La paradoja de Stephen Hawking “La información puede escapar de un agujero negro tanto al exterior como posiblemente a otro universo”
Se ha dicho que Newton nos dio respuestas; Stephen Hawking nos hizo preguntas. Un trío de físicos parece estar un paso más cerca de resolver la paradoja de la información del agujero negro, uno de los misterios físicos más intrigantes de nuestro tiempo.
Las cosas pueden salir de un agujero negro tanto en el exterior como posiblemente en otro universo”.
“El espacio-tiempo parece desmoronarse en un agujero negro, lo que implica que el espacio-tiempo no es el nivel raíz de la realidad como sugiere la famosa paradoja que Stephen Hawking describió por primera vez hace cinco décadas, sino que emerge de algo más profundo”, observa George Musser , autor. of Spooky Action at a Distance, para Quanta sobre la teoría seminal de Hawking que en un matrimonio ardiente de la relatividad y la física cuántica dice que cuando se forma un agujero negro y luego se evapora por completo emitiendo radiación, la información que entró en el agujero negro no puede venir retrocede e inevitablemente se pierde, violando las leyes de la física que insisten inequívocamente en que la información nunca puede perderse por completo.
En 2003, Hawking encontró una manera de que la información pudiera escapar durante la evaporación del agujero, pero no probó que la información se escape, por lo que la paradoja continuó hasta ahora. “No son las prisiones eternas en las que alguna vez se pensó”, dijo Hawking. “Las cosas pueden salir de un agujero negro tanto en el exterior como posiblemente en otro universo”.
“Aunque Einstein concibió la gravedad como la geometría curva del espacio-tiempo, su teoría también implica la disolución del espacio-tiempo, que es en última instancia la razón por la cual la información puede escapar de su prisión gravitatoria”, agrega Musser, resumiendo una serie histórica de cálculos realizados por tres físicos. que muestran que la información escapa de un agujero negro a través del funcionamiento de la gravedad ordinaria con una sola capa de efectos cuánticos, lo que parece imposible por definición en base a los nuevos cálculos gravitacionales que permite la teoría de Einstein, pero que Hawking no incluyó.
“Lo más emocionante desde Hawking”
“Eso es lo más emocionante que ha sucedido en este tema, creo, desde Hawking”, dijo uno de los coautores, Donald Marolf , de la Universidad de California en Santa Bárbara.
“Es de esa área misteriosa, donde la relatividad y la mecánica cuántica no encajan del todo, que surge la pregunta de qué sucede con la información en un agujero negro”, dice el investigador Henry Maxfield de la Universidad de California, Santa Bárbara, al calcular el contenido de información cuántica de un agujero negro y su radiación.
la gran pregunta
Maxfield fue coautor de un artículo, coescrito con los físicos Ahmed Almheiri en el Instituto de Estudios Avanzados y Netta Engelhardt y Marolf UC Santa Barbara del MIT en 2019, que nos lleva un paso más cerca, dice Maxfield, “para resolver el agujero negro paradoja de la información. “La esperanza era que, si pudiéramos responder a esta pregunta, si pudiéramos ver la información que salía, para hacerlo tendríamos que aprender sobre la teoría microscópica”, dijo Geoff Penington, de la Universidad de California, Berkeley, en alusión. a una teoría completamente cuántica de la gravedad.
“Los agujeros negros brillan e irradian suavemente”
“Se remonta a este problema en la década de 1970 que descubrió Stephen Hawking”, explicó Maxfield. Los agujeros negros, esos vacíos extremadamente densos y de alta gravedad en el espacio-tiempo, no son completamente “negros”. “Brillan e irradian suavemente”, dijo. Y mientras lo hacen, los agujeros negros se evaporan. Pero un elemento de los cálculos de Hawking, continuó Maxfield, es que este estado de “radiación de Hawking” destruye la información sobre el estado cuántico original del material atraído por el agujero.
“Esto es muy diferente de lo que hace la mecánica cuántica”, dijo Maxfield. “En principio, las leyes de la física son completamente reversibles”. En otras palabras, la información sobre el estado cuántico original del material debería existir de alguna forma. “Así que existía este conflicto de que la mecánica cuántica se comporta de una manera y la gravedad parece comportarse de otra”.
La punta del iceberg
“Estábamos interesados en algo estrechamente relacionado, que era tratar de identificar dónde se encuentra la información”, dijo Maxfield sobre la ruta no lineal de su cálculo como “una modificación del cálculo de Hawking”, ampliándolo para incluir un método para cuantificar el información.
Una vez que el agujero negro se ha reducido a la mitad de su tamaño (lleva mucho tiempo), la información cuántica comienza a aparecer. Esto es lo que esperarías de la mecánica cuántica”.
“Así que existe esa radiación temprana cuando el agujero negro aún es joven que en realidad no lleva ninguna información”, dijo Maxfield sobre su cálculo sobre cuánta información se almacena en un agujero negro a medida que se evapora, y el hallazgo de que la cantidad de información de hecho, disminuye con el tiempo. “Pero una vez que el agujero negro se ha reducido a la mitad de su tamaño, toma mucho tiempo, la información cuántica comienza a salir. Esto es lo que esperarías de la mecánica cuántica”.
El cálculo que hicieron Maxfield, Englehardt, Almheiri y Geoff Penington (que al mismo tiempo estaba haciendo un trabajo muy similar en Stanford), informa UC Santa Barbara, es solo la punta del iceberg.
La pista más grande que hemos tenido
“Eso no significa que hemos entendido completamente todo”, dijo Maxfield. “Pero es la mayor pista que hemos tenido en mucho tiempo sobre cómo se resuelve esta tensión”.
“Descubrieron que la información está saliendo, aunque no tenían todas las razones por las que sale”, comentó Marolf. “Pero la idea es que este es un primer paso. Si tiene una forma de realizar ese cálculo, debería poder abrir ese cálculo y descubrir cuál es el mecanismo físico. Este cálculo es algo que esperamos nos dé una idea de los procesos cuánticos en los agujeros negros y cómo sale la información de ellos”.
“Soy muy resistente a las personas que vienen y dicen: ‘Tengo una solución solo en mecánica cuántica y gravedad’”, dijo un escéptico Nick Warner de la Universidad del Sur de California. “Porque nos ha llevado en círculos antes”.
dg