El extraño destino que enfrentarías si cayeras en un agujero negro
Podría pasarle a cualquiera. Tal vez
estás tratando de encontrar un nuevo planeta habitable para la
humanidad, o quizá sólo saliste a dar un largo paseo y resbalaste.
Sean cuales sean las circunstancias, en algún momento podemos encontramos frente a la pragunta: ¿qué sucede cuando alguien cae en un agujero negro?
Probablemente piensas que acabarías aplastado, o tal vez hecho añicos. Pero la realidad es mucho más extraña que eso.
En el instante en el que entraras en el agujero negro, la realidad se dividiría en dos. En una de ellas serías incinerado inmediatamente. Y en la otra te sumergirías en el agujero, totalmente ileso.
Y es que los agujeros negros son lugares en los que las leyes de la física que conocemos pierden sentido. Vas a tener que tener un poco de paciencia para entenderlo...ç
La curvatura del tiempo y el espacio
El
físico teórico alemán Albert Einstein nos enseñó que la gravedad es
efecto o consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo. Los
cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una trayectoria espacial
curva, aun cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de
universo lo más "rectas" posibles a través un espacio-tiempo curvado.
Así que, debido a un objeto suficientemente denso, el espacio-tiempo puede curvarse tanto que termina conformando un agujero a través de la propia estructura de la realidad.
Una estrella grande que se quedó sin combustible puede producir el tipo de densidad necesaria para crear el agujero en cuestión. Como se dobla bajo su propio peso y explosiona hacia dentro, el espacio-tiempo se curva junto a ella.
Así, el campo gravitatorio se vuelve tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de él. Y, como consecuencia, la zona en la que solía estar la estrella oscurece por completo; se vuelve un agujero negro.
El
límite exterior del agujero es su horizonte de sucesos, el punto en el
que la fuerza gravitatoria contrarresta precisamente los esfuerzos de la
luz para escapar de ella. De ir más allá de éste, ya no habría
escapatoria posible.
El horizonte de sucesos se llena de energía.
Los efectos cuánticos en el borde crean corrientes de partículas
calientes que se irradian en el universo. Esto se conoce como radiación
de Hawking, por el físico Stephen Hawking, quien predijo el fenómeno.
Con el tiempo suficiente el agujero negro irradiará toda su masa y
desaparecerá.
Cuanto más te adentres en el agujero negro, más curvo se hará el espacio,
hasta que, en el centro, se convertirá en infinitamente curvo. Es la
particularidad del fenómeno. El espacio y el tiempo dejan de ser ideas
con sentido y las leyes de la física, tal como las conocemos, ya no son
aplicables.
Así que, ¿qué es lo que ocurre si accidentalmente caes en uno de estas aberraciones cósmicas?
Dos visiones
Comencemos
preguntando a tu compañera espacial — la llamaremos Anne —, quien mira
con horror cómo te sumerges en el agujero mientras ella se mantiene a
salvo en el exterior. Desde donde ella flota las cosas están a punto de
enrarecerse.
A medida que aceleras hacia el horizonte de eventos,
Anne comienza a ver que te estiras y contraes, como si mirara a través
de una lupa gigante.
Es más, cuanto más cerca estás del horizonte más lentamente pareces avanzar, como a cámara lenta.
Quieres decirle que estás bien, pero no puedes gritarle, ya que no hay aire en el espacio.
Quizá podrías enviarle señales en morse con la luz de tu iPhone (hay una aplicación para eso).
Sin embargo, tus palabras le llegan cada vez más lentamente, mientras la frecuencia de las ondas de luz son cada vez más bajas: "Bien, b i e n, b i e n…".
Al llegar al horizonte, Anne te ve congelado, como si alguien hubiera pulsado el botón de pausa.
Y tú sigues allí, inmóvil, tendido en la superficie del horizonte mientras el calor, cada vez mayor, comienza a engullirte.
Según
Anne, estás siendo borrado lentamente por el estiramiento del espacio,
la interrupción del tiempo y el fuego de la radiación Hawking. Antes
incluso de cruzar hacia la oscuridad del agujero negro, eres reducido a
ceniza.
Pero antes de planear tu funeral, olvidémonos de Anne y miremos la escena desde tu punto de vista.
Nada
Ahora, ocurre algo aún más extraño: nada.
Navegas directamente hacia el destino más siniestro de la naturaleza sin ni siquiera recibir un golpe, un empujón, sin que nada te tire.
Esto se debe a que estás en caída libre y, por lo tanto, no hay gravedad. Algo que Einstein llamaba su "pensamiento más feliz".
Aunque si el agujero negro fuera más pequeño tendrías un problema. La fuerza de gravedad sería mucho más fuerte en tus pies que en tu cabeza, por lo que te estirarías como un espagueti.
Pero
tienes suerte y es un agujero enorme, millones de veces mayor que el
sol. Así que las fuerzas que podrían volverte espagueti son
suficientemente débiles como para ignorarlas.
De hecho, en un agujero negro suficientemente grande podrías vivir el resto de tu existencia de forma bastante normal.
¿Pero cuán normal sería en realidad,
dado que estarías siendo absorbido a través de la ruptura de la
continuidad del espacio-tiempo, arrastrado contra tu voluntad, sin
opción de volver atrás?
Pero cuando piensas en ello, todos
conocemos el sentimiento, no por nuestra experiencia con el espacio sino
con el tiempo. Éste sólo avanza, nunca retrocede. Y esto no es solo una
analogía.
