INVENTANDO LA RUEDA – Agujeros negros o membranas?
Esta semana, y con
retraso, en la sección inventando la rueda, vamos a tratar sobre los agujeros
negros entendidos desde la mecánica cuántica.
En el centro de la
mayoría de las galaxias, entre ellas la nuestra, hay enormes agujeros negros.
También hay muchos otros agujeros negros menores creados cuando grandes
estrellas colapsan.
La idea de los
agujeros negros, surge tras el planteamiento de la teoría general de la
relatividad. Al resolver las ecuaciones, se vio que si una estrella se
convertía en algo muy pequeño, nada podría escapar de ella, ni tan siquiera la
luz. A esta propiedad se le llamó agujero negro.
Existe diferencia
entre lo que sería el concepto tradicional de un agujero negro y lo que sería
desde el punto de vista de la mecánica cuántica.
Desde el punto
de vista clásico de la teoría general de la relatividad:
El agujero negro absorbe todo lo que se aproxima a él.
El agujero negro no admite nada.
En mecánica
cuántica:
Si tenemos una matriz que describe la absorción tendremos otra matriz
que es igual y de magnitud contraria para describir la emisión.
La mecánica cuántica no permite objetos que tan sólo emitan o absorban.
El problema de los
agujeros negros es que parecen ser irreversibles. Pero la mecánica cuántica no
lo permite. Las observaciones aunque a primera vista parecen contradictorias,
son compatibles, una se da a escala macroscópica mientras la otra es a escala
microscópica. En un caso se usa meramente termodinámica mientras que en el otro
se considera también la mecánica estadística.
Un agujero negro
jamás o muy probablemente emitirá astronautas o cohetes espaciales pero sí
puede emitir partículas elementales ordinarias e incluso átomos. Hawking
elaboró una teoría para la radiación de los agujeros negros. Se han conseguido
observaciones de la fluctuación de las ondas de temperatura en distintas
direcciones lo que apunta a que la teoría de la radiación de Hawking para los
agujeros negros es correcta.
En mecánica
cuántica se debe entender el agujero negro como una membrana y no como un
objeto tridimensional. Se han conseguido la forma de encontrar ecuaciones de
mecánica cuántica que describen la membrana que representa el horizonte de un
agujero negro. Esto se ha conseguido gracias a la dualidad existente entre la
teoría de campos degauge y el campo gravitatorio. Dicha dualidad fue
descubierta en 1997 por Juan Maldacena. Y ciertamente ayuda en la
reinterpretación de las ecuaciones que se desean resolver en mecánica cuántica,
haciendo posible la interpretación de propiedades que anteriormente eran
difíciles o imposibles de entender pues dichas ecuaciones aunque conocidas eran
muy complicadas de resolver.
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