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Stephen Hawking: 'No hay agujeros negros'
Noción de un 'horizonte de sucesos', de la que nada puede escapar, es incompatible con la teoría cuántica, reclamaciones físico.
<time datetime="2014-01-24" pubdate="">24 de enero 2014</time>
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Impresión artística VICTOR Habbick VISIONES / SPL / Getty
La característica definitoria de un agujero negro puede tener que dar, si los dos pilares de la física moderna - la relatividad general y la teoría cuántica - son ambas correctas.
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La mayoría de los físicos suficientes temeridad de escribir un artículo afirmando que "no hay agujeros negros" - al menos no en el sentido que generalmente imaginamos - probablemente serían expulsados como manivelas. Pero cuando la llamada a redefinir estos devoradores cósmicos proviene de Stephen Hawking, que vale la pena tomar nota. En un artículo publicado en Internet, el físico, basado en la Universidad de Cambridge, Reino Unido, y uno de los creadores de la moderna teoría del agujero negro, elimina la noción de un horizonte de sucesos, la frontera invisible pensado para envolver cada agujero negro, más allá del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar.
Peter van den Berg / Photoshot
"No hay escape de un agujero negro en la teoría clásica, pero la teoría cuántica permite que la energía y la información de escapar."
En su lugar, la propuesta radical de Hawking es una forma mucho más benigna "horizonte aparente", que tiene sólo temporalmente la materia y la energía de prisioneros antes eventual liberación de ellos, aunque de una forma más confusa.
"No hay escape de un agujero negro en la teoría clásica," dijo Hawking
Naturaleza . La teoría cuántica, sin embargo, "permite que la energía y la información para escapar de un agujero negro". Una explicación completa del proceso, el físico admite, requeriría una teoría que combina con éxito la gravedad con las otras fuerzas fundamentales de la naturaleza. Pero esa es una meta que ha eludido a los físicos durante casi un siglo. "El tratamiento correcto", Hawking dice, "sigue siendo un misterio."
Hawking
publicó su artículo sobre el arXiv servidor de pre-impresión el 22 de enero [SUP]
1[/SUP] . Él lo tituló, caprichosamente, "preservación de la Información y el pronóstico del tiempo para los agujeros negros", y aún tiene que pasar la revisión por pares. El documento se basa en una charla que dio a través de Skype, en una reunión en el Instituto Kavli de Física Teórica en Santa Barbara, California, en agosto de 2013 (
ver video de la charla ).
Lucha contra incendios
La nueva obra de Hawking es un intento de resolver lo que se conoce como la paradoja de firewall de agujero negro, que se ha inquietado a los físicos durante casi dos años, después de que fue descubierto por el físico teórico Joseph Polchinski del Instituto Kavli y sus colegas (ver '
Astrofísica: Fuego en el agujero! ').
En un experimento mental, los investigadores preguntaron qué le sucedería a un astronauta mala suerte de caer en un agujero negro. Horizontes de eventos son matemáticamente simples consecuencias de la teoría general de Einstein de la relatividad que se señaló por primera vez por el astrónomo alemán Karl Schwarzschild
en una carta que escribió a Einstein a finales de 1915, menos de un mes después de la publicación de la teoría. En ese cuadro, los físicos habían asumido durante mucho tiempo, el astronauta felizmente pasar a través del horizonte de sucesos, sin darse cuenta de su muerte inminente, antes de que poco a poco se tira hacia adentro - tendido en el camino, como espaguetis - y finalmente aplastado en la "singularidad" , hipotético núcleo infinitamente densa del agujero negro.
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Pero en el análisis de la situación en detalle, el equipo de Polchinski llegó a la conclusión sorprendente de que las leyes de la mecánica cuántica, que rigen las partículas en escalas pequeñas, cambian por completo la situación. La teoría cuántica, dijeron, dicta que el horizonte de sucesos realmente debe transformarse en una región de alta energía, o 'firewall', que quemaría el astronauta en un reluciente.
Esto es alarmante, ya que, aunque el firewall obedeció las reglas cuánticas, se burló de la teoría general de la relatividad de Einstein. Según esa teoría, alguien en caída libre debería percibir las leyes de la física como idénticos en todas partes en el Universo - ya sea que están cayendo en un agujero negro o flotando en el espacio intergaláctico vacía. En lo que se refiere a Einstein, el horizonte de eventos debería ser un lugar sin complicaciones.
Más allá del horizonte
Ahora Hawking propone una tercera tentadoramente simple, opción,. La mecánica cuántica y la relatividad general permanecerá intacta, pero los agujeros negros simplemente no tienen un horizonte de sucesos que se prenda fuego. La clave de su afirmación es que los efectos cuánticos alrededor de la causa agujero espacio-tiempo negro fluctúen demasiado salvajemente para que exista una superficie límite agudo.
