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.
Stephen
Hawking cambia de opinión sobre los agujeros negros
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