¿Qué pasa si caes en un agujero negro?

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¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

Seguramente crees que si caes en un agujero negro, la muerte instantánea te espera. Pero en realidad, creen los físicos, tu destino será mucho más extraño. Esto le podría pasar a cualquiera en el futuro. Tal vez esté tratando de encontrar un nuevo planeta habitable para la raza humana, o simplemente se quedó dormido en el largo viaje. ¿Qué pasa si caes en un agujero negro? Esperaría ser aplastado o destrozado. Pero no es tan simple.

En el momento en que ingrese al agujero negro, la realidad se dividirá en dos. En uno serás destruido de inmediato, y en el otro te sumergirás en un agujero negro completamente ileso.

¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

Un agujero negro es un lugar donde las leyes de la física que conocemos no funcionan. Einstein nos enseñó que la gravedad dobla el espacio mismo, lo deforma. Por lo tanto, si se toma un objeto suficientemente denso, el espacio-tiempo puede volverse tan torcido que se envuelva en sí mismo, haciendo un agujero en el tejido mismo de la realidad.

Una estrella masiva que se ha quedado sin combustible podría proporcionar la densidad extrema necesaria para crear este parche de espacio deformado. Doblándose por su propio peso y colapsando, el enorme objeto arrastra el espacio-tiempo con él. El campo gravitacional se vuelve tan poderoso que ni siquiera la luz puede abandonarlo, lo que condena a la región en la que se encuentra esta estrella a un destino oscuro: un agujero negro.

El borde exterior de un agujero negro es su horizonte de sucesos, el punto en el que la fuerza de la gravedad se opone a los intentos de la luz de salir de él. Acércate demasiado y no habrá retorno.

El horizonte de eventos arde con energía. Los efectos cuánticos en este límite crean corrientes de partículas calientes que regresan al universo. Esta es la llamada radiación de Hawking, que lleva el nombre del físico Stephen Hawking, quien predijo su existencia. Después de un tiempo suficiente, el agujero negro evaporará su masa por completo y desaparecerá.

A medida que se sumerge en el agujero negro, encontrará que el espacio se vuelve cada vez más curvo hasta que en el mismo centro se vuelve infinitamente curvado. Esta es una singularidad. El espacio y el tiempo ya no tienen ningún significado, y las leyes de la física que sabemos que necesitan espacio y tiempo ya no funcionan.

¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

¿Qué está pasando en la singularidad? Nadie sabe. ¿Otro universo? ¿Olvido? ¿Matthew McConaughey está flotando al otro lado de las estanterías? Enigma.

¿Qué sucede si caes accidentalmente en una de estas aberraciones cósmicas? Primero, pregúntale a tu compañera espacial, llamémosla Anna, quien observa con horror cómo flotas hacia el agujero negro mientras permanece a una distancia segura. Ella observa cosas extrañas.

Si acelera hacia el horizonte de eventos, Anna lo ve estirarse y distorsionarse, como si lo estuviera mirando a través de una lupa gigante. Además, cuanto más te acercas al horizonte, más se ralentizan tus movimientos.

No puedes gritar porque no hay aire en el espacio, pero puedes intentar enviarle un mensaje Morse a Anna con la luz de tu iPhone (incluso hay una aplicación para esto). Sin embargo, tus palabras lo alcanzarán cada vez más lentamente, a medida que las ondas de luz se estiren a frecuencias más bajas y más rojas: “Está bien, bien, bien, bien…”.

Cuando llegues al horizonte, Anna verá que estás congelado, como si alguien hubiera presionado el botón de pausa. Quedarás grabado allí, inmovilizado y alargado a lo largo de todo el horizonte, mientras el calor ascendente comienza a absorberlo.

Según Anna, el estiramiento del espacio, la detención del tiempo y el calor de la radiación de Hawking te borran lentamente. Antes de sumergirse en la oscuridad de un agujero negro, te convertirás en ceniza.

Pero antes de comenzar a planificar el funeral, olvidémonos de Anna y veamos esta escena espeluznante desde su punto de vista. ¿Y sabes lo que está pasando aquí? Nada.

¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

Flotas directamente hacia la manifestación más siniestra de la naturaleza y no obtienes un golpe o hematoma, y ​​ciertamente no te estiras, disminuyes la velocidad ni te fríes con la radiación. Porque estás en caída libre y no experimentas la gravedad: Einstein llamó a esto «el pensamiento más feliz».

Después de todo, el horizonte de sucesos no es 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. No hay horizonte para ti.

Si el agujero negro fuera más pequeño, tendrías problemas. La fuerza de la gravedad sería mucho más fuerte en tus pies que en tu cabeza y te estiraría como espaguetis. Afortunadamente para usted, es un gran agujero negro, millones de veces más masivo que el Sol, por lo que las fuerzas que podrían espaguetizarlo son lo suficientemente débiles como para ser ignoradas.

