¿Has oído que los agujeros negros destruyen la información que entra? ¿Por qué es este un gran problema para la física?
En mi día, las cosas eran simples. El corte de mi foque fue completamente irreprochable. Nathan Fillion fue el capitán de la Serenidad todo el día, todos los días. ... Y los agujeros negros eran agujeros negros. Con eso quiero decir que los agujeros negros comprimirían la materia y la energía en una singularidad infinitamente densa, y no crearon una paradoja de información aparentemente insuperable. Sí, esos fueron los buenos días.
Pero esos días han terminado. Ahora son los 50 tonos de gris, con las leyes de la física bajo otras leyes de la física. "Hashtag no es mi cristiano". De lo que estoy hablando es de la paradoja de la información del agujero negro.
Primero, hablemos de información. Cuando los físicos hablan de información, hablan sobre el estado específico de cada partícula en el Universo: masa, posición, giro, temperatura, lo que sea. La huella digital que identifica de forma única a cada uno y las probabilidades de lo que van a hacer en el Universo. Puede cambiar átomos, aplastarlos, pero la función de onda cuántica que los describe siempre debe conservarse.
La física cuántica le permite ejecutar todo el Universo hacia adelante y hacia atrás, siempre y cuando invierta todo en matemáticas: carga, paridad y tiempo. Aquí está la parte importante. Los grandes cerebros nos dicen que la información debe vivir, pase lo que pase. Piensa en ello como energía. No puedes destruir la energía, todo lo que puedes hacer es transformarla.
Ahora, el resumen del agujero negro. Naturalmente formado cuando las estrellas más grandes, aquellas con más de 20 veces la masa del Sol, colapsan violentamente y explotan. Aquí la densidad de la materia es tan alta que la velocidad de escape excede la velocidad de la luz. Los sofisticados tienen un disco de acreción de materia sobrecalentada que gira alrededor del horizonte de eventos del agujero negro, donde incluso la luz puede ser puesta en órbita.
Aquí, tenemos uno de los efectos secundarios más extraños de la Relatividad: dilatación del tiempo. Imagine un reloj cayendo hacia un agujero negro, moviéndose más profundamente en el pozo de gravedad. Parece que se ralentiza a medida que se acerca al agujero negro, y finalmente se congela en el borde del horizonte de eventos. Los fotones del reloj se estirarían y el color del reloj cambiaría al rojo. Finalmente, se desvanece a medida que los fotones se extienden más allá de lo que nuestros ojos pueden detectar.
Si pudieras mirar el agujero negro durante miles de millones de años, verías todo lo que alguna vez recolectó, pegado al exterior como papel de mosca. Podrías señalar el reloj, el Titanic, el Ranger y el USS Cygnus, y teóricamente, podrías identificar el estado cuántico de cada partícula y fotón que entró en el agujero negro. Como van a tomar un tiempo infinito para desaparecer por completo, todo está bien.
Su información se conserva para siempre en la superficie del agujero negro. Todos están totalmente muertos, pero su información, su preciosa información cuántica preciosa, es totalmente segura.
Si pudiera desentrañar un agujero negro, podría obtener toda la información cuántica que describe todo lo que el agujero negro alguna vez consumió. Y al menos, así era en los viejos tiempos.
Pero en 1975, Hawking lanzó una bomba. Se dio cuenta de que los agujeros negros tienen una temperatura que, durante largos períodos de tiempo, se evaporarían hasta que no quedara nada. liberando su masa y energía de vuelta al Universo. Como era de esperar, conocido como Radiación Hawking.
Pero esta ... idea creó una paradoja. La información sobre lo que entró en el agujero negro se conserva mediante la dilatación del tiempo, pero con la masa del agujero negro en evaporación. Eventualmente, desaparecerá por completo, y luego, ¿a dónde va nuestra información? ¿Esa información que no se puede destruir ...?
Esto estrictamente no es cricket, y los astrónomos desconcertados. Han estado trabajando durante décadas para resolverlo. Aquí hay un montón de opciones divertidas:
Los agujeros negros no se evaporan en absoluto, y Hawking estaba equivocado.
La información dentro del agujero negro se filtra de alguna manera mientras escapa la radiación de Hawking.
El agujero negro lo retiene todo hasta el final, y cuando las dos partículas finales se evaporan, toda la información se libera repentinamente al Universo.
Todo entra en los fragmentos más pequeños posibles y no se pierde nada O La información se comprime en un espacio microscópico, que permanece después de que el agujero negro se haya evaporado.
Y tal vez, los físicos nunca lo descubrirán. Hawking propuso recientemente una nueva idea para resolver la paradoja de la información del agujero negro. Él ha sugerido que hay una forma en que la nueva radiación de Hawking podría imprimirse por la información de la nueva materia que cae en el agujero negro.
Entonces, la información de todo lo que cae es preservada por la radiación saliente, devolviéndola al Universo y resolviendo la paradoja. Esta es una corazonada, ya que la radiación de Hawking nunca se ha detectado. Estamos a décadas de saber si esto está en la dirección correcta, o incluso si hay una manera de resolver la paradoja.
En situaciones como esta, recordamos lo poco que entendemos realmente sobre el universo. Algunos aspectos de nuestra comprensión de todo este proceso no están claros, y se necesitará mucho más trabajo de detectives y experimentación para estar más cerca de la verdad.
¿Qué información le gustaría ser destruida del Universo para siempre? Cuéntanos todos tus secretos en los comentarios a continuación.
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