Los agujeros negros son como aberraciones cósmicas. Entonces, ¿qué sucede si accidentalmente cae en una de estas aberraciones cósmicas? Comencemos por preguntarle a tu compañera espacial, la llamaremos Meenakshi, que observa con horror cómo te lanzas hacia el agujero negro, mientras ella permanece a salvo afuera. Desde donde está flotando, las cosas están a punto de ponerse raras.
A medida que aceleras hacia el horizonte de eventos, Meenakshi te ve estirarse y contraerse, como si te estuviera mirando a través de una lupa gigante. Además, cuanto más te acercas al horizonte, más pareces moverte en cámara lenta.
Antes de que cruces en la oscuridad del agujero negro, estás reducido a cenizas
No puede gritarle, ya que no hay aire en el espacio, pero puede intentar enviarle un mensaje Morse con la luz de su iPhone (hay una aplicación para eso). Sin embargo, tus palabras la alcanzan cada vez más lentamente, las ondas de luz se extienden a frecuencias cada vez más bajas y más rojas: “Está bien, está bien, Ali …”
Cuando alcanzas el horizonte, Meenakshi te ve congelado, como si alguien hubiera presionado el botón de pausa. Permaneces enyesado allí, inmóvil, estirado sobre la superficie del horizonte mientras un calor creciente comienza a envolverte.
Según Meenakshi, el estiramiento del espacio, la detención del tiempo y los fuegos de la radiación de Hawking te destruyen lentamente. Antes de que cruces en la oscuridad del agujero negro, estás reducido a cenizas.
Pero antes de planificar su funeral, olvidémonos de Meenakshi y veamos esta horrible escena desde su punto de vista. Ahora, sucede algo aún más extraño: nada.
El límite de un agujero negro podría ser un cortafuegos ardiente (Crédito: Equinox Graphics / SPL)
Navegas directamente hacia el destino más siniestro de la naturaleza sin siquiera un golpe o una sacudida, y ciertamente no hay radiación de estiramiento, ralentización o escaldadura. Eso es porque estás en caída libre, y por lo tanto no sientes gravedad: algo que Einstein llamó su “pensamiento más feliz”.
En un agujero negro lo suficientemente grande, podrías vivir el resto de tu vida con bastante normalidad.
Después de todo, el horizonte de eventos no es como una pared de ladrillos flotando en el espacio. Es un artefacto de perspectiva. Un observador que permanece fuera del agujero negro no puede ver a través de él, pero ese no es su problema. En lo que a usted respecta, no hay horizonte.
Claro, si el agujero negro fuera más pequeño, tendría un problema. La fuerza de la gravedad sería mucho más fuerte en tus pies que en tu cabeza, estirándote como un pedazo de espagueti. Pero, por suerte para ti, esta es grande, millones de veces más masiva que nuestro Sol, por lo que las fuerzas que podrían espantarte son lo suficientemente débiles como para ser ignoradas.
De hecho, en un agujero negro lo suficientemente grande, podrías vivir el resto de tu vida con bastante normalidad antes de morir en la singularidad.
El horizonte de eventos no es una barrera sólida (Crédito: Richard Kail / SPL)
¿Qué tan normal podría ser realmente, se preguntará, dado que está siendo arrastrado hacia una ruptura en el continuo espacio-tiempo, arrastrado contra su voluntad, incapaz de regresar hacia el otro lado?
No puedes darte la vuelta y escapar del agujero negro
Pero cuando lo piensas, todos conocemos ese sentimiento, no por nuestra experiencia con el espacio sino con el tiempo, solo avanza, nunca hacia atrás, evitando que nos demos la vuelta.
Esto no es solo una analogía. Los agujeros negros deforman el espacio y el tiempo hasta el extremo de que dentro del horizonte del agujero negro, el espacio y el tiempo realmente intercambian roles. En cierto sentido, es realmente el tiempo que te empuja hacia la singularidad. No puedes darte la vuelta y escapar del agujero negro, como tampoco puedes darte la vuelta y viajar al pasado.
En este punto, es posible que desee detenerse y hacerse una pregunta apremiante: ¿Qué demonios le pasa a Anne? Si te estás enfriando dentro del agujero negro, rodeado de nada más extraño que el espacio vacío, ¿por qué está insistiendo en que la radiación te haya quemado hasta quedar crujiente? ¿Ella está alucinando?
