El experimento de pensamiento abierto más importante y controvertido en la física actual es la vieja pregunta de si los agujeros negros conservan o no la información. Desde al menos 1975, Stephen Hawking y otros habían afirmado que los agujeros negros violan la mecánica cuántica, que es lo que realmente significa la pérdida de información.
El experimento mental o la pregunta es: si tomas un conjunto de partículas cuánticas representadas por una función de onda y si esas partículas colapsan para formar un agujero negro y luego si ese agujero negro, lentamente, durante un largo período de tiempo, se evapora para formar Hawking saliente radiación, ¿hay una transformación unitaria que relacione la función de onda cuántica de las partículas cuánticas entrantes con la función de onda de la radiación de Hawking saliente? Si no hay una transformación mecánica cuántica unitaria, entonces el agujero negro ha “destruido la información”, pero ¿no debería todo obedecer la mecánica cuántica, incluso los agujeros negros? Esa es la pregunta.
Según la paradoja de la información del agujero negro en Wikipedia:
- ¿Cuánto tiempo le tomaría a un agujero negro deshonesto de tamaño regular consumir el sol si lo golpea?
- ¿Existe la posibilidad de que podamos ver a través de los agujeros negros en el futuro?
- ¿Existen las singularidades? En el centro de la tierra, la gravedad estaría a tu alrededor y te haría flotar. ¿Qué pasa en el centro de un agujero negro?
- ¿Se ha demostrado que Cygnus-x es un agujero negro?
- Si la velocidad de evaporación de un agujero negro aumenta a medida que pierde masa, ¿un agujero negro no se convierte efectivamente en un agujero blanco?
Hawking seguía convencido de que las ecuaciones de la termodinámica de los agujeros negros, junto con el teorema del no cabello, llevaron a la conclusión de que la información cuántica puede ser destruida. Esto molestó a muchos físicos, especialmente a John Preskill, quien en 1997 apostó a Hawking y Kip Thorne que la información no se había perdido en los agujeros negros. Las implicaciones que Hawking había abierto condujeron a la batalla de Susskind-Hawking, donde Leonard Susskind y Gerard ‘t Hooft’ declararon públicamente la guerra ‘en la solución de Hawking, con Susskind publicando un libro popular sobre el debate en 2008 (The Black Hole War: My battle with Stephen Hawking para hacer el mundo seguro para la mecánica cuántica, ISBN 978-0-316-01640-7). El libro señala cuidadosamente que la “guerra” fue puramente científica y que, a nivel personal, los participantes siguieron siendo amigos. La solución al problema que concluyó la batalla es el principio holográfico, que fue propuesto por primera vez por ‘t Hooft pero que Susskind le dio una interpretación precisa de la teoría de cuerdas. Con esto, como dice el título de un artículo, “Susskind aplasta a Hawking en una disputa sobre el dilema cuántico”.
Parecía que la “guerra” había terminado (esencialmente) en 2004 cuando:
En julio de 2004, Stephen Hawking publicó un artículo presentando una teoría de que las perturbaciones cuánticas del horizonte de eventos podrían permitir que la información escape de un agujero negro, lo que resolvería la paradoja de la información. [7] Su argumento asume la unitaridad de la correspondencia AdS / CFT que implica que un agujero negro AdS que es dual a una teoría de campo conformado térmico. Al anunciar su resultado, Hawking también admitió la apuesta de 1997, pagando a Preskill con una enciclopedia de béisbol “de la que se puede obtener información a voluntad”. Sin embargo, Thorne no está convencido de la prueba de Hawking y se negó a contribuir al premio.
Sin embargo, la controversia sobre el experimento mental revivió en el verano de 2012 cuando la controversia del firewall del agujero negro se ” calentó ” (juego de palabras y ver Firewall (física)). Esta controversia es realmente solo una continuación de la paradoja de la pérdida de información del agujero negro de 1975 o del experimento mental. Sigue siendo controvertido hoy (marzo de 2014) y se han propuesto muchas soluciones al problema sin un consenso general de la solución correcta del problema.
Por lo tanto, esta controversia sobre experimentos mentales tiene casi 40 años y ha sido muy fructífera al causar muchos avances y una nueva comprensión de la física de la relatividad general, la mecánica cuántica e incluso la teoría de cuerdas.
Actualmente, mi solución favorita personal para este problema es la solución “EP = EPR” propuesta por Maldecena y Susskind. En junio de 2013, Susskind y Maldecena escribieron un artículo, [1306.0533] Horizontes geniales para agujeros negros enredados donde se propuso la idea EP = EPR (EP = EPR significa Einstein Podolsky wormholes es igual a Einstein Podolsky Rosen enredo cuántico: la afirmación de que dos partículas cuánticas enredadas están conectados por un agujero de gusano). Puede leer una descripción un poco más popular de esa idea aquí: Maldacena, Susskind: cualquier enredo es una especie de agujero de gusano (por Luboš Motl). Las implicaciones de esta idea se están resolviendo ahora, pero existe una posibilidad real de que se convierta en una nueva revolución en la física teórica que pueda vincular la geometría, la gravitación y la mecánica cuántica de formas nuevas y emocionantes.
Vea este largo video (76 min) algo técnico de Susskind explicando esta teoría:
