logos?).

Para Schrödinger, la noción de orden en física ha surgido generalmente de manera más tácita que explícita. Hay órdenes más sutiles como el orden del lenguaje, el orden de la lógica, el orden de la música, el orden de las sensaciones y del pensamiento, etc. Entonces, ¿cómo podemos proceder?: Como sugerencia, podemos seguir como siempre se ha hecho, comenzando con nuestras nociones intuitivas comunes basadas en la experiencia general, dejando que estas se desarrollen para extenderse a nuevos dominios y campos de aplicación.

Años después de que Schrödinger, en 1944, publicara su conocido libro «¿Qué es la Vida?» (What is Life?), da a conocer su ensayo «Mente y materia» (Mind and Matter) en 1958, en el que expone una relación que ha desconcertado a los filósofos desde los tiempos más remotos. Schrödinger se pregunta (de forma implícita) sobre el lugar que ocupa la «información» (consciencia) en la evolución de la vida. Como muestra, podemos leer en estos escritos de Schrödinger: «Se ha preguntado a menudo: ¿cómo esa diminuta partícula de material, el núcleo del óvulo fecundado, podría contener un elaborado código que incluye todo el desarrollo futuro del organismo? Un conjunto de átomos, en un medio físico adecuado que permita mantener su orden de forma permanente, parece ser la única estructura material concebible, que ofrece una variedad de posibles disposiciones (‘isoméricas’), lo suficientemente grande como para incorporar un sistema complicado de ‘determinaciones’ dentro de un pequeño límite espacial….‎». Sobre la vida y “entropía negativa” podemos leer: “Un organismo vivo evita la rápida degradación al estado inerte de equilibrio (de máxima entropía o desorden): alimentándose, respirando, etc. (metabolismo: entropía negativa)”. Es decir, mediante un intercambio físico de materia, energía e información llegamos a un equilibrio vital que nos lleva a un orden necesario: siendo capaces de producir orden. [Schrödinger, 1944 y 1958]

Nuestro siguiente paso podría ser la búsqueda un orden apropiado para la totalidad en nuestra intuición y experiencia. Comencemos señalando, en el área de la óptica geométrica, que el orden cartesiano ordinario al ser aplicado a puntos separados logra explicar el comportamiento de una lente. Lo que hace una lente es producir una correspondencia aproximada de puntos en un objeto con puntos en su imagen. La percepción de esta correspondencia llama fuertemente nuestra atención sobre los puntos separados. Pero como es bien sabido, existe una nueva técnica utilizada para formar imágenes llamada holografía. Más bien, cada región elemental del holograma hace posible una imagen del objeto completo. Cuando juntamos todas estas regiones obtenemos una imagen del objeto completo que está más definida, además de contener más puntos de vista.

El holograma no se parece en nada al objeto, pero da lugar a una imagen cuando está adecuadamente iluminado. En una inspección superficial, el holograma parece no tener un orden significativo y, sin duda, debe haber en él, de alguna manera, un orden que determine la secuencia de los puntos que aparecerán en la imagen cuando se ilumina. Podríamos decir que es un orden implícito, pero la raíz básica de la palabra implícito significa ‘envuelto’. Entonces, en cierto sentido, todo el objeto está en cada parte del holograma en lugar de estar en una correspondencia punto a punto. Por tanto, podemos decir que cada parte del holograma contiene un orden esencialmente similar al del objeto y, sin embargo, obviamente, de forma diferente.

