La entropía de Stephen Hawking y la paradoja de la información

El último artículo científico de Stephen Hawking ha sido publicado por físicos que trabajaron con el difunto cosmólogo en su esfuerzo a lo largo de su carrera para comprender qué sucede con la información cuando los objetos caen en agujeros negros, el trabajo, que aborda lo que los físicos teóricos llaman «la paradoja de la información», se completó en los días previos a la muerte de Hawking en marzo y ahora ha sido recopilado por sus colegas en las universidades de Cambridge y Harvard y publicado en línea.

Malcolm Perry, profesor de física teórica en Cambridge y coautor del artículo, Black Hole Entropy y Soft Hair, comentó que la paradoja de la información estaba «en el centro de la vida de Hawking» durante más de 40 años, los orígenes del rompecabezas se remontan a Albert Einstein, que en 1915, publicó su teoría de la relatividad general, un recorrido de fuerza que describía cómo la gravedad surge de los efectos de la materia en el espacio-tiempo, y por qué los planetas giran alrededor del sol.

Pero la teoría de Einstein también hizo importantes predicciones sobre los agujeros negros, en particular que un agujero negro puede definirse completamente con solo tres características: su masa, carga y giro, casi 60 años después, Hawking añadió la imagen y argumentó que los agujeros negros también tienen temperatura y como los objetos calientes pierden calor en el espacio, el destino final de un agujero negro es evaporarse de la existencia.

Pero esto plantea un problema, pues las reglas del mundo cuántico exigen que la información nunca se pierda, entonces, ¿qué sucede con toda la información contenida en un objeto, la naturaleza de los átomos de una luna, por ejemplo, cuando cae en un agujero negro?, “la dificultad es que si arrojas algo en un agujero negro, parece que desaparece», explicó Perry, «¿Cómo podría recuperarse la información en ese objeto si el agujero negro desaparece por sí mismo?»

En su último artículo, Hawking y sus colegas muestran cómo, por lo menos, se puede conservar cierta información, al lanzar un objeto en un agujero negro, la temperatura del agujero negro debe cambiar, también lo hará una propiedad llamada entropía, una medida del desorden interno de un objeto, que aumenta cuanto más se calienta, los físicos, incluyendo a Sasha Haco en Cambridge y Andrew Strominger en Harvard, muestran que la entropía de un agujero negro puede ser registrada por fotones que rodean el horizonte de sucesos del agujero negro.

Entropía del agujero negro y cabello lacio, considera la llamada paradoja de la información del agujero negro

El punto en el que la luz no puede escapar de la intensa atracción gravitacional, y llaman a este brillo de fotones «cabello lacio», «lo que hace este documento es mostrar que cabello lacio puede explicar la entropía», afirma Perry, «te está diciendo que el cabello suave realmente está haciendo lo correcto», sin embargo, no es el final de la paradoja de la información, pues «no sabemos que la entropía de Hawking explica todo lo que podrías lanzar en un agujero negro, por lo que este es realmente un paso en el camino», agrega Perry, «creemos que es un buen paso, pero hay mucho más trabajo por hacer».

Días antes de que Hawking muriera, Perry estaba en Harvard trabajando en el papel con Strominger, no sabía qué tan enfermo estaba Hawking y llamó para darle una actualización al físico, este pudo haber sido el último intercambio científico que tuvo Hawking, “para Stephen fue muy difícil comunicarse y me pusieron un altavoz para explicar dónde habíamos llegado, cuando lo expliqué, él simplemente produjo una enorme sonrisa, le dije que teníamos un lugar y que él sabía el resultado final».

Entre las incógnitas que Perry y sus colegas deben explorar ahora están cómo la información asociada con la entropía se almacena físicamente en un cabello lacio y cómo esa información sale de un agujero negro cuando se evapora, pues «si tiro algo, ¿toda la información sobre lo que está almacenado en el horizonte del agujero negro?», asevera Perry.

“Eso es lo que se requiere para resolver la paradoja de la información, si solo es la mitad, o el 99%, eso no es suficiente, no ha resuelto el problema de la paradoja de la información… Es un paso en el camino, pero definitivamente no es la respuesta completa. Tenemos un poco menos de rompecabezas que antes, pero definitivamente quedan algunos problemas desconcertantes «, termina, “este artículo propone una manera de entender la entropía para los agujeros negros astrofísicos basados ​​en simetrías del horizonte de sucesos, los autores tienen que hacer varias suposiciones no triviales para que los próximos pasos sean mostrar que estas suposiciones son válidas «.