Un agujero negro no tiene pelo. Esa misteriosa declaración del teórico y legendario John Archibald Wheeler, de Princeton, se ha mantenido durante medio siglo como uno de los pilares de la física moderna. En ella se describe la capacidad de la naturaleza, según las ecuaciones gravitacionales clásicas, para destruir la mayor parte de los atributos y propiedades de cualquier cosa que cae en un agujero negro, haciendo estragos en la capacidad de la ciencia para predecir el futuro y desgarrando nuestra comprensión de cómo funciona el universo. Ahora parece que la declaración podría estar equivocada.
Recientemente Stephen Hawking, que ha pasado toda su carrera luchando contra una forma de enfermedad de Lou Gehrig, caminó por el escenario del Sanders Theater con paneles de madera de Harvard para enfrentar una batalla contra los agujeros negros, que son los demonios más temibles conjurados por la ciencia, y una parte de su propia creación: un pozo cósmico tan profundo y denso y sin fin, que durante mucho tiempo se pensó que nada – ni siquiera la luz, ni siquiera un pensamiento – podrían escapar jamás. Pero el Dr. Hawking estaba allí para decirnos que no deberíamos tener tanto miedo, según informa el NYTimes.
En un artículo que será publicado esta semana en la revista Physical Review Letters, el Dr. Hawking y sus colegas, Andrew Strominger de Harvard y Malcolm Perry, de la Universidad de Cambridge en Inglaterra dicen que han encontrado una pista que señala el camino para salir de los agujeros negros. El documento ya fue publicado en pre-print en el prestigiado repositorio de la Universidad de Cornell, Arxiv.
«No son las prisiones eternas que se pensó alguna vez», dijo el Dr. Hawking con su famosa voz de robot, procesada a través de un sintetizador. «Si usted siente que está atrapado en un agujero negro, no se rinda. Hay una salida».
Los agujeros negros son la predicción más nefasta de la teoría general de la relatividad de Einstein: El exceso de materia o energía concentrada en un solo lugar del espacio se tragaría todo en su interior como la capa de un mago. Una prisión eterna era la única metáfora que los científicos tenían para estos monstruos hasta hace 40 años, cuando el Dr. Hawking puso a los agujeros negros boca abajo – o tal vez en el interior. Sus ecuaciones mostraron que los agujeros negros no duran para siempre. Con el tiempo, presentan fugas y luego explotan en una fuente de radiación y partículas. Desde entonces, la cuestión candente en la física ha sido: Cuando el agujero negro finalmente desaparece, nos revela los secretos de todo lo que cayó en su interior?
Los cálculos de Hawking fueron, y sigue siendo, aclamados como un gran avance en la comprensión de la conexión entre la gravedad y la mecánica cuántica, entre el tejido del espacio y las partículas subatómicas que viven dentro de ella – lo grande y lo pequeño en el universo. Pero había un problema. Por la estimación de Hawking, la radiación que sale del agujero negro, cuando desaparece, lo hace de forma aleatoria. Como resultado, la mayor parte de la información sobre lo que había caído en su interior -todos los atributos y propiedades de las cosas succionadas, elefantes o burros, Volkswagens o Cadillacs -, serían borrados.
En una respuesta a la famosa frase de Einstein que dijo que Dios no juega a los dados, el Dr. Hawking dijo en 1976, «Dios juega a los dados con el universo, pero a veces los arroja de una manera que no se pueden ver».
Pero su cálculo ha violado uno de los principios de la física moderna: que siempre es posible, en teoría, invertir el tiempo, correr la película hacia atrás y reconstruir lo que sucedió en, por ejemplo, la colisión de dos coches o el colapso de una estrella muerta en un agujero negro . El universo, como una especie de superordenador, se supone que debe ser capaz de hacer un seguimiento de si era un coche o era una camioneta verde y sí el otro era un Porsche rojo, o si uno era de materia y el otro de antimateria. Las cosas pueden ser destruidas, pero su información – sus atributos físicos esenciales – deberían existir para siempre.
De hecho, la información parecía estar perdida en el agujero negro, según el Dr. Hawking, como si una parte del chips de memoria del universo había sido borrado. De acuerdo con este teorema, sólo información sobre la masa, la carga y el momento angular de lo que sucedió, sobreviviría. No se sabrá nada acerca de si era de antimateria o materia, hombre o mujer, dulce o amargo. Entonces, una guerra de palabras e ideas se produjo. La paradoja de la información, como se le conoce, causó un debate abstruso, cuando el Dr. Hawking lo señaló desde el escenario del Teatro Sanders en abril. Más bien, se desafiaron las creencias fundamentales acerca de lo que es la realidad y cómo funciona.