En palabras de David Bohm tomadas su obra «La Totalidad y el Orden Implicado» (The Wholeness and the Implicate Order) de 1980: «Tenía la noción de que es necesario comprender la realidad del proceso, y que la mecánica cuántica no ofrecía una imagen de las causas subyacentes. Simplemente hablaba del resultado de mediciones u observaciones. A partir de los resultados, se puede calcular la probabilidad de otra observación, sin demasiada idea de cómo están conectadas entre sí, excepto estadísticamente. Traté de hacerme una idea de cuál podría ser el proceso implícito en las matemáticas de la teoría cuántica, y este proceso es lo que llamé ‘envolvimiento’. Las matemáticas mismas sugieren que cualquier elemento del espacio, puede tener un campo que se despliega a modo de holograma. En una fotografía, hecha con una lente, tienes una correspondencia punto a punto. Cada punto del objeto corresponde a un punto de la imagen. En un holograma, todo el objeto está contenido en cada región del holograma, envuelto como un patrón de ondas, que luego se puede desplegar haciendo brillar la luz a través de él. Si nos fijamos en las matemáticas de la teoría cuántica, describe un patrón de esa naturaleza, un movimiento de ondas que se despliegan y envuelven en todo el espacio. Por tanto, se podría decir que todo está envuelto en este todo, o incluso en cada parte, y que luego se despliega. A esto lo llamo un orden implicado, el ‘orden envuelto’, y esto se despliega en un orden explicado. El implicado es el orden envuelto. Se despliega en un orden explicado en el que todo está separado. Entonces se puede decir que este movimiento es el movimiento básico sugerido por la teoría cuántica. La mejor analogía para ilustrar el orden implicado es el holograma. Cada parte del holograma contiene información sobre el objeto, que está envuelto. Uno puede notar ahora que no necesitamos este holograma, porque cada parte del espacio se puede relacionar con otras partes, que envuelven toda la habitación, todo el universo. En el orden implicado todo está, pues, internamente relacionado con todo, todo lo contiene todo, y sólo en el orden explicado las cosas están separadas y son relativamente independientes.»

En su misma obra, Bohm matiza: «Todo el mundo tiene muchas experiencias de este orden implicado. La más obvia es la consciencia ordinaria, en la que la consciencia envuelve todo lo que conoces o ves. No se limita a envolver el universo, sino que también actúa de acuerdo con el contenido. Por lo tanto, estás internamente relacionado con el todo en el sentido de que actúas de acuerdo con la consciencia del todo. El ‘orden envuelto’ es una amplia gama de potencialidades que se pueden desplegar. La forma en que se desarrolla depende de muchos factores. La forma en que pensamos, etc.» [Bohm, 1980]

Así pues, basándonos en los planteamientos conceptuales anteriores sobre la ‘información’, esta parece ser mucho más fundamental que la materia o la energía.

El principio holográfico es una idea emergente dentro de la física, veamos cómo se desarrollaría.

El mundo y el universo, en cierto sentido, podrían ser un holograma…

De todos modos, debemos tener en cuenta que el «principio holográfico» surge como una propiedad de las teorías de la gravedad cuántica que resuelven la paradoja de la información del agujero negro dentro de la «teoría de cuerdas».

Sobre la paradoja de la información del agujero negro: A primera vista, los agujeros negros parecen tratar la información de manera bastante inocente. Aparentemente las cosas «caen» en los agujeros negros, junto con su información. Desde el punto de vista de un observador externo -es decir, nosotros mismos mirando con toda seguridad desde la distancia-, las cosas se pegan a una cierta superficie que rodea las inmediaciones del agujero negro (por supuesto, es un poco más complicado que eso, pero eso es suficiente para comprender esta paradoja). Esa situación no es tan importante para la información, ya que asumimos que no se crea ni se destruye. Excepto cuando el agujero negro se evapora, lo que crea otro problema…

Como descubrió Stephen Hawking por primera vez en la década de 1970, los agujeros negros no son completamente negros. Brillan, aunque sea muy poco. Además, esta «radiación de Hawking» es completamente térmica. Es sólo calor (emisión aleatoria), como el que emiten nuestros cuerpos. Según la física, lo anterior significa que la cantidad de calor y la temperatura de la radiación emitida dependen sólo de los parámetros de un agujero negro (masa, giro, carga eléctrica, etc.) y de nada más: no importa lo que arrojes a un agujero negro, desde piedras hasta planetas, su radiación de Hawking seguirá siendo del mismo tipo.

