La paradoja del agujero negro aparentemente intratable propuesta por el físico Stephen Hawking finalmente puede resolverse mediante agujeros de gusano a través de Tiempo libre.
Los «Calabozo La paradoja de la información «se refiere al hecho de que la información no se puede destruir en el universo, pero cuando el agujero negro eventualmente se evapora, cualquier información devorada por esta aspiradora cósmica debería desaparecer hace mucho tiempo. El nuevo estudio sugiere que la paradoja podría haberse resuelto por el último código de trucos de Nature: agujeros de gusanoo pasajes a través del espacio-tiempo.
“Un agujero de gusano conecta el interior de un agujero negro y la radiación con el exterior, como un puente”, dijo Kanato Goto, físico teórico del Programa Interdisciplinario de Ciencias Teóricas y Matemáticas RIKEN en Japón. dijo en un comunicado.
Según la teoría de Goto, aparece una segunda superficie dentro del horizonte de sucesos del agujero negro, el límite del que nada puede escapar. Los hilos de este agujero de gusano conectan la superficie con el mundo exterior, enredando la información entre el interior del agujero negro y la radiación que se escapa de sus bordes.
La paradoja de la información del agujero negro
En la década de 1970, Hawking descubrió que los agujeros negros no son completamente negros, pero al principio no se dio cuenta del gigantesco problema que creaba. Antes de su descubrimiento, los físicos asumieron que los agujeros negros son muy simples. Claro, todo tipo de cosas complicadas cayeron en él, pero los agujeros negros han bloqueado toda esa información y nunca se volverán a ver.
Pero Hawking descubrió que los agujeros negros emiten radiación y Eventualmente puede evaporarse por completo., en un proceso ahora conocido como radiación de Hawking, pero esta radiación en sí misma no llevaba ninguna información. De hecho, no podrías. Por definición, el horizonte de eventos de un agujero negro impide que la información se vaya. Entonces, cuando el agujero negro se evapora y desaparece del universo, ¿a dónde va toda su información cerrada?
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Esta es la paradoja de la información del agujero negro. Una posibilidad es que la información pueda ser destruida, lo que parece violar todo lo que sabemos sobre física. (Por ejemplo, si la información se puede perder, no se puede reconstruir el pasado a partir de eventos actuales ni predecir eventos futuros). En cambio, la mayoría de los físicos intentan resolver la paradoja encontrando alguna forma, sea cual sea, para la información contenida dentro de un agujero negro. se filtra a través de la radiación de Hawking. De esta forma, cuando el agujero negro desaparece, la información permanece en el universo.
De cualquier manera, describir este proceso requiere una nueva física.
“Esto se refiere a este año Relatividad Y el Mecánica cuántica dijo Goto, ya que actualmente son incompatibles entre sí. Tenemos que encontrar un marco unificado gravedad. «
Cuento de entropía
En 1992, el físico Don Page, un ex estudiante graduado de Hawking, vio el problema de la paradoja de la información de otra manera. empezó a mirar Entrelazamiento cuántico, que es cuando se conecta el destino de las partículas distantes. Este entrelazamiento actúa como un vínculo mecánico cuántico entre la radiación de Hawking y el propio agujero negro. Page midió la cantidad de entrelazamiento calculando la «entropía de entrelazamiento», una medida de la cantidad de información contenida en la radiación de Hawking entrelazada.
En el relato original de Hawking, ninguna información se evade y la entropía de entrelazamiento siempre aumenta hasta que el agujero negro finalmente desaparece. Pero Page encontró que si los agujeros negros realmente liberan información, la entropía de entrelazamiento inicialmente crece; Luego, la vida media del agujero negro disminuye antes de que finalmente llegue a cero, cuando el agujero negro se evapora (lo que significa que toda la información dentro del agujero negro finalmente ha escapado).
Si los cálculos de Page son correctos, esto sugiere que si los agujeros negros permiten que la información escape, algo especial debe suceder a mitad de sus vidas. Si bien el trabajo de Page no resolvió la paradoja de la información, les dio a los físicos algo emocionante en lo que trabajar. Si pueden causar una crisis de mediana edad para los agujeros negros, esta solución podría resolver esta paradoja.
A través del agujero de gusano
Recientemente, varios equipos de teóricos han aplicado técnicas matemáticas tomadas de ellos teoria de las cuerdas Un enfoque para unificar la relatividad de Einstein con la mecánica cuántica es estudiar este problema. Estaban estudiando cómo el espacio-tiempo cerca del horizonte de eventos podría ser más complejo de lo que los científicos pensaron inicialmente. ¿Qué tan complicado? complejo posible, permitiendo cualquier tipo de flexión y flexión a escala microscópica.
Su trabajo condujo a dos ventajas sorprendentes. Uno fue la aparición de una «superficie cuántica extrema» justo debajo del horizonte de eventos. Esta superficie interna modula la cantidad de información que sale del agujero negro. Al principio, no hagas mucho. Pero cuando el agujero negro está en su edad media, comienza a hacerse cargo del entrelazamiento, reduciendo la cantidad de información que sale, de modo que la entropía del entrelazamiento sigue las predicciones de Beige.
En segundo lugar, los cálculos revelaron la presencia de agujeros de gusano, muchos de ellos. Estos agujeros de gusano parecen conectar la superficie cuántica extrema con el exterior del agujero negro, lo que permite que la información vaya más allá del horizonte de eventos y se libere como radiación de Hawking.
Pero este trabajo previo solo se ha aplicado a modelos de «juegos» muy simplificados (como versiones unidimensionales de agujeros negros). Con el trabajo de Goto, ahora se ha aplicado el mismo resultado a escenarios más realistas, un gran avance que acerca este trabajo a la explicación de la realidad.
Aún así, hay muchas preguntas. En primer lugar, aún no está claro si los agujeros de gusano que aparecen en un archivo matemáticas Son los mismos agujeros de gusano que consideramos atajos en el espacio y el tiempo.
Está tan profundamente enterrado en las matemáticas que es difícil determinar su significado físico. Por otro lado, podría significar que los agujeros de gusano están literalmente dentro y fuera de un agujero negro que se evapora. O simplemente podría ser una señal de que el espacio-tiempo cerca de un agujero negro no es local, lo cual es un sello distintivo del entrelazamiento: dos partículas entrelazadas no necesitan estar en comunicación causal para influirse entre sí.
Otro problema importante es que, si bien los físicos han identificado un mecanismo potencial para mitigar la discrepancia, no saben cómo funciona realmente. No existe un proceso conocido que realmente tome la información dentro de un agujero negro y la codifique en radiación de Hawking. En otras palabras, los físicos han construido una ruta potencial para resolver la paradoja de la información, pero no han encontrado ninguna forma de construir camiones que sigan esa ruta.
«Todavía no conocemos el mecanismo subyacente de cómo la radiación aleja la información», dijo Guto. «Necesitamos una teoría de la gravedad cuántica».
Publicado originalmente en Live Science.
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