La “radiación de Hawking” fluye fuera del horizonte de eventos (Crédito: Richard Kail / SPL)
En realidad, Meenakshi está siendo perfectamente razonable. Desde su punto de vista, realmente te has quemado en el horizonte. No es una ilusión. Incluso podría recoger sus cenizas y enviárselas a sus seres queridos.
De hecho, las leyes de la naturaleza requieren que permanezcas fuera del agujero negro como se ve desde la perspectiva de Meenakshi. Esto se debe a que la física cuántica exige que la información nunca se pierda. Cada bit de información que explica su existencia tiene que permanecer en el exterior del horizonte, deje que se rompan las leyes físicas de Meenakshi.
Tienes que estar en dos lugares, pero solo puede haber una copia tuya
Por otro lado, las leyes de la física también requieren que navegues por el horizonte sin encontrar partículas calientes ni nada fuera de lo común. De lo contrario, estarías violando el pensamiento más feliz de Einstein y su teoría de la relatividad general.
Entonces, las leyes de la física requieren que estés fuera del agujero negro en una pila de cenizas y dentro del agujero negro vivo y bien. Por último, pero no menos importante, hay una tercera ley de la física que dice que la información no se puede clonar. Tienes que estar en dos lugares, pero solo puede haber una copia tuya.
De alguna manera, las leyes de la física nos señalan hacia una conclusión que parece bastante absurda. Los físicos llaman a este enigmático enigma la paradoja de la información del agujero negro. Afortunadamente, en la década de 1990 encontraron una manera de resolverlo.
Una vez que caes, no sale nada (Crédito: Science Photo Library)
Leonard Susskind se dio cuenta de que no hay paradoja, porque nadie ve tu clon. Anne solo ve una copia tuya. Solo ves una copia tuya. Tú y Anne nunca pueden comparar notas. Y no hay un tercer observador que pueda ver dentro y fuera de un agujero negro simultáneamente. Por lo tanto, no se violan las leyes de la física.
La realidad depende de a quién le preguntes
A menos que sea, usted exige saber qué historia es realmente cierta. ¿Estás realmente muerto o estás realmente vivo?
El gran secreto que nos han revelado los agujeros negros es que en realidad no existe . La realidad depende de a quién le preguntes. Está la realidad de Meenakshi y está tu realidad. Fin de la historia.
Bueno, casi. En el verano de 2012, los físicos Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski y James Sully, conocidos colectivamente como AMPS, idearon un experimento mental que amenazaba con anular todo lo que creíamos saber sobre los agujeros negros.
Nadie está seguro de lo que hay dentro de un agujero negro (Crédito: Henning Dalhoff / SPL)
Se dieron cuenta de que la solución de Susskind dependía del hecho de que cualquier desacuerdo entre usted y Meenakshi está mediado por el horizonte de sucesos. No importaba si Meenakshi vio la desafortunada versión tuya dispersa entre la radiación de Hawking, porque el horizonte le impedía ver la otra versión tuya flotando dentro del agujero negro.
Meenakshi podría echar un vistazo detrás del horizonte
Pero, ¿qué pasaría si hubiera una manera de descubrir qué había al otro lado del horizonte, sin cruzarlo realmente?
La relatividad ordinaria diría que es un no-no, pero la mecánica cuántica hace que las reglas sean un poco más difusas. Meenakshi podría echar un vistazo detrás del horizonte, usando un pequeño truco que Einstein llamó “acción espeluznante a distancia”.
Esto sucede cuando dos conjuntos de partículas que se separan en el espacio están misteriosamente “enredados”. Forman parte de un todo único e indivisible, por lo que la información necesaria para describirlos no se puede encontrar en ninguno de los dos conjuntos, sino en los enlaces espeluznantes entre ellos.
Las partículas ampliamente separadas pueden ser “enredadas” de forma espeluznante (Crédito: Victor de Schwanberg / SPL)
La idea de AMPS fue algo como esto. Digamos que Meenakshi toma un poco de información cerca del horizonte, llámalo A.
Cada bit de información solo puede enredarse una vez
Si su historia es correcta, y eres un goner, revuelto entre la radiación de Hawking fuera del agujero negro, entonces A debe enredarse con otro bit de información, B, que también es parte de la nube de radiación caliente.