Pero la información en la superficie del agujero negro todavía estaría ahí. A medida que el agujero negro produce radiación de Hawking va perdiendo energía, lo que significa que pierde masa…, lo que significa que finalmente desaparece, ¿junto con toda la información que transportaba?

Entonces, si la información no se filtró con la radiación de Hawking y el agujero negro desaparece, ¿qué pasó con toda su información? En este momento los físicos no se ponen de acuerdo.

Ya en 1995 se propuso el principio holográfico, según el cual el mundo tridimensional es una «mera ilusión», un holograma creado por «píxeles bidimensionales» cuya complicada dinámica crea la impresión de la existencia de otra dimensión más, así como de la gravedad; ambos son conceptos emergentes. Esta exótica idea, propuesta por el Nobel de física (1999) Gerardus ‘t Hooft y Leonard Susskind, es conocida con el nombre de principio holográfico; sus posteriores refinamientos han constituido la punta de lanza de la investigación en gravedad cuántica en las últimas dos décadas.

¿Por qué la entropía del agujero negro?: Un agujero negro puede describirse como una singularidad en el espacio-tiempo o como un lugar de muy alta curvatura (de la geometría espacio-tiempo desde la relatividad general de Einstein) ¿Es deseable asociarle entropía? ¿Es esto posible?

Un agujero negro, generalmente, se forma a partir del colapso de una cantidad de materia o radiación, los cuales llevan entropía. Sin embargo, el interior y el contenido del agujero están ocultos a un observador exterior. Una descripción termodinámica del colapso, desde el punto de vista de ese observador, no puede basarse en la entropía de esa materia o radiación porque no se las puede observar.

Un agujero negro estacionario está parametrizado por unos pocos parámetros: masa, carga eléctrica, momento angular, etc. Para cualquier elección específica de estas cantidades, uno puede imaginar muchos escenarios para la formación del agujero negro. Por tanto, hay muchos estados internos posibles para ese agujero negro. En termodinámica, uno se encuentra con una situación similar: muchos microestados internos de un sistema, todos compatibles con el macroestado (estado global) observado. La entropía termodinámica (de Boltzmann) cuantifica esa multiplicidad. Así, por analogía, parecería tener sentido asociar una entropía al agujero negro.

El horizonte de sucesos del agujero negro -superficie cerrada que lo rodea- establece un límite, de tal modo que un observador externo no recibirá información desde dentro de esa superficie (salvo los pocos parámetros mencionados con anterioridad que caracterizan al agujeros negro desde fuera). Por tanto, se puede decir que un agujero negro «oculta» información (es como una «pérdida» de información).

Además del sabido concepto de entropía de un sistema desde el punto de vista estadístico, que estaría relacionado con la información útil que se espera que contenga ese sistema (nos daría una medida del desorden).

Por tanto, parece que tiene sentido asociar una entropía a un agujero negro, dado que este alberga información -aunque sea en la superficie del horizonte de sucesos-.

La interpretación de la entropía es la medida de la incertidumbre que permanece sobre un sistema, después de que se hayan tenido en cuenta sus propiedades macroscópicas observables (temperatura, masa, carga eléctrica, momento angular, etc.)

Para un conjunto dado de variables macroscópicas, la entropía tiene que ver con la forma en que las diferentes probabilidades se distribuyen entre los diferentes microestados posibles del sistema. A diferencia del macroestado, que caracteriza cantidades medias claramente observables (la temperatura es un ejemplo), un microestado especifica todos los detalles moleculares del sistema, incluida la posición y velocidad de cada molécula. Con más microestados disponibles, aumenta la entropía de un sistema. Esta es la base de una definición alternativa (y más fundamental) de entropía S para un sistema aislado -tal que la suma de las energías de todos los microestados sea su energía total-:

S = k ln Ω

La entropía de Boltzmann S es igual a la constante de Boltzmann k (k = 1,38065 × 10 ^-23 J / K) multiplicada por el logaritmo neperiano del número de microestados accesibles Ω que corresponden a un macroestado dado del sistema.

