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Ciencia y Espacio

¿Acaso Stephen Hawking ha resuelto el misterio de los agujeros negros?

Por Dr. Don Lincoln

14 de marzo de 2018: Stephen Hawking muere a los 76 años

Columna publicada en septiembre de 2015

Nota del Editor: El Dr. Don Lincoln es un físico principal de Fermilab que lleva a cabo investigación usando el gran colisionador de hadrones. Él ha escrito numerosos libros y produce una serie de videos educativos de ciencia. Él es el autor de, más recientemente, “The Large Hadron Collider: The Extraordinary Story of Higgs Boson and Other Things that Will Blow Your Mind” (El gran colisionador de hadrones: la extraordinaria historia del bosón de Higgs y otras cosas que te impactarán). Síguelo en Facebook. Las opiniones expresadas en este comentario son únicamente las del autor.

(CNN) — Los agujeros negros de alguna forma capturan nuestra imaginación. Es por esa razón que cuando Stephen Hawking habló recientemente sobre ellos la prensa enloqueció.

Pero, ¿qué estaba diciendo él en realidad? ¿Acaso era un momento decisivo?

En la Conferencia de Radiación de Hawking organizada por Laura Mersini-Houghton, profesora de física de la Universidad de Carolina del Norte, 32 ilustres físicos se reunieron para debatir asuntos extraordinarios relacionados con las aparentes contradicciones en relación con nuestro actual entendimiento de las teorías de la relatividad y mecánica cuántica. La convergencia de las dos nos llevó al funcionamiento interno de los agujeros negros.

Los agujeros negros son monstruos hambrientos del cosmos, los cuales se extienden constantemente y engullen la masa cercana a medida que se tornan más y más grandes. El ejemplo modélico de la Teoría de la Relatividad de Einstein, los agujeros negros ejercen tal fuerza gravitacional que ni siquiera la luz puede escapar y son capaces de distorsionar la estructura del espacio y ralentizar el paso del tiempo. Estos son objetos muy reales.

Aun así, estos aún encarnan un misterio bastante significativo. Se dice que los agujeros negros absorben materia y nunca la dejan irse. La materia simplemente desaparece dentro del agujero negro. Sin embargo, la materia es más que, bueno, materia. Es información. Por ejemplo, si tengo un solo átomo de hidrógeno, tengo un protón y un neutrón. Eso es materia. Sin embargo, también existe información en relación a cómo están conectados. ¿Acaso está cerca uno del otro, o alejados?

El componente de información es aún más importante en, digamos, un trozo de fruta. Mientras que yo podría decirte cuántos protones, neutrones y electrones existen en la manzana, sin la información que te diga cómo se ordenaron, no tendría el sabor de la tarta de manzana. De hecho, no sería una manzana en absoluto. En última instancia, es información que está en el centro del misterio.

De acuerdo a las leyes de la mecánica cuántica, la información se debería perder, ni siquiera si esta es succionada dentro de un agujero negro. Esto es debido a dos premisas: causalidad y reversibilidad. Tomadas en conjunto, significa que los efectos tienen causas y estas causas pueden ser desechas.

Por ejemplo, puedes quebrar un vaso y luego encontrar todos los pedazos y pegarlos de nuevo. Sin embargo, estas dos premisas no aplican en el caso de un agujero negro clásico, en el cual la información se pierde de forma permanente e irreversible cuando entra en el agujero negro.

Toma nota de que la información que se pierde no es la misma que la materia que se ha perdido. En la década de los años 70, Hawking postuló lo que ahora se denomina radiación de Hawking, la cual, en principio, causa que los agujeros negros al final se evaporen conforme la radiación se lleva la energía. Sin embargo, la radiación de Hawking debería ser completamente independiente de la materia absorbida por un agujero negro. Por lo tanto, la información realmente parece estar perdida, lo cual contradice por completo la teoría cuántica.

Aquí es donde entra en juego el anuncio de Hawking. Él está diciendo que puede resolver el acertijo.

Él está refutando la afirmación de que el agujero negro engulle y destruye la información al postular que la información nunca cae dentro del agujero negro. En cambio, la información se mantiene sobre la superficie del agujero negro… el horizonte de sucesos.

Este es un pensamiento fascinante y es análogo a cómo se hacen los hologramas. Los hologramas son láminas de dos dimensiones de, por ejemplo, plástico que pueden crear imágenes tridimensionales. Toda la información de las tres dimensiones es codificada en el plástico bidimensional. (Por cierto, algunas personas han planteado la hipótesis de que el universo entero es un holograma).

Es difícil evaluar adecuadamente el anuncio de Hawking. La afirmación como ha sido descrita no es muy precisa. No se ha publicado ningún documento escrito sobre la idea, ni la idea ha pasado a una evaluación de pares. De hecho, los científicos que asistieron a la conferencia aún están tratando de asimilar la idea y de proyectarla en un lenguaje matemático para que se pueda evaluar la implicación.

Hawking desarrolló este concepto en colaboración con Malcolm Perry de la Universidad de Cambridge y Andrew Stromberg de la Universidad de Harvard. Ellos tienen programado presentar un trabajo en aproximadamente un mes. Allí es cuando se puede iniciar la evaluación real de la propuesta.

Aunque todos preferirían oír sobre un avance definitivo en la ciencia, el actual proceso de desarrollar ideas científicas podría no solo ser intelectualmente estimulante, sino también rigurosamente confuso.

Sin duda, las nuevas ideas de Stephen Hawking son interesantes y podrían señalarnos la dirección correcta. Sin embargo, tendremos que esperar un poco más para resolver el enigma de lo que sucede cuando la información se enfrenta a un agujero negro. Espera pacientemente, porque aún falta un largo camino por recorrer.