Los agujeros negros son hologramas

Me llevó mucho tiempo salir del agujero negro de mi última factura. El comentario del Dr. Goulu despertó mi curiosidad y descubrí que las divertidas propiedades de los agujeros negros pueden estar hablándonos de la naturaleza profunda del mundo que nos rodea…

¿Perdió la información o no?

Hay que decir que desde el principio, la extrema simplicidad de los agujeros negros planteaba una cuestión de conciencia a los físicos. De hecho, lo único que caracteriza a un agujero negro es su tamaño: desde entonces, vimos en el post anterior que podíamos saberlo todo sobre él. Por lo tanto, es un objeto extraordinariamente sencillo, con un único parámetro: su tamaño (en los modelos más sofisticados el agujero negro también tiene una carga eléctrica y un momento de rotación, pero sigue siendo un objeto sencillo con tres parámetros). Todo lo que allí se envía, ya sea en forma de rayos o partículas, se disuelve irremediablemente. Cuanto más tiras cosas al agujero negro, más fácil es describir el mundo. Los agujeros negros son así una violación insolente del segundo principio de la termodinámica, que postula que cualquier sistema aislado evoluciona hacia estados más complicados de describir, más “desordenados” o -para hablar como físicos- con mayor entropía.

Otra forma de captar el problema es imaginar que se puede entrar en un agujero negro a bordo de un transbordador capaz de resistir su abrumadora fuerza de gravedad:

1) Desde la Tierra ya no podríamos escuchar de ustedes. Así pues, la información ha desaparecido, mientras que el principio de conservación de la información es sin duda uno de los pilares más fundamentales de la física.

2) Por otra parte, usted mismo no sentiría nada especial si cruzara su superficie. Aparte del hecho de que nunca tendrías suficiente energía para salir del agujero negro, todo estaría bien para ti y tu nave espacial. Por lo tanto, ninguna información ha desaparecido desde su punto de vista. Entonces, ¿hubo una pérdida de información o no?

Este rompecabezas, iniciado por Stephen Hawking en 1976, fue el tema de uno de los debates más animados de finales del siglo XX, entre los que pensaban que la información podía perderse (el clan Hawking) y los que no lo creían (Susskind,’ t Hooft, Bekenstein…). Una historia maravillosa contada por Susskind en su libro “La guerra de los agujeros negros” que finalmente triunfó sobre el segundo campo.

Los agujeros negros son hologramas…

Para la mayoría de los físicos de hoy en día, la solución a esta paradoja se encuentra sin duda en el borde del agujero negro, el llamado “horizonte”, del que nadie puede regresar una vez que ha cruzado el umbral. Vimos en el último post que tenía la forma de una esfera perfecta (el “teorema sin pelo” muestra incluso que no admite ninguna irregularidad – ningún pelo), cuyo tamaño es exactamente proporcional a la cantidad de información contenida en el agujero negro. Un poco como una pantalla esférica, compuesta por una miríada de píxeles del mismo tamaño elemental.

Cada vez que el agujero negro absorbe un nuevo bit de información (un fotón, por ejemplo), se añade un nuevo píxel a la superficie y se amplía ligeramente. En otras palabras, la superficie del agujero negro es el reflejo exacto de toda la información que ha sido tragada por el agujero negro desde su creación. Entrando en el horizonte del agujero negro, usted y su nave espacial han ampliado ligeramente su superficie, y toda la información sobre usted se ha encontrado de alguna manera en esta superficie extra! Incluso si un observador externo ya no puede escucharle directamente, su rastro es “codificado” a la superficie del agujero negro.

Todo sucede como si la superficie fuera una placa fotosensible, manteniendo la imagen de ti en 3D: ¡es la definición de un holograma! Así como es imposible adivinar el objeto fotografiado observando directamente la placa que contiene su holograma, también es imposible adivinar el contenido de un agujero negro observando su superficie. La analogía es seductora pero tiene sus límites. Por ejemplo, usted no necesita iluminar su agujero negro con un rayo láser – como lo hace para ver la imagen en 3D aparecer de una película que contiene un holograma: no tiene idea de cómo se codifica la información en el agujero negro. Todo lo que sabemos es que debe ser muy confuso…..