Supongamos que se tienen i microestados Ω con una probabilidad de ocurrencia de cada microestado de p_i, entonces la entropía de la información de Shannon H es la suma ponderada de la información de cada microestado I_i:

H = ∑_i p_i I_i

Cada microestado i contendrá una información I_i -en bits- que se puede cuantificar como el logaritmo en base 2 de la inversa de la probabilidad de su ocurrencia:

I_i = log₂(1/p_i)

A una mayor probabilidad p_i en la ocurrencia de un microestado i menor información I_i nos va a aportar.

Siendo, entonces, la cantidad de información del sistema -la entropía de Shannon H-:

H = ∑_i p_i I_i = ∑_i p_i log₂(1/p_i) = – ∑_i p_i log₂(p_i)

En síntesis, a mayor entropía H de un sistema mayor información contendrá ese sistema.

También, se puede escribir una extensión cuántica de la información de Shannon utilizando bits cuánticos -qbits-: sustituyendo la probabilidad por la matriz densidad -ρ, que contiene toda la información estadística sobre el sistema para la definición de estados puros y mezclas- y la traza por el sumatorio se llega a la expresión de Von Neumann para la entropía. [Boes, 2018].

De este modo, mediante los qbits estaría «comprimida» toda la información de la que surgen las leyes físicas. De las cuales emergen las leyes que conforman nuestra realidad [Vedral, 2018]. Este sustrato informativo actuaría a modo de banco global de información del que dependeríamos todos los seres vivos, es decir, una consciencia colectiva (extendida–expandida).

El concepto de multiverso se basa en que el universo conocido -volumen de Hubble- no es más que una pequeña parte de un vasto conjunto de «universos». Un volumen de Hubble es la medida finita de una región capaz de ser observada. En un multiverso inflacionario, existirían infinitos volúmenes de Hubble. Un universo inflacionario propone que el universo experimentó una expansión extremadamente rápida en los primeros instantes después del Big Bang. Según la tesis del multiverso, cada universo puede diferir en sus leyes físicas, de tal manera que todas las constantes y leyes concebibles estarían representadas en algún universo de este conjunto.

La hipótesis está íntimamente asociada con el llamado «Principio Antrópico», que establece que nuestra propia existencia condiciona qué propiedades del universo podemos observar.

El Principio Antrópico, junto con la idea de multiverso, nos muestra por qué no debería sorprendernos el ajuste fino extraordinariamente improbable del universo para que se pueda dar vida inteligente

El principio antrópico es simplemente la observación de que las características físicas, desde el sistema solar hasta las partículas subatómicas, son las adecuadas para la vida y en particular para la existencia del ser humano.

Claramente, la existencia misma de la humanidad muestra que la estructura actual del universo y de los valores tomados por las constantes de la naturaleza permite que exista la vida. De hecho, parece que muchas características del universo que son necesarias para la evolución (y el desarrollo vida) son el resultado de coincidencias «inusuales» entre diferentes valores de las constantes de la naturaleza, cantidades como por ejemplo la masa del electrón, la fuerza de la gravedad (G) o la vida media del neutrón.

En la actualidad, la ciencia no sabe por qué las constantes de la naturaleza toman los valores observados. Quizá esos valores son los únicos posibles que se podrían adoptar; en otras palabras, puede haber solo un universo lógicamente posible. Si es así, entonces debe juzgarse como completamente fortuito que la combinación de valores tomados por las constantes permita la existencia de la vida, o podría creerse que la vida es tan adaptable que surgiría de alguna forma en los muchos universos posibles (¿multiversos?) o de alguna inteligencia superior (¿Dios?)