Además, en un agujero negro suficientemente grande, podrías vivir el resto de tu vida y luego morir en una singularidad.

¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

Qué tan normal será esta vida es una gran pregunta, dado que ha sido succionado contra su voluntad a un espacio en el continuo espacio-tiempo y no hay vuelta atrás.

Pero si lo piensas, todos conocemos este sentimiento, desde la experiencia de comunicarnos no con el espacio, sino con el tiempo. El tiempo solo avanza, nunca retrocede, y nos absorbe contra nuestra voluntad, sin dejar ninguna posibilidad de retroceder.

Esto no es solo una analogía. Los agujeros negros distorsionan el espacio y el tiempo a un estado tan extremo que dentro del horizonte de sucesos de un agujero negro, el espacio y el tiempo cambian de papel. De hecho, es el momento de que te sumerja en la singularidad. No se puede dar la vuelta y salir de un agujero negro de la misma forma que no se puede dar la vuelta y volver al pasado.

En este punto, te preguntas: ¿qué le pasa a Anna? Si te estás enfriando dentro de un agujero negro rodeado de un espacio vacío, ¿por qué tu compañero te ve quemado en radiación en el horizonte de eventos? ¿Alucinaciones?

¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

De hecho, Anna goza de perfecta salud. Desde su punto de vista, realmente te quemaste en el horizonte. Esto no es una ilusión. Incluso podría recoger tus cenizas y enviarlas a casa.

De hecho, las leyes de la naturaleza requieren que permanezcas fuera del agujero negro, como se ve desde el punto de vista de Anna. Esto se debe a que la física cuántica requiere que la información no se pierda, no se pierda. Toda información que hable de tu existencia debe quedar fuera del horizonte para que no se violen las leyes de la física de Anna.

Por otro lado, las leyes de la física también requieren que flotes por el horizonte sin chocar con partículas calientes ni nada fuera de lo común. De lo contrario, violará el «pensamiento más feliz» de Einstein y su teoría de la relatividad general.

Entonces, las leyes de la física requieren que estés simultáneamente fuera de un agujero negro en forma de un puñado de cenizas y dentro de un agujero negro, vivo y coleando. Y también hay una tercera ley de la física que dice que la información no se puede clonar. Debes estar en dos lugares, pero solo puede haber una copia tuya.

De una forma u otra, las leyes de la física nos llevan a una conclusión que parece bastante sin sentido. Los físicos llaman a este rompecabezas la paradoja de la información del agujero negro. Afortunadamente, en la década de 1990, encontraron la forma de solucionarlo.

¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

Leonard Susskind llegó a la conclusión de que no hay paradoja, ya que nadie ve tu copia. Anna solo ve una copia tuya. Solo ves una copia de ti mismo. Usted y Anna nunca podrán compararlos (y sus observaciones también). Y no hay un tercer observador que pueda observar simultáneamente un agujero negro desde adentro y desde afuera. De modo que no se viola ninguna ley de la física.

Pero probablemente le gustaría saber de quién es la historia verdadera. ¿Estás vivo o muerto? De hecho, aquí no hay verdad. El que mira el mundo en primera persona está vivo. Tú, que permaneciste en el horizonte del agujero negro y te convertiste en cenizas, estás muerto. Hay una división de la realidad, donde en uno ya no estás.

Hay fenómenos donde no hay verdad; todos lo perciben de manera diferente.

Por ejemplo, puede volar a un mundo paralelo, donde vive solo un par de días, y luego regresar a la Tierra. Cuando regrese, encontrará que todos sus parientes y amigos han fallecido hace mucho tiempo, y el mundo al que está acostumbrado ha cambiado en un grado u otro. Fuiste a un universo paralelo cuando era el año 2024 en la Tierra y regresaste en 2088, aunque parecía que solo habían pasado unos pocos días.

Sí, realmente te tomó solo un par de días, pero en la Tierra este mismo período de tiempo procedió de manera diferente, contigo fue mucho más lento, pero esto no cambia la esencia: el tiempo es el mismo para todos, pero fluye de manera diferente en todas partes. En su universo, este tiempo se percibió como muchos años, y en un universo paralelo percibió este tiempo como unos tres o cuatro días, y a diferencia de sus amigos de ese tiempo, su cuerpo ha envejecido durante estos mismos tres o cuatro días, pero no más… Volviendo atrás, puedes considerar que estás en el futuro, y en parte esto es cierto. Volverás joven y sano, y estos 64 años en la Tierra fueron para ti varios días en un mundo paralelo.