Si las reglas se rompen en los agujeros negros, pueden romperse en otros lugares también, advirtió. Si la información fundamental desaparece en una boca abierta, la noción de un pasado en sí puede estar en peligro – ni siquiera podríamos estar seguros de nuestras propias historias. Nuestros recuerdos podrían ser ilusiones. Es el pasado el que nos dice que somos. Sin el pasado perdemos nuestra identidad, dijo.
Afortunadamente para los historiadores, el Dr. Hawking reconoció la derrota en el debate con respecto a la información en un agujero negro hace 10 años, admitiendo que los avances en la teoría de cuerdas, la llamada teoría del todo, había dejado lugar en el universo de la pérdida de información.
Al menos en principio, a continuación, está de acuerdo, la información siempre se conserva – incluso el humo y las cenizas, cuando, por ejemplo, se quema un libro. Con los cálculos correctos, usted debería ser capaz de reconstruir los patrones de tinta y del texto.
Hawking pagó una apuesta con John Preskill, un físico de Caltech, con una enciclopedia de béisbol, de que la información puede ser recuperada fácilmente. Pero ni el Dr. Hawking ni nadie fue capaz de llegar a una explicación convincente de cómo sucede eso y cómo toda esta información se escapa de las garras mortales del borrado de un agujero negro.
De hecho, un grupo de físicos hace cuatro años trató de averiguarlo y sugirió una polémica idea de que podría existir un servidor de seguridad de la energía justo dentro de un agujero negro que impide que salga del mismo cualquier cosa. Los nuevos resultados no abordan esta cuestión. Pero hacen socavar la famosa idea de que los agujeros negros no tienen pelo -que están despojados de las propiedades esenciales de las cosas que han consumido.
Hace unos cuatro años, el Dr. Strominger comenzó a desentrañar los estudios teóricos sobre la gravedad que data de la década de 1960, interpretado con una luz moderna, los papeles – Publicados en 1962 por Hermann Bondi, MGJ van der Burg, AWK Metzner y Rainer Sachs, y en 1965 por Steven Weinberg, más tarde, un ganador del Premio Nobel – que sugieren que la gravedad no era tan implacable como Wheeler había dicho.
Mirado desde el punto de vista correcto, los agujeros negros podrían no ser calvos en absoluto.
El punto de vista no es correcto desde una gran distancia en el espacio – la suposición de normalidad en los cálculos teóricos – pero desde una distancia lejana en el tiempo, el futuro lejano, técnicamente conocida como infinito nulo, las cosas son diferentes. El Infinito nulo es donde los rayos de luz pasan si no se encuentran atrapados en un agujero negro, el Dr. Strominger trató de explicarlo con un café en la plaza de Harvard recientemente.
Desde este punto de vista, se puede pensar en los rayos de luz en la superficie de un agujero negro como un haz de paja de todo apuntando hacia afuera, tratando de volar a la velocidad de la luz, debido a la inmensa gravedad del agujero negro, donde están atrapados.
Pero las pajillas individuales pueden deslizarse adentro o hacia afuera a lo largo de sus pistas inútiles, poco avanzan o retroceden, bajo la influencia del material de entrada. Cuando una partícula cae en un agujero negro, la paja de la luz se desliza de ida y vuelta, en un proceso llamado supertranslation.
Eso deja un patrón revelador en el horizonte, la frontera invisible que es el punto de no retorno de un agujero negro – un halo de pelo suave, como el Dr. Strominger y sus colegas le pusieron. Ese patrón, al igual que los píxeles en tu iPhone o las ranuras onduladas en un disco de vinilo, contiene información acerca de lo que ha pasado a través del horizonte y ha desaparecido.
«A menudo se escucha que los agujeros negros no tienen pelo», el Dr. Strominger y un investigador postdoctoral, Alexander Zhiboedov, escribió en un artículo de 2014. «No es cierto: Los agujeros negros tienen una cabeza infinita exuberante de cabello supertranslation».
Dr. Hawking.
Durante años, él y el Dr. Strominger y algunos otros se han unido para trabajar en reclusión en un rancho de Texas propiedad del petrolero y pionero George P. Mitchell. Debido a que el Dr. Hawking se desanimó de volar, en abril de 2014, el retiro fue en Hereford, Inglaterra. Fue allí que el Dr. Hawking escuchó por primera vez sobre el cabello suave – y estaba muy excitado. Él, el Dr. Strominger y el Dr. Perry comenzaron a trabajar juntos.
