Permítanme reconciliarme con la respuesta de Jerzy Michał Pawlak e intentar exponer el problema de “¿qué le sucede al amor eterno de Bob, Alice?”, De la manera más simple posible.
Antecedentes:
Bob y Alice, los dos amantes eternos están en un viaje cósmico y vuelan cerca del Agujero Negro. Ahora, Alice, que es un poco adicta a la adrenalina y curiosa en la naturaleza, decide echar un vistazo más de cerca a la singularidad y, por lo tanto, viaja hacia ella, mientras que Bob, que está un poco maduro, se queda atrás mirando a su amor viajar hacia el Agujero Negro.
Bajo relatividad clásica:
- ¿Qué significa "espacio curvo"? ¿Significa que si tomo dos coordenadas y me uno a ellas y las veo desde la vista superior, terminaría con un arco en lugar de un segmento de línea?
- ¿Se ha resuelto el problema relativista de dos cuerpos?
- ¿Todavía es posible que la relatividad general sea reemplazada en el futuro a pesar de que ya se detectaron ondas gravitacionales?
- Si los gravitones causan gravedad, y nada puede ir más rápido que la luz, ¿un agujero negro no tendría atracción gravitacional, ya que incluso los gravitones no pueden escapar?
- ¿Qué limita la amplitud de una onda de luz?
Alice Prospectiva:
A medida que se acerca al Agujero Negro Súper Masivo, no nota nada fuera de lo común, ya que está en caída libre, lo que está de acuerdo con el principio de equivalencia de la relatividad general. Debido al agujero negro supermasivo, la fuerza de marea [1] no la espanta [2] inmediatamente. No hay drama mientras cruza el horizonte de eventos y, por lo tanto, continúa su viaje hacia la singularidad sin ninguna dificultad durante un período de tiempo muy largo, dependiendo del tamaño del agujero negro.
La perspectiva de Bob:
Cuando Alice se desplaza hacia el Agujero Negro, él la ve desvanecerse y volverse más roja debido al desplazamiento hacia el rojo gravitacional [3] mientras se acerca al horizonte de eventos.
Giro de la trama:
Paradoja de la información:
La radiación de Hawking, como resultado de la mecánica cuántica, que entra en la imagen teórica [4] [5] [6], dirige un agudo conflicto entre la teoría cuántica y la relatividad general en términos de la paradoja de la información del agujero negro [7] principalmente debido a la inconsistencia entre los principios de (a) Determinismo cuántico (b) Reversibilidad y (c) Ley de equivalencia, en el horizonte de sucesos. En pocas palabras, Alice una vez que ingresa al horizonte de eventos, se evapora junto con el agujero negro debido a la radiación ambulante, es decir, toda la información que forma Alice también desaparece junto con ella. La aceptación de la radiación de Hawking existe, lo que lleva a una paradoja ya que la teoría cuántica no permite la pérdida de información bajo ninguna condición y la relatividad general no permite que la información (nada) salga del horizonte de eventos bajo ninguna circunstancia.
La opinión de Bob de acuerdo con la teoría cuántica:
Debido a la presencia de fotones de alta energía en el horizonte (radiación de halcones), Bob ve a Alice incinerada por ella y dispersada nuevamente en el espacio. Bob, aunque llorando, recopila toda la información que forma a Alice y guarda la pérdida de información. En resumen, Bob ve a Alice golpear el cortafuegos [8] formado por la radiación de halcones antes de que pueda cruzar el horizonte. Por trágico que sea, pero este firewall, también conocido como AMPS firewall [9], le permite a Bob estar con Alice, aunque puede que no esté en forma humana. Esta teoría es muy significativa ya que no permite la pérdida de información y, por lo tanto, conserva uno de los principios más básicos de la mecánica cuántica. Por intrigante que pueda parecer, pero esta teoría tiene una consecuencia grave, ignora el principio de equivalencia de la relatividad general, la razón principal de la existencia del agujero negro. Dado que el principio de equivalencia nos dice que un observador no debería experimentar ningún drama durante la caída libre, pero al contrario, Alice sufre muchos dramas durante su viaje al agujero negro.