Los agujeros negros deforman el espacio y el tiempo de una forma tan extrema que dentro del horizonte de estos fenómenos ambas dimensiones intercambian papeles.
En cierto sentido, es el tiempo lo que realmente tira hacia adentro. No se puede dar la vuelta y escapar del agujero, del mismo modo que no se puede regresar al pasado.
En
este punto querrás parar y preguntarte a ti mismo lo siguiente: "¿Qué
diablos ocurre con Anne? ¿Si te estás congelando dentro del agujero
negro, por qué insiste en que te quemaste por la radiación antes de
llegar al horizonte? ¿Está alucinando?".
Pues no, no está alucinando.
Cuestión de información
Es más, Anne está siendo perfectamente razonable. Desde su punto de vista estás siendo reducido a cenizas en el horizonte.
De hecho, las leyes de la naturaleza requieren que permanezcas fuera del agujero negro como se ve desde la perspectiva de Anne.
Esto se debe a la física cuántica exige que la información nunca se puede perder. Cada
bit de información que da cuenta de tu existencia tiene que permanecer
en el exterior del horizonte, para que no se rompan las leyes de la
física de Anne.
Pero por otro lado las leyes de la física también dictan que naveguesa través del agujero sin que te encuentres con partículas calientes ni nada fuera de lo normal. De lo contrario, estarías violando el pensamiento más feliz de Einstein y su teoría de la relatividad.
Así que las leyes de la física necesitan que estés a ambos lados del agujero; fuera convertido en una pila de cenizas y dentro vivito y coleando.
Sin embargo, una tercera ley dice que la información no puede ser clonada. Así que tienes que estar en dos lugares pero sólo puede haber una copia tuya.
De alguna manera, las leyes de la física nos apuntan hacia una conclusión que parece bastante absurda.
Los físicos llamaron a este enigma exasperante la paradoja de información del agujero negro. Pero por suerte, en la década de 1990 encontraron una manera de resolverlo
Ojos que no ven
Leonard Susskind, profesor de física teórica de la Universidad de Stanford, Estados Unidos, se dio cuenta de que no había tal paradoja porque nadie nunca ve tu clon.
Anne sólo ve una copia de ti. Tú sólo ves una copia tuya. Y Anne y tú nunca comparan los apuntes.
Además, no hay un tercer observador que pueda ver el interior y el exterior del agujero simultáneamente. Así que ninguna ley de la física se rompe.
A menos que quieras saber cuál de las dos historias es la verdadera. ¿Estás realmente vivo o muerto?
El gran secreto que los agujeros negros revelaron es que no existe ese concepto de realidad. Lo real depende de quién pregunte. Así, existe la realidad de Anne y la tuya. Fin de la historia.
Bueno, casi.
Espeluznante acción a distancia
En verano de 2012 los físicos Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski y James Sully, conocidos como AMPS, idearon un experimento mental que amenazaba con hacer añicos todo lo que creíamos saber acerca de losagujeros negros.
Estos
científicos se dieron cuenta de que la solución de Susskind se basaba
en el hecho de que cualquier desacuerdo entre Anne y tú estaba mediado por el horizonte de sucesos.
No
importaba si Anne vio la versión desafortunada, tú siendo dispersado en
el espacio por la radiación Hawking, porque el horizonte le impedía ver
la otra versión, tú flotando dentro del agujero negro.
¿Pero qué si hubiera una manera de que ella averiguara lo que hay al otro lado del horizonte sin cruzarlo?
La
relatividad ordinaria diría que eso no es algo absolutamente imposible,
sino que la mecánica cuántica hace las reglas un poco difusas.
Según ésta, Anne podría echar un vistazo al otro lado del horizonte usando un truco que Einstein llamó "espeluznante acción a distancia".
Esto ocurre cuando dos conjuntos de partículas que están separados en el espacio se "mezclan" misteriosamente.
Son parte de un todo indivisible, por lo que la información necesaria
para describirlas no se puede encontrar uno solo de los conjuntos, sino
en los espeluznantes enlaces que hay entre ellas.
La idea del colectivo AMPS consistía en algo así:
Digamos que Anne recogía cierta información cerca del horizonte y llamémosla A.
Si
su historia fuera correcta y tú fueras un fracasado, A se mezclaría con
un poco de información B, que es también parte de la caliente nube de
radiación.
Por otro lado, si tu historia es la verdadera y está
vivo y bien en el otro lado del horizonte de sucesos, entonces A debió
haberse mezclado con una información algo diferente, C, que se encuentra
en algún lugar del interior del agujero negro.
Aquí viene lo bueno: cada bit de información sólo puede ser mezclado una vez. Eso significa que A sólo puede combinarse con B o con C, no con ambos.
Entonces, ¿qué?
Así que volvemos a estar donde empezamos:
¿Qué ocurre cuando caes en un agujero negro? ¿Te deslizas al interior y
vives una vida normal, gracias a una realidad que, extrañamente,
depende de quien la ve? ¿O nada más llegar al horizonte de sucesos
colisionas con un cortafuegos mortal?
Nadie conoce la respuesta y se ha convertido en una de las cuestiones más polémicas de la física fundamental.
Si la verdadera naturaleza de la realidad yace oculta en alguna parte, el mejor lugar en el que buscarla es en un agujero negro.
Aunque quizá sea mejor mirar desde fuera. Al menos hasta que aclaren la cuestión del fuego.