Sin embargo, es probable que al menos algunas de las constantes de la naturaleza (y posiblemente todas ellas) hayan tenido sus valores influenciados, o incluso completamente determinados, por fluctuaciones aleatorias de origen mecánico cuántico en una historia muy temprana del universo. Si ese fuera el caso, entonces las constantes de la naturaleza podrían haber tomado valores diferentes de los observados y las probabilidades de obtener diferentes colecciones de valores para ellas podrían ser calculables.

Se espera que las teorías de supercuerdas eventualmente puedan predecir los valores de estas constantes. Las predicciones pueden ser probabilísticas, pudiendo existir muchas teorías de supercuerdas, lógicamente autoconsistentes con las interacciones fundamentales de la naturaleza, cada una con diferentes leyes y constantes. En este caso, podría evaluarse la probabilidad de que el universo posea propiedades que permitan la existencia de vida.

La teoría inicial de cuerdas bosónicas tuvo que ver con las partículas mediadoras de las interacciones, incluyendo los gravitones; aunque sin fermiones (partículas de materia). Pronto se descubrió que la adición de la propiedad de supersimetría conduce a la teoría de cuerdas moderna -supercuerdas-.

La teoría de supercuerdas ha proliferado enormemente, de modo que la teoría moderna es mucho más detallada y matemática que la teoría bosónica original, que a su vez era más detallada y matemática que las teorías de partículas clásicas.

La supersimetría, en física de partículas, se basa en una simetría entre fermiones (partículas con valores no enteros del momento angular intrínseco o espín) y bosones (partículas con valores enteros del espín). La supersimetría es un marco matemático complejo basado en la teoría de las transformaciones de grupo que se desarrolló a principios de la década de 1970 para comprender a un nivel más fundamental el creciente número de partículas subatómicas que se producían en los experimentos realizados con aceleradores de partículas de alta energía. Estas teorías han evolucionado para abordar las inconsistencias internas que surgieron de los intentos de unificar las interacciones fundamentales en el modelo estándar de la física de partículas. La supersimetría es una característica esencial de la supergravedad, la teoría cuántica de campos de la fuerza gravitatoria, y de la teoría de cuerdas, siendo todo ello un ambicioso intento de proporcionar una teoría cuántica autoconsistente que unifique todas las partículas y fuerzas (interacciones) de la naturaleza.

Caos pero no desorden: Según las leyes de Newton, si se conocen las condiciones iniciales de un objeto, se podrá predecir con relativa facilidad su comportamiento en el futuro. Es decir, son leyes deterministas (causales). Gracias a Newton, por ejemplo, se puede predecir el movimiento de los planetas de nuestro sistema solar.

La teoría del caos advierte, sin embargo, que pequeñísimas variaciones iniciales (condiciones iniciales), con el transcurrir del tiempo hacen imposible las predicciones. Es decir, un sistema caótico es un sistema dinámico (que cambia con el tiempo) con una alta sensibilidad a sus condiciones iniciales.

Un fractal es un objeto matemático en el que, si miras de cerca cualquier sección, esa sección en sí misma se parece al objeto completo (autocontenido).

La Mecánica cuántica y el Caos: ¿Cómo surge el mundo macroscópico que experimentamos en nuestras vidas del mundo microscópico invisible? Esta pregunta, tan antigua como la ciencia misma, se volvió particularmente relevante durante los últimos 100 años para comprender cómo la mecánica clásica, que gobierna el mundo macroscópico, se deriva de la mecánica cuántica, que gobierna el mundo microscópico (subatómico). Aunque se ha logrado un gran progreso, todavía quedan muchas preguntas desconcertantes.

Uno de los aspectos menos investigados experimentalmente del cruce de lo cuántico y lo clásico es el surgimiento del caos. Los sistemas no lineales clásicos, que se comportan de manera caótica, muestran una sensibilidad extrema a las perturbaciones, lo que hace que el comportamiento a largo plazo sea impredecible, aunque el sistema sea completamente determinista. Ahora bien, debido a su naturaleza discreta, los sistemas de la mecánica cuántica carecen de una sensibilidad tan extrema.

