Una propuesta de teoría cuántica de la gravedad parece resolver la paradoja de la información de los agujeros negros.
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Como ya sabemos todos, el gran problema de la Física Teórica, es el no disponer de una teoría cuántica de la gravedad. Los objetos grandes, como las estrellas, galaxias o el propio Universo son descritos por la Relatividad General (RG), mientras que los objetos pequeños como las partículas elementales, los átomos y moléculas son descritos por la Mecánica Cuántica.
La Relatividad General describe la gravedad como una curvatura del propio espacio-tiempo, a mayor concentración de masa mayor curvatura. El colmo de la curvatura se da en un agujero negro, en cuyo centro la curvatura se hace infinita en lo que llamamos singularidad.
Pero, de momento, no disponemos de una teoría cuántica de la gravedad, en gran parte por culpa de la mafia de las supercuerdas que han retrasado el desarrollo de otras alternativas. Pero ya hay varios caminos que se están explorando, algunos de los cuales ya hemos visto en estas páginas de NeoFronteras.
Casi todos los modelos tienen en común que introducen cierta textura en el espacio-tiempo a cortas distancias y algunos de ellos que la energía de una partícula cualquier no puede llegar a ser tan alta como se quiera, sino que hay un límite. Si se combina este último concepto con la Relatividad se obtienen teorías de relatividad dobles o DSR en sus siglas en inglés. Además, es posible generalizar una estas DSR para que incluyan la gravedad y así obtener la gravedad arco iris .
En la propuesta de la gravedad arco iris, o rainbow gravity, el espacio y el tiempo no existen por debajo de cierta escala. Esto quiere decir que todos los objetos, incluyendo personas, autos, tartas de manzana o gatos no existen por debajo de un intervalo de tiempo o distancia de espacio, intervalos y distancias asociados a la escala de Planck. Esto no influye demasiado en nuestra vida cotidiana, pero sí en objetos como el horizonte de sucesos de un agujero negro.
La gravedad arco iris predice que la curvatura del espacio depende de la concentración de masa, pero también (y en esto difiere de la RG) de la energía del observador que la mide. De este modo, la gravedad actúa sobre las partículas dependiendo de la energía que tienen. Esta diferencia es muy pequeña para objetos grandes como un planeta o una galaxia, pero es significativa para horizontes de sucesos de agujeros negros.
Como ya sabemos, el horizonte de sucesos de un agujero negro es una frontera en forma de esfera alrededor del mismo que si se cruza ya no se puede volver a salir. Uno se puede acercar todo lo que quiera a ese horizonte (si resiste las fuerzas de marea) pero una vez se cruza ya no hay vuelta atrás. Los observadores externos pierden todo rastro de ti, pero tú no notas nada especial y sigues cayendo y observando el mundo exterior.
Pero hay una paradoja que está circulando por ahí desde hace 40 años. Desde que Hawking predijo la evaporación de agujeros negros, se vio que la materia entra en un agujero negro, pero la evaporación del mismo a través de otras partículas no contiene la información original de lo que cayó en su día. Esto significaría que la información se pierde. Pero esto no puede ser, pues, según la Física, la información nunca se pierde y siempre se puede reconstruir a partir del estado final.
Desde entonces se han propuesto varias soluciones, desde el principio holográficos a los recientes muros de fuego.
La última solución proviene de los físicos egipcios Ahmed Farag Ali, Mir Faizal y Barun Majunder, que han usado la gravedad arco iris para resolver la paradoja. En un artículo suyo sostienen que si se usa esta propuesta no es posible definir el horizonte de sucesos con precisión arbitraria y si esto no se puede definir el agujero negro estándar no existe de manera efectiva.
Si el horizonte de sucesos no existe por debajo de cierta escala del espacio-tiempo, un observador exterior no necesita un tiempo infinito (debido a la dilatación temporal) para ver a un objeto cruzar el horizonte. De hecho, ve como cae por el agujero después de que cruza el punto donde estaría el horizonte. La información no se pierde. La ausencia de un horizonte efectivo significa, por tanto, que no hay nada que pare la fuga de información desde el interior de un agujero negro.
La paradoja surgía debido a que se describía el espacio-tiempo que rodea al agujero negro a una escala en la que en realidad espacio y tiempo no existen.
Al restringir con la gravedad arco iris la escala del espacio-tiempo, la paradoja desaparece, resolviéndose el problema de manera natural según los autores.
A los autores les gusta usar una analogía para poder entender el fenómeno. Nos podemos preguntar cuánto se dobla una barra metálica al aplicar una fuerza, pero no tiene sentido hablar de ello cuando la fuerza es tan intensa que la barra se rompe. En la gravedad arco iris pasa lo mismo por debajo de cierta distancia de espacio o cierto intervalo de tiempo.
Así que, según esta idea, el espacio-tiempo existe sólo por encima de cierta escala y no hay espacio o tiempo por debajo de esa escala. No tiene sentido definir partículas u otros objetos (incluidos horizontes de sucesos) por debajo de esa escala. Los observadores confinados en las escalas en donde el espacio-tiempo existe pueden obtener resultados sensatos siempre que se pregunten sobre fenómenos a esas escalas, pero se cae en paradojas cuando se extrapola a escalas muy pequeñas en donde el espacio y el tiempo no existen.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4602 [1]
Fuentes y referencias:
Artículo original [2]
Copia artículo general. [3]
¿Existen los muros de fuego? [4]
Actualidad sobre agujeros negros. [5]
Ilustración: SPL.