“Si sienten que están atrapados en un agujero negro, no se rindan. Hay una salida”, advierte Stephen Hawking
Cambridge, Massachusetts– “Un agujero negro no tiene cabello”.
Esa misteriosa declaración, parecida a un koan, que hizo el teórico y legendario fraseador, John Archibald Wheeler de Princeton, ha sido durante medio siglo uno de los pilares tiranos de la física moderna
Describe la capacidad de la naturaleza, según las ecuaciones de la gravitación clásica, para arrasar con la mayoría de los atributos y propiedades de cualquier cosa que caiga en un agujero negro, dando al traste con la capacidad de la ciencia para pronosticar el futuro y afectando nuestra forma de entender cómo funciona el universo.
Pareciera ahora que esa declaración podría estar equivocada.
Hace poco, Stephen Hawking, quien ha pasado toda su carrera batallando con una forma de la enfermedad de Lou Gehrig, llegó en su silla de ruedas al escenario del viejo teatro Sanders, revestido con madera, en Harvard, para batallar con el hoyo negro. Es uno de los más temibles demonios que haya conjurado alguna vez la ciencia y uno, en parte, de su propia creación: un foso cósmico tan profundo y denso e interminable que se pensó por mucho tiempo que nada –ni siquiera la luz, ni siquiera el pensamiento– podrían escapar alguna vez.
Sin embargo, Hawking estaba ahí para decirnos que no tuviéramos tanto miedo.
En un ensayo que se publicará esta semana en Physical Review Letters, Hawking y sus colegas Andrew Strominger de Harvard y Malcolm Perry de la Universidad de Cambridge en Inglaterra, dicen que han encontrado una clave que señala la salida de los agujeros negros.
“No son las prisiones eternas que se pensó alguna vez que eran”, dijo Hawking con su famosa voz robótica, que hoy se procesa mediante un sintetizador. “Si sienten que están atrapados en un agujero negro, no se rindan. Hay una salida”.
Los hoyos negros son la predicción más ominosa de la teoría general de la relatividad de Einstein. Demasiada materia o energía concentradas en un lugar causarían que el espacio cediera, tragándose todo dentro como si fuera la capa de un mago.
Una prisión eterna fue la única metáfora que tuvieron los científicos hasta hace 40 años, cuando Hawking puso de cabeza a los agujeros negros –o, quizá, los volteó de adentro para afuera. Sus ecuaciones mostraron que no durarían por siempre. Con el tiempo, tendrían “filtraciones” y después explotarían en una fuente de radiación y partículas.
Desde entonces, la pregunta candente en la física ha sido: ¿Cuando por fin desaparece el agujero negro, revela los secretos de todo lo que cayó dentro?
El cálculo de Hawking se elogió, y se sigue elogiando, como un 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; lo grande y lo pequeño en el universo.
Sin embargo, había una complicación. Según la estimación de Hawking, la radiación que saliera del agujero negro al desintegrarse sería aleatoria. Como resultado, la mayor parte de la “información” sobre lo que había caído dentro; se borrarían todos los atributos y las propiedades de las cosas succionadas, ya fueran elefantes o burros, Volkswagens o Cadillacs.
Como réplica a la famosa observación de Einstein de que Dios no juega a los dados, Hawking dijo en 1976: “Dios no solo juega a los dados con el universo, sino que, a veces, los lanza a donde no se pueden ver”.
Sin embargo, sus cálculos violaron un principio de la física moderna: siempre es posible, en teoría, revertir el tiempo, correr la proverbial cinta hacia atrás y reconstruir lo que pasó, por decir, cuando chocaron dos coches o se colapsó una estrella muerta en un agujero negro.
Se supone que el universo, como una especie de supercomputadora, puede registrar si un vehículo era una picop verde y el otro un Porsche rojo, o si uno estaba hecho de materia y el otro de antimateria. Estas cosas se pueden destruir, pero su “información” –sus atributos físicos esenciales– deberían vivir por siempre.
De hecho, la información parecía haberse perdido en el hoyo negro, de acuerdo a Hawking, como si se hubiera borrado parte del chip de la memoria del universo. Según este teorema, solo sobreviviría la información sobre la masa, la carga y el impulso angular de lo que entró.
Nada sobre si era antimateria o materia, masculino o femenino, dulce o agrio.
A ello siguió una guerra de palabras e ideas. La paradoja de la información, como se le conoce, no fue un debate abstruso, como lo señaló Hawking desde el escenario del teatro Sanders, en abril. Más bien, desafió las creencias fundamentales sobre lo que es la realidad y cómo funciona.
Si las reglas se colapsan en los hoyos negros, es posible que también se hayan perdido en otros lugares, advirtió. Si la información fundamental desaparece en fauces enormes, podría estar en peligro la noción misma de “pasado”; ni siquiera estaríamos seguros de nuestra propia historia. Nuestros recuerdos podrían ser ilusiones.
“Es el pasado lo que nos dice quiénes somos. Sin él, perdemos nuestra identidad”, señaló.
Afortunadamente para los historiadores, Hawking reconoció la derrota en el debate sobre la información en los agujeros negros hace 10 años y admitió que los avances en la teoría de las cuerdas, la llamada teoría de todo, no habían dejado lugar en el universo para la pérdida de información.
