Los agujeros negros no existen en la última teoría de gravedad cuántica

Un físico ganador del Premio Nobel dice que los agujeros negros y las singularidades espacio-temporales no pueden existir en su último modelo del universo.

Uno de los grandes retos de la ciencia moderna es unificar nuestras ideas sobre el universo a su mayor escala con nuestras nociones de cómo funciona a la menor; en otras palabras, combinar la relatividad y la mecánica cuántica en una única teoría.

El mejor esfuerzo actual es una idea conocida como Teoría de Cuerdas, una idea nacida del pensamiento cuántico y en la que la gravedad es un subproducto de la complejidad, uno de los conocidos como fenómenos emergentes.

El problema con este proceso de emergencia es que es un apoyo de boquilla a nuestras ideas intuitivas sobre la causalidad: que un efecto debe ser precedido por su causa. Al menos, así es como el ganador del Premio Nobel de física Gerard ‘t Hooft ve las cosas.

Para aclararlo, ha construido un modelo de la realidad diferente que conserva la causalidad y tiene algunos efectos colaterales interesantes. El cambio fundamental en su idea es aceptar un nuevo tipo de simetría en el universo.

Una simetría es una propiedad de un sistema que lo deja sin cambios bajo una cierta transformación. Por lo que, por ejemplo, nuestras leyes de la física están derivadas de la idea de que deben mantenerse constantes bajo cualquier cambio en la posición o dirección en el espacio. Es una idea enormemente poderosa.

Ahora, ‘t Hooft dice que para conservar la idea de causalidad en una Teoría de la Gravedad Cuántica tenemos que aceptar la idea de una simetría de escala. En otras palabras, las leyes de la física son las mismas independientemente de la escala. También introduce una idea conocida como “complementariedad de agujeros negros” en la cual un observador dentro de un agujero negro ve el universo de una forma distinta a un observador fuera del agujero.

Las consecuencias de esta idea son profundas. t’ Hooft lo explica así:

“Si añadimos esto a nuestro conjunto de transformaciones de simetrías, agujeros negros, singularidades espacio temporales, y horizontes desaparecen”.

A cambio, mantenemos intacta la idea de causalidad.

Se puede debatir sobre los méritos de tal intercambio pero la pregunta importante es si el nuevo universo de ‘t Hooft guarda alguna relación con el que vivimos nosotros.

En respuesta podemos decir que la existencia de los agujeros negros está bien aceptada. Los astrónomos pueden ver sus efectos gravitatorios. Y aunque nadie ha observado directamente un agujero negro o la radiación de Hawking que los físicos suponen que emiten, pocos dudan de que se acumularán las pruebas a favor.

Un problema más serio es la propia idea de invarianza de escala. Aquí hay un experimento mental para ‘t Hooft. Imagina que fueses súbitamente encogido o agrandado en un factor desconocido dentro de una caja cerrada, ¿qué experimento podrías realizar para determinar tu nueva escala?

Si las leyes de la física fuesen invariantes en escala, sería imposible determinar tu escala con un experimento.

Pero supón que fueses a medir la posición de una bola. Seguramente, en nuestro universo, la precisión de tu medida sería una buena indicación de tu escala, dado que los efectos cuánticos serían fácilmente distinguibles de los Newtonianos.

‘t Hooft parece reconocer esta limitación admitiendo que “la constante G de Newton no es invariante en escala en absoluto”.

Pero ese es un problema de su propia confección. En respuesta a la pregunta de cómo unir la física de lo muy grande con la física de lo muy pequeño, dice ‘t Hooft que no hay diferencias entre ellos.

Esto puede que no sea tan loco como suena. Las diferencias que vemos podrían ser el resultado de algún proceso de ruptura de simetría, un tipo de ilusión. Pero, ¿cómo sucede esto?

Dice que la respuesta puede llegar de una mejor comprensión de la forma en que la información fluye por este universo. “Obviamente, esto nos deja con el problema de definir qué es exactamente la información, y cómo se vincula con las ecuaciones de movimiento”, comenta.

‘t Hooft no es el primero en tropezar con la información. Cuando se empuja hasta el limite, toda teoría fundamental de la física adolece de una pobre comprensión de la información.

Puede que no sea quedarse corto si decimos que el mayor avance de la física debe llegar desde la teoría de la información más que de la mecánica cuántica o la relatividad.

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Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/0909.3426: Quantum Gravity without Space-time Singularities or Horizons

Fecha Original: 22 de septiembre de 2009
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Vía Ciencia Kanija