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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