Los agujeros negros son objetos extraños que (aunque hemos aprendido mucho sobre ellos) confunden nuestra comprensión de la física. En un intento por reconciliar algunas de las paradojas descubiertas al estudiarlas, los físicos han propuesto hipótesis aún más extrañas, y una de ellas sugiere que implican que vivimos en un universo holográfico, donde todo lo que vemos y percibimos está, de hecho, codificado en los límites de nuestro universo. , una representación 3D (más tiempo) de un universo bidimensional (más tiempo). Más allá de eso, algunos han sugerido que podría implicar que nuestro universo está dentro de un agujero negro de un universo más grande.
Los agujeros negros, que se forman cuando colapsan estrellas masivas, son áreas del espacio donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Su existencia planteó un problema a la hora de estudiarlos en términos de termodinámica. El estado final de un agujero negro, cuando alcanza el equilibrio, depende únicamente de tres parámetros: su masa, su momento angular y su carga eléctrica.
“En la relatividad general clásica, un agujero negro impide que cualquier partícula o forma de radiación escape de su prisión cósmica”, explica el astrofísico francés Jean-Pierre Luminet en una reseña de 2016. “Para un observador externo, cuando un cuerpo material cruza un horizonte de sucesos, se pierde todo conocimiento de sus propiedades materiales. Sólo los nuevos valores de M [mass]J. [angular momentum]y q [electric charge] permanecer. Como resultado, un agujero negro traga una enorme cantidad de información”.
Suena simple, ¿no?, o al menos tan simple como la física puede llegar a ser. Pero si un agujero negro tiene masa (y tienen mucha), entonces debería tener una temperatura de acuerdo con la primera ley de la termodinámica y, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, debería irradiar calor. Stephen Hawking demostró que los agujeros negros deberían emitir radiación (ahora denominada radiación de Hawking) formada en el límite de un agujero negro.
“Hawking señaló entonces una paradoja: si un agujero negro puede evaporarse, una parte de la información que contiene se pierde para siempre”, continuó Luminet. “La información contenida en la radiación térmica emitida por un agujero negro se degrada; no recapitula información sobre la materia previamente absorbida por el agujero negro. La pérdida irrecuperable de información entra en conflicto con uno de los postulados básicos de la mecánica cuántica. Según la ecuación de Schrödinger , los sistemas físicos que cambian con el tiempo no pueden crear ni destruir información, una propiedad conocida como unitaridad”.
Esto se conoce como la paradoja de la información del agujero negro y, dado que parece violar nuestra comprensión actual del universo, ha sido objeto de muchos estudios y debates.
Una especie de solución propuesta se encontró analizando la termodinámica de los agujeros negros en el contexto de la teoría de cuerdas. Gerard ‘t Hooft demostró que los grados totales de libertad contenidos dentro de un agujero negro se definen en proporción a la superficie de su horizonte, en lugar de a su volumen. Esto permite observar la entropía de un agujero negro.
-“Desde el punto de vista de la información, cada bit en forma de 0 o 1 corresponde a cuatro áreas de Planck, lo que permite encontrar la fórmula de entropía de Bekenstein-Hawking”, continúa Luminet. “Para un observador externo, la información sobre la entropía del agujero negro, una vez contenida en la estructura tridimensional de los objetos que han cruzado el horizonte de sucesos, parece perdida. Pero desde este punto de vista, la información está codificada en el plano bidimensional superficie de un agujero negro, como un holograma, concluyó ‘t Hooft, la información absorbida por un agujero negro podría restaurarse completamente durante el proceso de evaporación cuántica”.
Si bien esto es tranquilizador en un sentido (los agujeros negros no violan la segunda ley de la termodinámica, sí), conduce a una idea bastante extendida de que la física de un volumen tridimensional se puede describir en su límite bidimensional.
Si bien esto no es cierto en el espacio fuera de un agujero negro, hay propuestas de que el universo mismo podría ser un agujero negro, donde todos los procesos tienen lugar en el límite y lo que observamos emerge de estas interacciones. Es una idea descabellada, con etiquetas aún más descabelladas. Por ejemplo, se ha sugerido que la gravedad podría surgir como una fuerza emergente de la entropía de entrelazamiento en la frontera.
La teoría no es la idea más convincente que existe para explicar nuestro universo, y la física estándar sigue describiendo mejor el universo que vemos. Pero hay razones por las que la gente se lo toma en serio.
Por un lado, para que el modelo funcione, el radio de Hubble del universo (el radio de nuestro universo observable) debe ser el mismo que su radio de Schwarzschild, o el tamaño del agujero negro que se crearía si toda la materia que contiene se condensara. a un solo punto. De hecho, estas dos cifras son sorprendentemente cercanas, aunque esto también puede atribuirse a una coincidencia cósmica.
Hay otras razones, como este gráfico de todo, que sugiere que podría estar viviendo dentro de un agujero negro de un universo más grande. Pero hasta que dicha teoría presente evidencia y predicciones convincentes más allá de nuestra comprensión actual de la física, sugerimos no sumergirse en una crisis existencial todavía, ya sea que sea un objeto 3D en el espacio-tiempo convencional o una proyección holográfica de un Límite 2D dentro de un universo más grande.
