¿Qué quiere decir el físico cuando dicen ‘La información no se puede perder’ en el universo y luego predicen algo contraintuitivo sobre los agujeros negros?

La información en el contexto físico significa esencialmente el estado físico. La física cuántica sugiere que el estado de un sistema puede determinarse hasta un estado final si se conoce el estado inicial. Los sistemas cuánticos solo pueden evolucionar de tal manera que, para cualquier evento, la suma de las probabilidades de todos los resultados es siempre uno. Este es el famoso principio de unitaridad. Pero en el caso de los agujeros negros, la materia que cae parece violar todo esto, lo que da lugar a la paradoja de la información del agujero negro.

Considere el horizonte de eventos de un agujero negro esférico simétrico, sin carga y sin rotación. Estos también se conocen como agujeros negros de Schwarzschild. El espacio justo fuera de este horizonte de eventos es esencialmente un vacío que está garantizado por el teorema de Birkhoff, y la física cuántica sugiere que los pares de partículas-partículas parten continuamente allí. Ahora considere un par de electrones y positrones que se materializaron cerca del horizonte de eventos. Debido a la conservación del momento, el par debe estar alejándose el uno del otro, y si el positrón cae dentro del horizonte, entonces un observador externo solo puede ver el electrón saliendo del agujero negro. Ahora el positrón continuará su viaje hacia la singularidad del agujero negro, ganando energía potencial gravitacional que es de naturaleza negativa. Ahora, considerando el agujero negro como estacionario y con una energía total de [math] mc ^ 2, [/ math] podemos ver que esta energía será contrarrestada por la energía potencial gravitacional cada vez más negativa debido al positrón en caída. Dado que esta energía potencial depende de [matemáticas] 1 / r [/ matemáticas] donde [matemáticas] r [/ matemáticas] es la distancia entre la singularidad y el positrón, dominará cuando el positrón esté demasiado cerca de la singularidad. La energía total del agujero negro disminuirá. Eventualmente, será completamente contrarrestada por la energía potencial negativa y se pondrá a cero, lo que marca la evaporación del agujero negro. Ahora considere nuevamente ese par inicial de partículas-antipartículas antes de comenzar su viaje. Teniendo en cuenta que fueron creados en un estado enredado, el electrón sobrante ahora no está enredado con nada y, por lo tanto, su estado no se define de manera única después de la evolución en el tiempo. Esta situación no está permitida por la física cuántica y, por lo tanto, plantea la famosa paradoja de la información del agujero negro.

More Interesting

¿Cómo puede ser posible que se diga que los agujeros negros tienen masa negativa?

Si tuviera que empujar la basura en mi cubo de basura, ¿podría compactarla en un agujero negro? Obviamente sería pequeño, así que no estoy seguro si hay suficiente masa.

¿Qué es una masa típica de agujero negro?

Si la trayectoria de una partícula fundamental que viaja en C es tangencial al horizonte de eventos de un agujero negro de tal manera que termina a la mitad y mitad fuera del horizonte de eventos, ¿entra o sale o ambos?

¿Son las singularidades de los agujeros negros?

¿Cómo logra un agujero negro expulsar rayos X, al mismo tiempo que absorbe luz y materia? ¿Es la naturaleza de los rayos X o simplemente no sabemos lo suficiente sobre este fenómeno?

¿Cómo podrías destruir un agujero negro, y qué pasaría una vez que fuera destruido? ¿Las cosas saldrían volando a gran velocidad? ¿Habría una fluctuación en el espacio-tiempo?

Imaginemos que podríamos tener una sonda orbitando un agujero negro. ¿Qué instrumentos y sensores se espera que sean los más útiles?

Si en realidad nada puede ver el agujero negro, ¿cómo se demuestra su presencia?

¿Hay alguna imagen de un agujero negro real?

¿Cuáles son las teorías del agujero de gusano y el agujero negro exploradas en Interestelar?

¿Es posible orbitar un agujero negro?

¿Qué pasaría si una materia teórica con masa gravitacional negativa se encuentra con un agujero negro?

¿Por qué la gente piensa que hay una singularidad en un agujero negro, cuando los agujeros negros tienen tamaño y crecen a medida que adquieren más masa?

¿Qué podemos decir sobre la entropía de un agujero negro?