Mientras que la física nos dice que la información no se puede crear ni destruir (si la información pudiera crearse o destruirse, entonces toda la razón de ser de la física, es decir, predecir eventos futuros o identificar las causas de situaciones existentes, sería imposible), no exige que la información sea accesible. Durante décadas, los físicos asumieron que la información que cayó en un agujero negro todavía está ahí, todavía existe, simplemente fuera de la vista.
Esto estuvo bien, hasta la década de 1970, cuando Stephen Hawking descubrió las complejidades secretas del horizonte de sucesos. Resulta que estas bestias oscuras no eran tan simples como nos habían hecho creer, y que los horizontes de sucesos de los agujeros negros son uno de los pocos lugares en todo el cosmos donde la gravedad se encuentra con la mecánica cuántica de manera manifiesta.
La búsqueda para unificar la mecánica cuántica y la gravedad se remonta a más de un siglo, poco después del desarrollo de esos dos grandes dominios de la física. Lo que impidió su unificación fue la proliferación de infinitos en las matemáticas. Cada vez que la gravedad se hacía fuerte a pequeña escala, nuestras ecuaciones divergían hasta el infinito y daban resultados inútiles. Pero aquí estamos en los límites de los agujeros negros, que por definición son lugares de fuerte gravedad. Y como los horizontes de sucesos son construcciones matemáticas, no superficies reales con una extensión finita, para comprenderlos verdaderamente debemos examinarlos microscópicamente, lo que los coloca firmemente en el reino de lo cuántico.
Fuerte gravedad a pequeñas escalas
Si bien nuestras matemáticas explotan, los agujeros negros ciertamente no lo hacen. Algo debe casar la gravedad y la mecánica cuántica, algún truco matemático o hazaña de conocimiento físico, y todo lo que cumpla la tarea lo hace aquí, en el horizonte de sucesos de cada agujero negro del universo.
Hawking, entre otros, se embarcó en un programa en la década de 1970 para utilizar horizontes de sucesos de agujeros negros para hurgar y pinchar en la naturaleza combinada de la gravedad y la mecánica cuántica en condiciones extremas, con la esperanza de descubrir alguna pista sobre su unión. Y aunque ese programa aún no ha alcanzado todo su potencial, Hawking descubrió algo absolutamente extraordinario acerca de los agujeros negros, como si no fueran ya lo suficientemente extraordinarios.
Descubrió que los agujeros negros no son, estrictamente hablando, totalmente negros al 100%. A través de una extraña interacción entre la naturaleza cuántica de la realidad y la formación de horizontes de sucesos cuando nacen, los agujeros negros son capaces de emitir una pequeña cantidad de radiación. Para ser perfectamente claro, la cantidad de radiación proveniente de los agujeros negros es casi nula. Un agujero negro típico con una masa varias veces mayor que la del Sol, por ejemplo, emitirá alrededor de un solo fotón cada año. Por lo tanto, es poco probable que encuentres un agujero negro brillante con el telescopio de tu patio trasero (y dado que el universo está literalmente ardiendo con radiación, los agujeros negros por el momento consumen mucho más de lo que emiten).
Así es como esta radiación, ahora conocida como radiación de Hawking en honor a Stephen, altera la imagen prístina de los agujeros negros pintada por la relatividad general y el teorema de la ausencia de pelo. Supongamos que usted mismo construye un agujero negro, comprimiendo una cantidad suficiente de materia en un volumen lo suficientemente pequeño como para que uno aparezca ante usted. La construcción de ese agujero negro consumió una enorme cantidad de información sobre todas las partículas que alguna vez disfrutaron de libertad, y toda esa información ahora está escondida de manera segura detrás del horizonte de sucesos.
Luego se aísla un agujero negro de cualquier fuente de crecimiento: sin materia, sin radiación, sin energía para alimentarse. El agujero negro emite debidamente radiación de Hawking, escupiendo un fotón a la vez. Con cada emisión, el agujero negro pierde un poco de masa (después de todo, no hay nada gratis y alguien tiene que pagar la factura energética de esta radiación recién descubierta en el cosmos). Al final, si se espera lo suficiente, el agujero negro se evaporará por completo y desaparecerá en una nube de emisión energética.
Un problema
Esa radiación de Hawking es… inofensiva. En la jerga física decimos que la emisión es térmica, que es otra forma de decir que no contiene información única. Puedes sentarte frente a tu agujero negro casero y registrar las energías y los momentos de cada partícula emitida de radiación de Hawking hasta que colapse sobre sí misma en 10100 años y no aprenderás absolutamente nada más que el hecho tonto de que el agujero negro es, de hecho, evaporarse a una temperatura particular.
Aquí está la paradoja de la información del agujero negro, una paradoja que ha atormentado a la física teórica durante más de medio siglo, una paradoja cuya resolución se encuentra en las tierras desconocidas de la gravedad cuántica, una resolución que promete dar lugar a una nueva comprensión de la física: la información va en un agujero negro. No sale información. La radiación de Hawking evapora el agujero negro. El agujero negro desaparece. La información no se puede destruir… entonces, ¿adónde se fue toda la información?
Debe haber un error en el razonamiento de Hawking, porque el universo no soporta paradojas. Las revoluciones políticas surgen cuando dos grupos opuestos no pueden llegar a un compromiso: una paradoja de intereses y objetivos. Las revoluciones científicas surgen cuando dos hechos opuestos no pueden encontrar un hilo común: una paradoja de razonamiento y deducción.
Seré franco contigo. Al momento de escribir este artículo, no tenemos una solución confirmada, acordada, probada y confiable a la paradoja de la información del agujero negro. Pero sí tenemos una serie de pistas intrigantes, migas de pan matemáticas que parecen llevarnos a alguna parte y el sugerente destello de algo más justo en el horizonte.
Con información de UniverseToday
