Qué es la paradoja de la información del agujero negro ?

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Es una contradicción entre la mecánica relativista y la mecánica cuántica descubierta por Stephen Hawking pero para entender de que se trata debemos tener presentes algunos conceptos. Desde el punto de vista cuántico la materia tiene una serie de propiedades que son las que mantienen su estructura atómica y subatómica, a eso se le conoce como la “información cuántica” y si bien no está definida como tal se asume que existe. Esta información no puede dejar de existir en el sentido más estricto para la mecánica cuántica.

En un agujero negro se dan muchos fenómenos que nosotros asumimos pero que en la década de los años setenta del siglo pasado eran todo un misterio dada la “poca información que entonces se tenía”. Según la mecánica relativista un agujero es una discontinuidad en el tiempo y el espacio debido a que la masa de un objeto se hace tan densa que todas las líneas del espacio-tiempo (recordemos que en estas teorías el espacio y el tiempo forman una sola unidad: el espacio-tiempo) se “curvan” de manera que todo en sus cercanías cae hacia allí y ni siquiera la luz puede escapar. Ahora bien, aquí viene la pregunta clásica de los niños: ¿Qué tan cerca puedo estar sin quemarme? En otras palabras ¿qué tanto me puedo acercar sin caer al agujero negro? Pues dependiendo de la masa del mismo se puede establecer un límite llamado “horizonte de sucesos”, según el cual pasando esa distancia uno no puede salir del agujero negro.

Ahora entendamos bien, tiempo y espacio se distorsionan allí de tal manera que si uno pudiera pasar unos segundos en el horizonte de sucesos sin caer y luego salir se llevaría la gran sorpresa de que pudieron pasar siglos o milenios en el resto del universo; la energía que necesitaría para salir de allí sería enorme y no creo que se pueda fabricar en el futuro una nave que pudiera realizar tal proeza. Pues bien según todas las especulaciones posibles cuando un objeto atraviesa el horizonte de sucesos la información queda grabada allí y no se pierde. Para la teoría de la relatividad la cosa quedaba sanjada, la información estaba allí pero del todo inaccesible, es decir nunca se podría recuperar. Pero en 1975 S. Hawking desarrolló un modelo de los agujeros negros que indicaba que de ellos “escapaba” un tipo de radiación llamada “radiación de Hawking” y cuya existencia está plenamente comprobada hoy día.

¿Qué tiene de importante? Pues que esta radiación no tiene ningún tipo de información cuántica sobre la materia que el agujero negro absorbió, y en ambas teorías radiación es sinónimo de energía y la energía es sinónimo de materia, literalmente un agujero negro pierde materia, “se evapora” y eventualmente dejará de existir. Con ello debería dejar de existir también la información y en la mecánica cuántica eso no se puede discutir, la información no puede dejar de existir. ¿Ven la contradicción, la paradoja? Es por ello que también se conoce como la “Paradoja de Hawking”o de la información del agujero negro, pues este científico teórico es quien la encontró. De hecho hasta hizo una apuesta con otros colegas afirmando que la información se perdería y nunca se podría recobrar.

Se han propuesto varias explicaciones posibles a la paradoja, una es la que atribuye al horizonte de sucesos propiedades meramente cuánticas, despreciando las propiedades relativistas, y dice que es posible escapar del horizonte por medio de un túnel cuántico, un efecto como el aprovechan los microscopios electrónicos de barrido de túnel. El túnel cuántico podría permitir “escapar” a la información cuántica del agujero negro pero no explica con certeza a donde va tal información. Un hecho interesante es que las dos teorías más aceptadas dentro del grupo de teorías del todo: la teoría de las cuerdas (conocida como ST, por sus siglas en inglés) y la teoría de la gravedad cuántica de bucles (LQG, también por sus siglas en inglés) concuerdan con tal explicación y refuerzan su aceptación.

Recientemente las observaciones realizadas en un “pulsar” parecen confirmar que la interpretación de la LQG es la más acertada pero como siempre los entusiastas de la ST no han dado la última palabra sobre el tema. Lo complejo de tales teorías y, a pesar de que han pasado tantos años, la falta de información experimental dejan este capítulo abierto para que los teóricos de la física encuentren un explicación más satisfactoria. A propósito de la apuesta del genial Stephen Hawking, la dio por perdida en vista a lo convincentes que resultaron las posibles explicaciones.

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