Agujeros Negros

La paradoja de la pérdida de información en agujeros negros
Carmen A Núñez
IAFE, CONICET

constituyen un escenario natural para describe la paradoja de la pérdida de información que aparece al estudiar

interesantes en astrofísica pero también

Los agujeros negros son objetos muy

abordar algunas cuestiones de principio de la física fundamental. En este artículo se

aspectos cuánticosde los agujeros negros inconsistencia lógica entre los dos pilares básicos de la física contemporánea: la Se presenta también la solución que propone la teoría de cuerdas.
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y se discute cómo esta pone en evidencia la relatividad general y la mecánica cuántica.

CIENCIA HOY

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a paradoja de la pérdida de información en los agujeros negros, que se origina al estudiar qué es loque le sucede a la información que está escondida dentro de un agujero negro, podría resumirse en la pregunta: esta información ¿se destruye y se pierde para siempre o se puede recuperar con la radiación emitida a medida que el agujero negro se evapora? Esta cuestión fue originalmente tratada por Stephen Hawking en 1974 en un trabajo muy importante donde mostró que el proceso de evaporación de losagujeros negros contradecía los principios de la física cuántica. Con esta observación, precipitó una crisis fundamental en la física básica: parecía que había que sacrificar al menos uno de los dos pilares fundacionales sobre los que se asienta la física moderna, la relatividad general y la mecánica cuántica. La relatividad general, la teoría de la interacción gravitatoria formulada por AlbertEinstein, es el marco teórico que nos permite entender el universo a grandes escalas: estrellas, galaxias, cúmulos y supercúmulos de galaxias. La mecánica cuántica, en cambio, es un marco teórico para entender el universo a las escalas más pequeñas: moléculas, átomos y toda la gama de partículas subatómicas como electrones, fotones y quarks. A lo largo de los años, los físicos han confirmadoexperimentalmente, con una precisión asombrosa, casi todas las predicciones realizadas por estas dos teorías. Pero el trabajo de Hawking conduce inexorablemente a una conclusión preocupante: la relatividad general y la mecánica cuántica no pueden ser ambas correctas, al menos cuando se aplican a los agujeros negros. Las dos teorías que sustentan el enorme progreso de la física del último siglo parecenser incompatibles. En la mayoría de los casos, excepto en situaciones muy extremas, los físicos estudian cosas que son muy pequeñas y livianas (como los átomos y sus componentes) o cosas que son enormes y muy pesadas (como las estrellas o galaxias), pero no ambas a la vez. Esto significa que solo es necesario usar la mecánica cuántica o la relatividad general, pero no las dos juntas. Los dominiosde aplicación de estas dos teorías son en general muy diferentes y en la mayoría de los casos una de ellas nos permite entender el fenómeno que estudiamos sin necesidad de apelar a la otra. Pero el universo presenta algunas situaciones extremas. En un agujero negro hay una enorme masa comprimida en un tamaño minúsculo. Cerca de la singularidad, en el modelo del big bang, todo el universo observableestaba concentrado en una región microscópica. Estos escenarios son diminutos

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y a la vez extremadamente masivos, de manera que requieren que ambas teorías, la mecánica cuántica y la relatividad general, actúen simultáneamente. Las ecuaciones de la relatividad general y la mecánica cuántica, cuando se tratan de combinar, no encajan. Preguntas físicas bien formuladas provocan respuestas sinsentido, ilógicas, cuando requieren la unificación de estas dos teorías. Si uno quiere entender los agujeros negros o los primeros instantes del universo, debe admitir esta hostilidad y desarrollar una nueva teoría que permita unificar estas dos en un nivel más profundo de comprensión. La sugerencia radical de Hawking en 1974 fue que había que modificar los fundamentos de la mecánica cuántica....