diciembre 2, 2022

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Los agujeros negros no pueden enviar información sobre lo que están tragando, y eso es un problema

Los agujeros negros no pueden enviar información sobre lo que están tragando, y eso es un problema

Aarón Horowitz / Getty Images

Tres números.

Solo tres números: eso es todo lo que se necesita para describir un agujero negro de forma completa y 100% inequívoca en la relatividad general. Si te digo la masa, la carga eléctrica y el giro (es decir, el momento angular) de un agujero negro, hemos terminado. Eso es todo lo que sabremos al respecto y todo lo que necesitamos para describir sus características.

Estos tres números nos permiten calcular todo acerca de cómo el agujero negro interactúa con su entorno, cómo responderán los objetos a su alrededor y cómo se desarrollará el agujero negro en el futuro.

A pesar de todas sus feroces capacidades gravitatorias y su naturaleza alienígena profana, los agujeros negros son sorprendentemente simples. Si te diera dos agujeros negros con exactamente la misma masa, carga y giro, no serías capaz de diferenciarlos. Si cambias de lugar sin mirar, no sabrás que lo hice.

También significa que cuando ves un agujero negro completamente formado, no tienes idea de por qué se formó. Cualquier combinación de masa comprimida en un volumen lo suficientemente pequeño puede hacer el trabajo. Podría ser el núcleo súper denso de una estrella moribunda. Habría sido una camada muy espesa de gatos adorables que habían sido aplastados hasta el olvido.

Mientras la masa, la carga y la rotación sean las mismas, la historia es irrelevante. No hay información sobre el material original que creó el agujero negro. ¿O es eso?

Establecimiento de cartas

“Información” es un término ligeramente cargado; Puede adoptar diferentes definiciones según a quién le preguntes y en qué estado de ánimo se encuentre. En física, el concepto de información está estrechamente relacionado con nuestra comprensión de cómo evolucionan los sistemas físicos y cómo construimos nuestras teorías de la física.

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Nos gusta pensar que la física es un modelo relativamente útil para comprender el universo en el que vivimos. Una de las formas en que la física se beneficia es en su capacidad de predecir. Si le doy una lista de toda la información sobre un sistema, debería poder aplicar mis leyes y teorías de la física para decirle cómo se desarrollará ese sistema. Y lo contrario también es cierto. Si le digo el estado del sistema ahora, puede ejecutar todas las matemáticas para ver cómo llegó el sistema a su estado actual.

Estos dos conceptos se conocen como inevitabilidad (Puedo predecir el futuro) y reflexión (Puedo leer el pasado) Y es más o menos el núcleo fundamental de la física. Si nuestras teorías de la física no tuvieran estas propiedades, no podríamos hacer mucho trabajo.

Estos dos conceptos también se aplican a la mecánica cuántica. Sí, la mecánica cuántica impone límites estrictos a lo que podemos medir sobre el universo, pero eso no significa que todas las apuestas estén canceladas. En cambio, podemos simplemente reemplazar un estado clásico bien definido con un estado cuántico más borroso y seguir con nuestras vidas; El estado cuántico evoluciona según la ecuación de Schrödinger, que admite tanto el determinismo como la reversibilidad, por lo que todos estamos bien.

La información no se pierde al quemar un libro; Es solo una mezcla.

Este doble golpe de determinismo y reversibilidad significa que, en términos de física, la información debe preservarse durante cualquier proceso. No se puede crear ni destruir: si agregamos o eliminamos información individualmente, no podremos predecir el futuro ni leer el pasado. Cualquier pérdida o ganancia significa que faltará información o habrá información adicional, por lo que toda la física se desmoronará.

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Hay muchos procesos que El aparece Para destruir información, pero eso es solo porque no seguimos con suficiente cuidado. Tomemos, por ejemplo, quemar un libro. Si te doy un montón de cenizas, esto parecerá irreversible: no hay forma de que puedas volver a armar el libro. Pero si tiene a su disposición un microscopio lo suficientemente potente (y mucha paciencia) y tiene que vigilarme mientras el libro se quema, puede, al menos en principio, lo cual es lo suficientemente bueno, observar y seguir el movimiento. de cada molécula en el proceso. Luego puede revertir todos esos movimientos y todas esas interacciones para reconstruir el libro. La información no se pierde al quemar un libro; Es solo una mezcla.

En la visión clásica y tradicional de los agujeros negros, todo este trabajo relacionado con la información no es un problema en absoluto. La información que se utilizó para construir el agujero negro simplemente se oscurece mucho más allá del horizonte de sucesos, el límite unidireccional en la superficie del agujero negro que lo hace tan único. Una vez allí, la información de este universo nunca más se volverá a ver. Ya sea un agujero negro formado por estrellas moribundas o gatos aplastados, no sucede prácticamente tema. Es posible que la información no se destruya, pero se oculta de forma permanente a miradas indiscretas.