Al intentar reconciliar este comportamiento, aparentemente diferente, se han hecho muchas predicciones teóricas, que impactan en temas de la mecánica cuántica tan variados como el origen de la decoherencia (pérdida de coherencia cuántica), la naturaleza de una observación o una medición.

Tras el concepto de ‘superposición de estados’ subyace la idea de ‘coherencia cuántica’. La coherencia cuántica es lo que permite que la superposición de varios estados cuánticos se mantenga y que, si se dan las condiciones adecuadas, se dé el entrelazamiento cuántico entre partículas.

Como ejemplo de información básica, en un contexto cuántico, podríamos traer la idea de qubit o qbit (bit cuántico). El qbit es el análogo mecánico cuántico de un bit clásico. En la informática clásica, la información se codifica en bits, donde cada bit clásico puede tener el valor 0 (falso o no) o 1 (cierto o sí). En la computación cuántica, la información se codifica en qubits. Un qbit es un sistema cuántico de dos niveles, donde los dos estados básicos del qbit generalmente se escriben como |0⟩ y |1⟩.

=> Un qbit puede estar en el estado |0⟩, |1⟩ o, a diferencia del bit clásico, en una superposición de ambos estados:

a0 |0⟩ + a1 |1⟩; siendo a0 y a1 dos números complejos.

La Información Cuántica y los Campos Físicos

Cuando se habla del «nivel más fundamental de la física, el de la información pura» (ver Vedral y otros), hay que referirse a una línea de pensamiento en la física cuántica donde la información no es solo algo que las partículas contienen, sino que podría ser un concepto aún más fundamental que la materia y la energía mismas. Vlatko Vedral, entre otros, ha explorado esta idea, sugiriendo que las leyes de la física pueden ser vistas como emergentes de un nivel más fundamental de la naturaleza: la información pura. [Vedral, 2018]

Ahora, la pregunta clave es: ¿cabe definir un campo de información global en este nivel fundamental?…

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La trama de la vida: Del trabajo metabólico al paradigma informacional

1. Sustrato fundamental de Información

La base física de concepto de sustrato fundamental de información se debe en parte a John Archibald Wheeler, físico teórico estadounidense (colaborador de Niels Bohr y Albert Einstein, y profesor de Richard Feynman).

A finales del siglo XX, Wheeler relacionó la física y la teoría de la información de Claude Shannon bajo la célebre máxima «It from bit» (Toda la realidad física procede de una base digital o bits clásicos discretos). Wheeler propuso que la materia, la energía y el propio tejido del espacio-tiempo no son entidades primarias, sino construcciones secundarias emergentes a partir de un sustrato de información formuladas. Con el advenimiento de la computación cuántica (basada en la mecánica cuántica), la máxima anterior se extendió a «It from qubit» (La realidad física no emerge de bits clásicos discretos, sino de la superposición cuántica y el entrelazamiento de estados de información). [Wheeler, 1983 y 1989]

Desde esta perspectiva estrictamente científica, la información actúa como principio organizador. La materia y la energía actúan simplemente como portadoras físicas de relaciones de orden, correlaciones físicas y patrones de simetría. Por debajo de esta estructura informacional existe lo que la física matemática denomina el dominio de las leyes físicas inmutables (o simetrías fundamentales), una «pre-información» o marco de invariancia que rige la mecánica cuántica y la relatividad antes de que la materia se manifieste en un estado concreto.

