Paradoja de la pérdida de información en agujeros negros para niños
La paradoja de la pérdida de información en agujeros negros es un gran misterio en la ciencia que surge cuando combinamos dos de las teorías más importantes de la física: la mecánica cuántica (que estudia el mundo de lo muy, muy pequeño, como los átomos) y la relatividad general (la teoría de Albert Einstein sobre la gravedad, el espacio y el tiempo).
Esta paradoja sugiere que la información sobre las cosas que caen en un agujero negro podría desaparecer para siempre. Esto es un problema porque, según las leyes de la física, la información sobre un sistema (como un objeto o un grupo de partículas) nunca debería perderse. Siempre deberíamos poder saber cómo era en el pasado o cómo será en el futuro si conocemos su estado actual.
Contenido
¿Qué es la Paradoja de la Información en Agujeros Negros?
La paradoja de la información en agujeros negros es un debate científico sobre si los detalles de todo lo que entra en un agujero negro se pierden para siempre o si de alguna manera se conservan. Es como si tiraras un libro a una hoguera: el libro se quema, pero la información de sus palabras no desaparece del universo, solo se transforma en humo y cenizas. Con los agujeros negros, la pregunta es si la información se transforma o simplemente se borra.
¿Por qué es importante la información en la física?
En la física, especialmente en la mecánica cuántica, se cree que la información sobre un sistema siempre se conserva. Esto significa que si conoces el estado de algo en un momento dado, puedes calcular su estado en cualquier otro momento, ya sea en el pasado o en el futuro. Es como si el universo tuviera un registro perfecto de todo lo que sucede.
¿Qué es el determinismo cuántico y la reversibilidad?
Hay dos ideas clave que hacen que la pérdida de información sea un problema:
- Determinismo cuántico: Esta idea dice que si conocemos el estado actual de una partícula (su "función de onda"), podemos predecir exactamente cómo cambiará en el futuro. Su evolución está completamente determinada.
- Reversibilidad: Esto significa que, si conocemos el estado actual de una partícula, también podemos saber cómo era en el pasado. Es como rebobinar una película.
La combinación de estas dos ideas implica que la información nunca debería perderse. Si algo cae en un agujero negro y su información desaparece, estas reglas fundamentales de la física se romperían.
¿Qué es la Radiación de Hawking y por qué causa un problema?
En 1975, los científicos Stephen Hawking y Jacob Bekenstein descubrieron que los agujeros negros no son completamente "negros". En realidad, emiten una energía muy débil, llamada Radiación de Hawking, y con el tiempo, los agujeros negros pueden evaporarse por completo.
El problema surge porque se pensaba que esta radiación de Hawking no contenía ninguna información sobre lo que había caído en el agujero negro. Si, por ejemplo, un libro cae en un agujero negro y luego el agujero negro se evapora emitiendo radiación, ¿dónde está la información del libro? Si la radiación no la lleva, entonces la información se habría perdido, lo cual va en contra de las leyes de la mecánica cuántica.
El debate entre científicos: ¿Se pierde la información?
Stephen Hawking creía que la información sí se perdía en los agujeros negros. Esta idea sorprendió a muchos físicos, como John Preskill, quien en 1997 hizo una apuesta con Hawking y Kip Thorne sobre si la información se conservaba o no.
Este debate llevó a una gran discusión en la comunidad científica. Científicos como Leonard Susskind y Gerard 't Hooft no estaban de acuerdo con Hawking y buscaron una solución que permitiera que la información se conservara. Susskind incluso escribió un libro sobre este debate, explicando que, aunque era una "guerra" de ideas científicas, los científicos involucrados seguían siendo amigos en lo personal.
¿Cómo se intenta resolver la paradoja?
Hay varias ideas para intentar resolver esta paradoja y entender qué sucede con la información.
El Principio Holográfico: Una posible solución
Una de las ideas más importantes para resolver la paradoja es el principio holográfico. Esta idea, propuesta por 't Hooft y desarrollada por Susskind, sugiere que toda la información de un volumen de espacio (como el interior de un agujero negro) podría estar codificada en su superficie, como un holograma. Si esto fuera cierto, la información no se perdería, sino que estaría "impresa" en el horizonte de sucesos del agujero negro.
La postura de Stephen Hawking
En julio de 2004, Stephen Hawking publicó un nuevo estudio donde cambió de opinión. Propuso que pequeñas "perturbaciones" o cambios en el horizonte de sucesos de un agujero negro podrían permitir que la información escapara. Con este nuevo argumento, Hawking admitió que había perdido la apuesta con Preskill y le pagó con una enciclopedia de béisbol. Sin embargo, Kip Thorne no se convenció y no contribuyó al premio.
Otras ideas y el punto de vista de Roger Penrose
Otros científicos tienen diferentes ideas. Algunos creen que la radiación de Hawking no es tan simple como se pensaba y que sí contiene la información, aunque de una forma muy compleja. Otros sugieren que quizás las leyes de la mecánica cuántica necesiten ser modificadas un poco cuando se trata de agujeros negros.
Roger Penrose, otro famoso físico, tiene una visión diferente. Él cree que la pérdida de información en los sistemas cuánticos no es un problema cuando la gravedad entra en juego, especialmente en los agujeros negros. Su teoría, llamada "Cosmología cíclica conforme", sugiere que el universo pasa por ciclos y que la información se pierde en los agujeros negros como parte de este proceso. Para probar su idea, Penrose y V. G. Gurzadyan buscaron patrones circulares en la radiación cósmica de fondo (el "eco" del Big Bang), y en 2010 anunciaron que habían encontrado algunas evidencias, aunque otros físicos siguen debatiendo su significado.
Galería de imágenes
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El Diagrama de Penrose-Carter de un agujero negro que se forma y desaparece por completo. El tiempo se muestra en el eje vertical (de abajo hacia arriba) y el espacio en el eje horizontal (de izquierda a derecha).
Véase también
En inglés: 