Desde
hace un tiempo, las cosas se le estaban complicando a Stephen Hawking y al
resto de astrofísicos aficionados a los agujeros
negros. Dicha complicación venía nada más y nada menos que desde
un campo completamente distinto al esperado, el campo de la Teoría
de la Información.
Información,
caos y física
La
información (al estilo computacional) se está utilizando cada vez más
en las teorías físicas. Está dejando de ser un elemento abstracto, un
concepto matemático hasta llegar a convertirse en un elemento real,
concreto, mensurable en variables tan físicas hasta el punto de hablar de
cuánto ocupa un bit de información o que energía contiene.
El
primer acercamiento al concepto de información como realidad física
aparece en la descripción de Entropía
en Termodinámica.
Cuando decimos que hay más o menos caos
estamos indirectamente aludiendo a la cantidad
de información que tiene el sistema. Esa alusión indirecta a que
las cosas físicas contienen información poco podría sospecharse de que
serían el nexo de unión entre la información vista desde el punto de
vista meramente matemático, o cibernético si se prefiere, y el mundo físico
o real.
Agujeros
negros y la destrucción de información
Cuando
Stephen
Hawking
enunció
su teoría, sin darse cuenta estaba aseverando (aunque hablando en términos
termodinámicos) de que toda
información que entra en un agujero negro se pierde. Eso implica
la total perdida y destrucción de la causa-efecto en el interior de un
agujero negro.
Hawking decía
que los agujeros negros no eran tan negros, pero que como la información
se destruía, esa energía devuelta
no era efecto
directo de la materia tragada.
A
la búsqueda del bit físico
Otros
físicos, sin embargo, pasaron discretamente de las teorías de Hawking al
estar más centrados en las características físicas únicas que se dan
en el horizonte de sucesos de los agujeros negros y su relación con la
información engullida. Físicos como Jacob
D. Bekenstein
se preguntaban sobre cual sería la unidad
mínima de materia capaz de contener un bit de información. Cada
vez aparecen dispositivos de memoria más y más densos con más y más
información por unidad de volumen: ¿cuál sería su límite? ¿hasta qué
densidad se nos estaría permitido almacenar información?.
Jacob se dio
cuenta de que existían dos
conceptos de entropía completamente distintos si se hablaba de
información o se hablaba del mundo físico. La entropía de Claude
E. Shannon (informática) y la Termodinámica (física). Nada parecía
sugerir que pudieran relacionarse ambos conceptos. ¿Cuál podría ser el
nexo de unión entre el mundo de los bits cibernéticos y el mundo real?
La
paradoja de la información
Usando
el horizonte
de sucesos
como patrón, los agujeros negros
han servido para medir lo
que vale un bit
de información
en parámetros físicos y se ha llegado a la conclusión de que los
bits son unidades de superficie y no de volumen, ya que en un
agujero negro, todo lo que entra queda aplastado
contra la esfera del horizonte de sucesos. Dicho cálculo ha sido muy
exitoso en términos insospechados, hasta incluso de habla de universos
holográficos y cosas por el estilo.
Pero si
realmente la información depende de la superficie y no del volumen, entonces la información no se ha destruido en el agujero negro,
simplemente se ha colocado en su posición natural y a medida que entra más
información en el agujero, este se hace más grande para que su
superficie esférica acoja a esa información extra.
Esa es una
perogrullada que ponía en evidencia a Stephen Hawking así que buscó
soluciones en su propia teoría para resolver la paradoja. Bastaría
corroborar de otra forma la planicidad
de la información para anular completamente la teoría de Hawking.
El
peso de la autoridad
Resumo
el dilema desde un punto de vista externo a Hawking.
La
información es plana porque se ha calculado cuanto mide la información
precisamente en relación a la superficie esférica del horizonte de
sucesos de un agujero negro. Pero esto se basa en una premisa
indemostrable, que en
un agujero negro no se pierde la información.
Si la
premisa es esa, y la acepto, entonces estoy apostando por una nueva teoría
física de la información tomando como base un axioma que contradice
los trabajos de un importante físico llamado Hawking. Si la teoría,
aún por demostrar, me resultara válida en la vida real y usable no sólo
pondría en aprietos a Hawking sino que además tendríamos dos
visiones del universo incompatibles entre si.
Pero la
nueva teoría parece sólida y progresa muy bien aunque el punto de
partida es descabellado («los bits son planos»). Asi que en cuanto se
obtengan otras pruebas de la planicidad de la información la teoría de
Hawking quedará en entredicho o al menos restringida.
Segunda
Ley de la Termodinámica Generalizada
La
nueva teoría apunta a que un
agujero negro tiene una entropía física proporcional al área de su
horizonte y que cuando la materia ordinaria cae en dicho agujero el
aumento de entropía (área) compensa completamente la pérdida de entropía
de la materia engullida. Esta teoría, no corroborada, se denomina GSL o Segunda
Ley de la Termodinámica Generalizada.
Dicha ley ha
pasado con éxito diversas pruebas teóricas. Cuando una estrella colapsa
contra un agujero negro, la entropía resultante excede a la entropía de
la estrella. (Sin embargo la teoría de Hawking predecía un
decrecimiento, una violación de la Segunda Ley, un escape
de la estrella a otra dimensión si así lo preferimos).
Predicciones
de la GSL
Además
ahora gracias a la GSL la entropía de un agujero negro se convierte en un
límite superior de la entropía admisible para cualquier volumen
cerrado. Llegado dicho límite de entropía dicho volumen deberá implosionar
en un agujero negro. Esta es una pieza clave. Como el volumen crece
más rápido que la superficie, no podemos apilar indefinidamente
elementos de información o llegará el colapso. A partir de ahora, los
bits informáticos tienen límite, medible con variables físicas en términos
de Áreas de Plank.
Y éste es
solo el primer avance teórico obtenido con la GSL. Otros más audaces están
en camino. Con esas premisas era necesario que Hawking revisara su teoría.
Ahora parece que Hawking desvelará los mecanismos por los que la entropía
se conserva y quién sabe que otros resultados saldrán de sus fórmulas
replanteadas. La cuestión es no perder el tren.
Más
información
Ramón Ordiales es ingeniero del Departamento de Electrónica,
Automática y Ordenadores de la Estacion Experimental de Zonas Áridas,
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Gentileza
de: http://www.infoastro.com/200407/21hawking_agujeros_negros.html
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