Al menos en principio, entonces, estuvo de acuerdo, la información siempre se preserva; aun en el humo y las cenizas cuando se quema un libro, por decir algo. Con los cálculos correctos, se debería poder reconstruir los patrones de tinta, el texto.
Hawking le pagó la apuesta a John Preskill, un físico del Caltech, con una enciclopedia del béisbol, de la cual se puede extraer información fácilmente.
No era calvo, después de todo.
Sin embargo, ni Hawking ni nadie más pudieron encontrar una explicación convincente de cómo pasa eso y cómo es que toda esta “información” se escapa de las letales garras, que todo lo eliminan, de un agujero negro.
En efecto, hace cuatro años, un grupo de físicos intentaron resolverlo y, de forma polémica, sugirieron que podría tratarse de un corta fuegos de energía justo dentro de un agujero negro, que evita que salga cualquier cosa o, incluso, que entre en un agujero negro.
Los resultados nuevos no abordan ese problema. Sin embargo, sí debilitan la famosa idea de que los hoyos negros “no tienen cabello”; que los esquilaron de las propiedades esenciales de las cosas que han consumido.
Hace unos cuatro años, Strominger empezó a improvisar en torno a estudios teóricos sobre la gravedad que databan de principios de los 1960. Interpretados bajo una luz moderna, los ensayos –publicados en 1962 por Herman Bondi, M.G.J. van der Bur, A.W.K. Metzner y Rainer Sachs, así como un de 1965 por Steven Weinberg, posteriormente, ganador de un Premio Nobel– sugerían que la gravedad no es tan inflexible como había dicho Wheeler.
Vistos desde el punto de vista correcto, es posible que los agujeros negros no sean, para nada, calvos.
El punto de vista correcto no es desde una gran distancia en el espacio –el supuesto normal en los cálculos teóricos–, sino desde una lejana distancia en el tiempo, el futuro distante, técnicamente conocido como “infinito nulo”.
“El infinito nulo es a donde van los rayos de luz si no quedan atrapados en un agujero negro”, Strominger trató de explicar hace poco mientras bebíamos café en la Harvard Square.
Desde este punto de vista, se puede pensar en los rayos de luz en la superficie de un hoyo negro como en un bulto de popotes apuntando hacia afuera, tratando de escapar a la velocidad, claro, de la luz. Están atascados debido a la inmensa gravedad del agujero negro.
Sin embargo, los popotes en lo individual pueden deslizarse hacia adentro o hacia fuera en sus carriles fútiles, avanzando o retrocediendo ligeramente, bajo la influencia del material entrante. Cuando una partícula cae en un hoyo negro, desliza los popotes de luz de un lado para otro, un proceso que se llama supertraslación.
Eso deja un patrón revelador en el horizonte, el límite invisible que es el punto del no regreso de un agujero negro –un halo de “cabello suave”, como lo expresaron Strominger y sus colegas. Ese patrón, como los pixeles en el iPhone o las ranuras onduladas en un disco de vinilo, contiene la información sobre lo que ha pasado a través del horizonte y ha desaparecido.
“Es frecuente que uno oiga decir que los agujeros negros no tienen cabellos”, escribieron Strominger y Alexander Zhiboedov, un investigador de posdoctorado, en un ensayo del 2014. No es cierto. “Los agujeros negros tienen una enorme cabeza infinita con cabello de supertraslación
Entra Hawking.
Durante años, Strominger y él, así como unos cuantos más se habían reunido para trabajar aisladamente en un rancho de Texas, propiedad de un petrolero y pionero de la hidrofracturación, George P. Mitchell. Debido a que se desalentó a Hawking para que no volara, el retiro de abril del 2014 se hizo en Hereford, Gran Bretaña.
Fui ahí que Hawking oyó hablar por primera vez del cabello suave; y se emocionó mucho. Strominger, Perry y él empezaron a trabajar juntos.
Ese otoño, en Estocolmo, causó sensación cuando anunció que estaba al llegar una resolución a la paradoja de la información; para algo de sorpresa de Strominger y Perry, quien ha estado tratando de mantener una posición discreta.
Aun cuando la información se revuelve irremediablemente, declaró Hawking, “se puede recuperar, en principio, pero se pierde para cualquier propósito práctico”.
En enero, Hawking, Strominger y Perry publicaron un ensayo en línea, titulado “Soft Hair on Black Holes”, (Cabello suave en los agujeros negros), en el que exponen los principios básicos de su idea.
En el papel, se esfuerzan al máximo para admitir que quitarle los alfileres al teorema del no cabello está a años luz de resolver la paradoja de la información. Sin embargo, es un avance.
Su trabajo sugiere que a la ciencia le ha estado faltando algo fundamental sobre cómo se evaporan los agujeros negros, dijo Strominger. Ahora se pueden afilar las preguntas. “Espero que tengamos al tigre por la cola”, notó.
Que el cabello suave sea o no suficiente para resolver la paradoja de la información, nadie sabe realmente. La reacción de otros físicos ha sido reservada.
Juan Maldacena del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey, dijo sobre la nueva propuesta: “Falta ver su significado para el problema de la información en los agujeros negros. Pero es probable que tenga alguna función”.
Fuente: The New York Times