2. Sobre la energía

En este momento es necesario desambiguar el uso del término energía. En la ciencia se identifican tres niveles conceptuales diferenciados que a menudo se confunden bajo la misma palabra:

1. Energía Física Medible (en Julios): Es el trabajo observable en laboratorio. Corresponde a la capacidad de un sistema para transferir calor o realizar fuerza con un desplazamiento. En la biología, esta es la energía bioquímica accesible, cuantificable a través de calorímetros, voltímetros y reactivos químicos.
2. Sustrato fundamental de Información: Directamente no es una «energía física» con unidades de Julios, sino patrones de relación organización que pueden dar lugar a una forma de energía. La materia y la energía son la consecuencia de este sustrato fundamental de información. La información no se mide en Julios, sino en bits (como medida del grado de orden/incertidumbre).
3. El modelo bioenergético: la persona que compila con más detalle este modelo de “Campos Sutiles de Energía” (campos energéticos humanos -campos aurales- detectados por “elevada percepción sensorial” (EPS) -a modo de intuición-, no medibles físicamente en laboratorio) es Barbara Ann Brennan (que es física de formación que derivó hacia la bioenergética), en sus libros Manos que Curan (Hands of Ligth) y Hágase la Luz (Ligth Emerging) publicados inicialmente en 1987 y 1993, describe el «Campo de Energía Humano» estructurado en capas. Desde el rigor epistemológico actual, lo que los enfoques bioenergéticos tradicionales denominan «campos energéticos no medibles» no debe conceptualizarse como una forma exótica de radiación física, sino como la expresión fenomenológica o relacional de la red de información organizativa del organismo. Intentar medir la matriz informacional con un voltímetro es un error conceptual: la instrumentación física mide el efecto disipativo (las consecuencias electromagnéticas o térmicas), pero no el patrón informacional de relaciones en sí mismo (este se percibe como una experiencia subjetiva). [Brennan, 2016]

Se han realizado experimentos (por la Dra. Valerie Hunt, docente e investigadora de la Universidad de UCLA en el Departamento de Kinesiología y Ciencias del Movimiento en Los Angeles, California, EE UU, entre los años 1970 y 1980. Así mismo, por el Dr. Robert Beck, docente e investigador de la Universidad del Sur de California USC, EE UU, entre los años 1970 y 1990) para demostrar las correlaciones entre el biocampo humano (la parte de campos físicos medibles en laboratorio) y el campo energético humano (campos aurales percibidos por EPS -no medibles-) para diferentes personas. En gran parte de estos estudios se ha observado que las ondas cerebrales del lector del aura (sanador) y del sujeto presentan una misma frecuencia y fase (ambos en ritmo alfa cerebral entre 7,8 y 8 Hz, fácilmente medible por electroencefalografía EEG, que se corresponden con las ondas Schumann terrestres -en la cavidad entre el suelo y la parte baja de la ionosfera- cuya intensidad son muy bajas, del orden de 1 pT-)

3. El sustrato bioquímico: La energía metabólica celular

En la escala observable de laboratorio, la vida se sostiene mediante trabajo termodinámico clásico. La célula viva es un sistema fuera del equilibrio termodinámico que importa energía libre para mantener su organización interna y exportar entropía al entorno.

Este motor opera a través de dos mecanismos fisicoquímicos fundamentales:

• Tráfico de electrones y gradientes de protones: En la membrana interna de las mitocondrias, la transferencia de electrones a lo largo de la cadena respiratoria acopla el bombeo de protones (H⁺) desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana. Esto crea un gradiente electroquímico (potencial de membrana y pH), conocido como la fuerza protón-motriz.
• El ciclo ATP/ADP: El flujo de regreso de estos protones a través de la enzima ATP sintasa cataliza la fosforilación del ADP (adenosín difosfato) para sintetizar ATP (adenosín trifosfato). La hidrólisis posterior del ATP libera aproximadamente 30,5 kJ/mol de energía libre de Gibbs, la cual impulsa el trabajo mecánico, el transporte activo de iones y la síntesis de macromoléculas.

4. Coherencia cuántica y la emisión ultradébil: Los biofotones de Popp

A un nivel intermedio entre la bioquímica celular dura y la teoría de la información se encuentra la radiación celular ultrasensible. Descubierta inicialmente por Alexander Gurwitsch y sistematizada operacionalmente en la década de 1970 por el físico alemán Fritz-Albert Popp, la emisión ultradébil de fotones o biofotones representa un puente experimentalmente verificable entre la energía metabólica y la regulación informacional.