Por otro lado, si su historia es la verdadera, y está vivo y bien al otro lado del horizonte de sucesos, entonces A debe estar enredado con una información diferente, C, que está en algún lugar dentro del agujero negro .
Aquí está el truco: cada bit de información solo puede enredarse una vez. Eso significa que A solo puede enredarse con B o con C, no con ambos.
Los agujeros negros pueden alejar el material de las estrellas cercanas (Crédito: NASA / CXC / M. Weiss)
Entonces, Meenakshi toma su parte, A, y la pone a través de su práctica máquina de decodificación de enredos, que escupe una respuesta: B o C.
¿Te deslizas y vives una vida normal?
Si la respuesta resulta ser C, entonces su historia gana, pero las leyes de la mecánica cuántica se rompen. Si A está enredado con C, que está profundamente dentro del agujero negro, esa información se pierde para Meenakshi para siempre. Eso rompe la ley cuántica de que la información nunca se puede perder.
Eso deja a B. Si la máquina decodificadora de Meenakshi descubre que A está enredado con B, entonces Meenakshi gana y la relatividad general pierde. Si A está enredado con B, entonces la historia de Meenakshi es la única historia real, lo que significa que realmente te quemaste. En lugar de navegar directamente a través del horizonte, como la relatividad dice que deberías, golpeas un firewall en llamas.
Entonces volvemos a donde empezamos: ¿qué sucede cuando caes en un agujero negro? ¿Te deslizas y vives una vida normal, gracias a una realidad que depende extrañamente del observador? ¿O te acercas al horizonte del agujero negro solo para chocar con un cortafuegos mortal?
Los agujeros negros distorsionan los rayos de luz que pasan, causando “lentes” (Crédito: Ute Kraus, CC por 2.5)
Nadie sabe la respuesta, y se ha convertido en una de las preguntas más polémicas de la física fundamental.
Meenakshi tardaría un tiempo extraordinariamente largo en descifrar el enredo
Los físicos han pasado más de un siglo tratando de conciliar la relatividad general con la mecánica cuántica, sabiendo que eventualmente uno u otro tendría que ceder. La solución a la paradoja del firewall debería decirnos cuál y señalar el camino hacia una teoría aún más profunda del universo.
Una pista podría estar en la máquina decodificadora de Meenakshi. Averiguar con qué otro bit de información A se enreda es un problema extraordinariamente complicado. Entonces los físicos Daniel Harlow de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey y Patrick Hayden, ahora en la Universidad de Stanford en California, se preguntaron cuánto tiempo tomaría.
En 2013 calcularon que, incluso dada la computadora más rápida que las leyes de la física permitirían, Meenakshi tardaría un tiempo extraordinariamente largo en descifrar el enredo. Para cuando tuviera una respuesta, el agujero negro se habría evaporado por mucho tiempo, desapareciendo del universo y llevando consigo la amenaza de un cortafuegos mortal.
Centaurus A tiene un agujero negro (Crédito: ESO / WFI / MPIfR / APEX / A. Weiss / NASA / CXC / CfA / R. Kraft)
Si ese es el caso, la gran complejidad del problema podría evitar que Meenakshi descubra qué historia es la verdadera. Eso dejaría ambas historias simultáneamente verdaderas, la realidad intrigantemente dependiente del observador, todas las leyes de la física intactas y nadie en peligro de toparse con un inexplicable muro de fuego.
Si la verdadera naturaleza de la realidad se esconde en algún lugar, el mejor lugar para mirar es un agujero negro
También les da a los físicos algo nuevo en lo que pensar: las conexiones tentadoras entre cálculos complejos (como el que Meenakshi aparentemente no puede hacer) y el espacio-tiempo. Esto puede abrir la puerta a algo más profundo aún.
Eso es lo que pasa con los agujeros negros. No son solo obstáculos molestos para los viajeros espaciales. También son laboratorios teóricos que toman las peculiaridades más sutiles de las leyes de la física, luego las amplifican a proporciones que no pueden ignorarse.
Si la verdadera naturaleza de la realidad se esconde en algún lugar, el mejor lugar para mirar es un agujero negro. Sin embargo, probablemente sea mejor mirar desde el exterior: al menos hasta que descubran todo este firewall. O enviar a Meenakshi. Ya es su turno.