La opinión de Bob de acuerdo con la complementariedad del agujero negro (BHC):
La complementariedad del agujero negro [10] [11] basada en el fuerte punto de vista de ‘t Hooft [12] incorpora tres postulados (a) La radiación de Hawking está en estado puro (b) La teoría de campo efectiva es válida fuera del horizonte extendido y, (c ) Sin drama, es decir, el observador que cae no experimentará nada fuera de lo común en el horizonte, por la fenomenal descripción de Black Hole. En pocas palabras, aunque Bob ve a Alice incinerada en el horizonte debido a la radiación de halcones que causa su dolorosa muerte, pero Alice, por otro lado, no sentirá nada inusual al cruzar el horizonte. Esta realidad paralela protege la pérdida de información y respeta el principio de relatividad. Pero, surge la pregunta, ¿qué pasa si Bob recoge a la incinerada Alice y se sumerge en el horizonte él mismo? Entonces tendrá dos Alice; uno está en forma de información que recopiló mientras que el otro todavía está flotando como humano vivo dentro del horizonte. Esto nuevamente perturba otro principio básico de la teoría cuántica de “No Xerox”, es decir, la teoría cuántica prohíbe estrictamente la duplicación de información. El Dr. Susskind de la Universidad de Stanford, una de las mentes más grandes de nuestro tiempo y también pionero de BHC, explica que Bob nunca puede conocer a Alice a pesar de que se sumerge en el horizonte, escapando así del principio no xerox de la teoría cuántica. Pero, AMPS [13] argumenta firmemente que los tres postulados no pueden ser mutuamente consistentes. De este modo, dando lugar a la paradoja del firewall.
También hay otras teorías, pero todas tienen diversas discrepancias y están bastante desactualizadas. Entonces, en conclusión, es muy difícil decir qué le sucede realmente a Alicia cuando se acerca al horizonte y se debe principalmente a la inconsistencia entre la Teoría general de la relatividad y la Teoría cuántica.
Lo sentimos, esto es lo más lejos que podemos llegar por ahora, pero con suerte, podré volver con la respuesta adecuada en un futuro próximo (dedos cruzados).
Referencias
[1] Fuerza de marea
[2] Spaghettification
[3] Desplazamiento al rojo gravitacional
[4] Charlie Rose – Stephen Hawking
[5] Charlie Rose – Stephen Hawking
[6] Una breve historia del tiempo, Stephen Hawking, Bantam Books, 1988.
[7] SW Hawking, “Desglose de la previsibilidad en el colapso gravitacional”, Phys. Rev. D 14 2460 (1976).
[8] A. Almheiri, D. Marolf, J. Polchinski y J. Sully, “Agujero negro: ¿complementariedad o cortafuegos?” (2012) arxiv.org/ pdf /1207.3123
[9] BD Chowdhury y A. Puhm, “Decoherencia y el destino de un paquete de olas que se caen: ¿Alice está ardiendo o desapareciendo?” Phys. Rev. D 88 , 063509 (2013).
[10] L. Susskind, L. Thorlacious y J. Uglum, “El horizonte estirado y la complementariedad del agujero negro”, Phys. Rev. D 48 , 3743 (1993) hep-th / 9306069.
[11] CR Stephens, G. ‘t Hooft y BF Whiting, “Evaporación del agujero negro con pérdida de información”, Clase. Cuant. Grav. 11 , 621 (1994) gr-qc / 931006.
[12] G. ‘t Hooft, Nucl. Phys. B335 (1990), 138, y referencias allí.
[13] A. Almheiri, D. Marolf, J. Polchinski y J. Sully, “Black Hole: Complementaity or Firewalls?” (2012) arxiv.org/ pdf /1207.3123