En lugar del horizonte de sucesos, Hawking invoca un "horizonte aparente", una superficie a lo largo de la cual se suspenderán los rayos de luz que intentan correr lejos del núcleo del agujero negro. En la relatividad general, para un agujero negro que no cambia, estos dos horizontes son idénticos, porque la luz tratando de escapar desde el interior de un agujero negro puede llegar sólo hasta el horizonte de sucesos y se celebrará allí, como si atrapado en una cinta de correr.Sin embargo, los dos horizontes pueden, en principio, ser distinguido. Si más importa es tragada por el agujero negro, su horizonte de sucesos se hinchará y crecer más que el horizonte aparente.
Por el contrario, en la década de 1970, Hawking también mostró que los agujeros negros pueden encogerse lentamente, vomitando "Hawking radiación '. En ese caso, el horizonte de sucesos, en teoría, ser más pequeño que el horizonte aparente. Nueva propuesta de Hawking es que el horizonte aparente es el verdadero límite. "La ausencia de horizontes de eventos significa que no hay agujeros negros - en el sentido de los regímenes de la cual la luz no puede escapar al infinito", escribe Hawking.
"La imagen Hawking da suena razonable", dice Don Page, físico y experto en agujeros negros de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá, quien colaboró con Hawking en la década de 1970. "Se podría decir que es radical al proponer que no hay horizonte de sucesos. Pero estas son condiciones altamente cuántica, y no hay ambigüedad sobre lo que el espacio-tiempo, es decir, incluso, por no hablar de la existencia de una región determinada que puede ser marcado como un horizonte de sucesos ".
Aunque Página acepta la propuesta de Hawking de que podría existir un agujero negro sin un horizonte de sucesos, se pregunta si eso solo es suficiente para superar la paradoja de firewall.Incluso la presencia de un horizonte aparente efímera, advierte, podría también causar los mismos problemas que tiene un horizonte de sucesos.
A diferencia del horizonte de sucesos, el horizonte aparente eventualmente puede disolver. Notas de página que Hawking está abriendo la puerta a un escenario tan extremo "que nada, en principio, se puede salir de un agujero negro". Aunque Hawking no especifica en su artículo exactamente cómo desaparecía un horizonte aparente, Página especula que cuando se ha reducido a un tamaño determinado, por lo que los efectos tanto de la mecánica cuántica y la gravedad se combinan, es plausible que podría desaparecer. En ese momento, todo lo que una vez fue atrapado dentro del agujero negro sería lanzado (aunque no en buen estado).
Si Hawking es correcta, podría incluso haber singularidad en el centro del agujero negro. En cambio, la materia sería sólo conservan temporalmente detrás del horizonte aparente, que se movería gradualmente hacia el interior debido a la atracción del agujero negro, pero nunca bastante crunch hasta el centro. La información sobre este asunto no sería destruido, pero sería muy revueltos para que, a medida que se libera a través de la radiación de Hawking, que sería en una forma muy diferente, lo que hace casi imposible trabajar fuera lo que una vez fueron los objetos tragados.
"Sería peor que tratar de reconstruir un libro que te quemaste de sus cenizas", dice Página. En su documento, Hawking compara con tratar de pronosticar el tiempo por delante de los tiempos: en teoría es posible, pero en la práctica es muy difícil de hacer con mucha precisión.
Polchinski, sin embargo, es escéptico de que podrían existir agujeros negros sin un horizonte de sucesos en la naturaleza. El tipo de fluctuaciones violentas necesarios para borrarla son demasiado raros en el Universo, dice. "En la gravedad de Einstein, el horizonte del agujero negro no es tan diferente de cualquier otra parte del espacio", dice Polchinski. "Nunca vemos el espacio-tiempo fluctúe en nuestro propio barrio: es demasiado raro en gran escala."
Raphael Bousso, un físico teórico en la Universidad de California, Berkeley, y antiguo alumno de Hawking, dice que esta última contribución pone de relieve cómo los físicos "abominables" encontrar la posible existencia de firewalls. Sin embargo, también es cauteloso acerca de la solución de Hawking. "La idea de que no hay puntos de la que no puede escapar de un agujero negro es en cierto modo una sugerencia aún más radical y problemática que la existencia de firewalls", dice. "Pero el hecho de que todavía estamos discutiendo estas cuestiones 40 años después de los primeros trabajos de Hawking sobre los agujeros negros y la información es un testimonio de su enorme importancia."
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