En el verano de 2012, los físicos Ahmed Almeiri, Donald Marolph, Joe Polchinski y James Sully, conocidos colectivamente como AMPS, concibieron un experimento mental que amenazaba con convertir todo lo que habíamos reunido sobre los agujeros negros. Sugirieron que la decisión de Susskind se basó en el hecho de que cualquier discrepancia entre usted y Anna está mediada por el horizonte de eventos. No importa si Anna vio una versión desafortunada de ti destrozada por la radiación de Hawking, ya que el horizonte le impide ver otra versión de ti flotando en un agujero negro.

Pero, ¿y si tuviera una forma de averiguar qué había al otro lado del horizonte sin cruzarlo?

La relatividad ordinaria dirá que no, no, pero la mecánica cuántica desdibuja un poco las reglas. Anna podía mirar más allá del horizonte usando un pequeño truco que Einstein llamó «acción espeluznante a distancia». Esto sucede cuando dos conjuntos de partículas, separadas en el espacio, están misteriosamente «entrelazadas». Son parte de un solo todo invisible, por lo que la información que los describe está misteriosamente vinculada entre ellos.

¿Crees que si caes en un agujero negro, te espera la muerte instantánea? Tu destino será mucho más extraño

La idea detrás de AMPS se basa en este fenómeno. Digamos que Anna recoge información del horizonte; llamémosla A.

Si su historia es correcta y ya has entrado en un mundo mejor, entonces A recogido en radiación de Hawking fuera del agujero negro debería estar entrelazado con otra pieza de información B, que también es parte de la nube caliente de radiación. Por otro lado, si su historia es correcta y está vivo y bien en el otro lado del horizonte de eventos, entonces A debe estar enredado con otra información C, que está en algún lugar dentro del agujero negro. Pero aquí está el punto: cada bit de información solo se puede confundir una vez. Esto implica que A se puede enredar con B o C, pero no simultáneamente con ambos.

Entonces Anna toma su partícula A y la coloca en una máquina decodificadora de entrelazamiento manual, que le da la respuesta: B o C.

Si la respuesta es C, su historia gana, pero se rompen las leyes de la mecánica cuántica. Si A está enredado con C, que está en lo más profundo de un agujero negro, Anna perderá esa información para siempre. Esto viola la ley cuántica de la imposibilidad de perder información.

B permanece. Si el motor de decodificación de Anna encuentra que A está entrelazado con B, Anna gana y la relatividad general pierde. Si A está enredado con B, la historia de Anna será la única historia real, lo que significa que en realidad te quemaste hasta los cimientos. En lugar de navegar directamente a través del horizonte, como sugiere la relatividad, se enfrentará a un muro de fuego en llamas. Así que volvemos al punto de partida: ¿qué pasa cuando caes en un agujero negro? ¿Lo resbalas y vives una vida normal, gracias a una realidad que depende extrañamente del observador? ¿O te acercas al horizonte de un agujero negro solo para chocar con un muro de fuego mortal?

Nadie conoce la respuesta, por lo que esta pregunta se ha convertido en una de las más controvertidas en el campo de la física fundamental.

Durante más de un siglo, los físicos han intentado reconciliar la relatividad general con la mecánica cuántica, creyendo que uno de ellos finalmente tendrá que ceder. Resolver la paradoja del muro de fuego antes mencionado debería apuntar a un ganador y también llevarnos a una teoría aún más profunda del universo.

Una de las pistas puede estar en la máquina decodificadora de Anna. Averiguar cuál de los otros bits de información se confunde con A es extremadamente difícil. Entonces, los físicos Daniel Harlow de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey y Patrick Hayden de la Universidad de Stanford en California decidieron averiguar cuánto tiempo llevaría decodificar. En 2013, calcularon que incluso con la computadora más rápida que puede existir, Anna tardaría una cantidad increíble de tiempo en descifrar el enredo. Para cuando encuentra la respuesta, el agujero negro hace tiempo que se evaporó, desapareció del Universo y se lleva consigo el enigma del mortal muro de fuego.

Si es así, entonces la gran complejidad del problema podría impedir que Anna descubra de quién es la historia. Ambas historias seguirán siendo igualmente ciertas, las leyes de la física permanecerán intactas, la realidad dependerá del observador y nadie correrá el peligro de ser consumido por un muro de fuego. También les da a los físicos un nuevo motivo de reflexión: las sucias conexiones entre cálculos complejos (del tipo que Anna no puede hacer) y el espacio-tiempo. Quizás haya más acechando aquí en alguna parte.

Estos son agujeros negros. No son solo obstáculos molestos para los viajeros espaciales. También son laboratorios teóricos que llevan las leyes de la física al rojo vivo, y los sutiles matices de nuestro Universo son llevados a tal nivel que ya no pueden ser ignorados.

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