Popp demostró que la fuente primaria de estos fotones es el ADN nuclear. A diferencia de la radiación térmica común, los biofotones exhiben propiedades de coherencia cuántica. El ADN actúa como una cavidad resonante electromagnética que almacena y emite luz de forma coordinada. Esta red fotónica no disipa trabajo térmico significativo, sino que actúa como un sistema de comunicación electromagnética ultrarrápida dentro de la célula y entre tejidos adyacentes, modulando la velocidad y localización de las reacciones bioquímicas mediante un patrón de resonancia de fase. [Popp, 1994]

5. El principio de atracción: La Sintropía de Luigi Fantappiè

Para comprender cómo el sustrato metabólico y la emisión de biofotones se organizan en estructuras complejas sostenidas en el tiempo, es necesario acudir a la formulación matemática de las ecuaciones de onda.

En 1942, el matemático italiano Luigi Fantappiè analizó la ecuación de onda relativista (ecuación de onda de D’Alembert) [Fantappiè, 1942]

Fantappiè señaló que la física clásica había descartado arbitrariamente la solución con signo negativo (las soluciones avanzadas o -t), concentrándose únicamente en las soluciones retardadas (+t).

• Solución +t (Entropía): Describe ondas que se expanden desde una fuente en el pasado. Es el reino de la física inanimada, la fricción, el calor disipativo y la descomposición (causalidad mecánica).
• Solución -t (Sintropía): Describe ondas que convergen hacia un centro desde el futuro. Matemáticamente describe la concentración de energía, el aumento de la diferenciación, la reducción de la entropía y la estructuración de patrones complejos.

En la biología, la Sintropía no opera mediante una fuerza mecánica que «empuja» átomos desde el pasado, sino como un atractor de probabilidades (causalidad final). El patrón sintrópico determina los estados de equilibrio viables hacia los cuales la energía metabólica debe encauzarse. La vida es el acoplamiento exacto donde la energía disipativa del metabolismo (+t) es capturada por la geometría orientada del patrón sintrópico (-t).

6. Síntesis teórica: La arquitectura unificada de la vida

Un marco científico riguroso para la «energía de la vida» requiere diferenciar claramente los niveles conceptuales y evitar la superposición arbitraria de términos.

1. La Pre-información: El conjunto de leyes físicas y simetrías inmutables que preceden al despliegue de la materia.
2. El Patrón Informacional / Sintrópico (-t): La estructura relacional no-local que actúa como atractor de orden. Corresponde a lo que intuitivamente se ha denominado «cuerpo sutil» o «campo informacional» en modelos fenomenológicos como los de Brennan, pero conceptualizado como geometría informacional.
3. La Interfaz Electrodinámica (Biofotones): El medio físico medible mediante el cual el patrón de información modula la coherencia celular a través de emisiones coherentes de luz ultrasensible.
4. El Sustrato Metabólico (+t): La maquinaria físico-química de la mitocondria, la hidrólisis del ATP y la fuerza protón-motriz que proporciona el trabajo disipativo necesario para ejecutar los procesos biológicos en el espacio-tiempo manifestado.

La vida es la integración funcional entre un flujo de trabajo termodinámico disipativo y un patrón informacional sintrópico que encauza dicho flujo para sostener la complejidad frente a la degradación entrópica del universo.

En síntesis, Wheeler aporta desde un enfoque ontológico como la realidad física emerge de un sustrato o matriz fundamental de información (patrones de orden y relaciones).

Fantappiè aporta la dinámica matemática: La información sintrópica canaliza el orden frente al caos entrópico.

Brennan aporta la “cartografía fenomenológica”: El “aura” es el mapa estructural de cómo esa matriz sintrópica informa y coordina la biología humana, por mediación de los biofotones de Popp.