En Estocolmo causó sensación cuando anunció que una resolución de la paradoja de la información estaba a la mano – un tanto para sorpresa del Dr. Strominger y el Dr. Perry, que ha estado tratando de mantener una postura discreta. A pesar de que la información se revuelve irremediablemente, el Dr. Hawking declaró, que «se puede recuperar en principio, pero se pierde para todos los efectos prácticos».
En enero, el Dr. Hawking, el Dr. Strominger y el Dr. Perry publicaron un artículo en línea titulado «pelo suave sobre los agujeros negros«, dando a conocer los principios básicos de su idea. En el documento, se esfuerzan por admitir que el teorema de no pelo está muy lejos de resolver la paradoja de la información.
Su trabajo sugiere que la ciencia ha estado perdiendo algo fundamental acerca de cómo los agujeros negro se evaporan, dijo el Dr. Strominger. Y ahora pueden afilar sus preguntas. «Espero que tengamos el tigre por la cola», dijo.
Si el cabello suave, es o no, suficiente para resolver la paradoja de la información, nadie lo sabe realmente. La reacción de los otros físicos se ha reservado.
Juan Maldacena, del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, N. J., dijo sobre la nueva propuesta, «Su importancia para el problema de la información del agujero negro queda por verse. Pero es probable que juegue algún papel».
Los planes de escape?
El Dr. Strominger tiene familiaridad con la cultura grave cuando se trata de los agujeros negros. En un cálculo efectuado en 1996, él y Cumrun Vafa calcularon el contenido de información de un agujero negro, y verificaron la famosa conjetura de Hawking sobre que los agujeros negros explotan.
Su trabajo sigue siendo uno de los mayores logros de la teoría de cuerdas, la teoría tan cacareada que sin embargo no ha probado nada. Si esta estimación parte del contenido de un agujero negro y coincide con un hecho de supertranslations, los físicos llegarían a un nuevo entendimiento fundamental de cómo funcionan.
Pero el Dr. Strominger y el Dr. Perry admiten que no están ni de lejos de hacer eso todavía. En un nuevo documento aún no publicado, el Dr. Strominger dijo que habían sido capaces de demostrar que la información también podría ser codificada en el trenzado de haces de luz que tratan de escapar del agujero negro, no sólo su deslizamiento hacia atrás y adelante.
En Harvard el mes pasado, el Dr. Hawking, que tiene un gusto por las declaraciones dramáticas, dijo: «Cuando escribí mi artículo hace 40 años, pensé que la información podría pasar a otro universo. Ahora pienso que la información se almacena en el horizonte del agujero negro. «La información se re-emite cuando el agujero negro se evapora. Mi trabajo con mis colegas Andy Strominger de Harvard y Malcolm Perry de Cambridge nos ha mostrado el mecanismo de recuperación de la información de un agujero negro».
Incluso se puede salir de un agujero negro, al menos en principio. Los Límites siempre pueden ser superados.
El mismo Dr. Hawking es prueba suficiente.
Durante mucho tiempo se ha confinado a una silla de ruedas, pero ha criado a tres hijos, publicado el libro más vendido Una breve historia del tiempo, ha perdido la voz por una traqueotomía, divorciado, vuelto a casar, divorciado de nuevo. Se ha convertido en algo así como un icono del pop. La semana pasada, llamó a Donald J. Trump un demagogo.
Ha sobrevivido a varios episodios de neumonía. Antes de su aparición en Boston, llegó a Nueva York en un avión ambulancia suizo con un séquito que incluye enfermeras y un experto en TI para mantener a su equipo de trabajo y la voz del sintetizador. Su intelecto es tal vez sólo superado por su terquedad.
Hawking y sus colegas trabajaron en un hotel durante el día y fueron festejados por la noche, que incluyó una fiesta en la casa del barón de los medios Rupert Murdoch. El gasto considerable fue cubierto por Yuri Milner, un filántropo y empresario ruso, que quería al Dr. Hawking en la mano para ayudar a anunciar un nuevo proyecto para ver si podemos volar naves espaciales a Alfa Centauri, la estrella más cercana.
Que hace a los humanos únicos?’, Preguntó retóricamente el Dr. Hawking durante la ceremonia en la cima de un Centro Mundial. La gravedad nos mantiene abajo, pero volé aquí en un avión. He perdido mi voz, pero puedo hablar a través de un sintetizador de voz. ¿Cómo podemos trascender estos límites?, Prosiguió. Con nuestras mentes y nuestras máquinas.