Físicos creen que usted podría ser rescatado de un agujero negro – pero no se arriesgue

DENVER – Los investigadores han desarrollado un nuevo método, indescriptiblemente peligroso e increíblemente lento, para cruzar el universo. Se trata de agujeros de gusano que enlazan agujeros negros especiales que probablemente no existen. Y podría explicar lo que realmente sucede cuando los físicos trasladan la información cuántica-teleportiva de un punto a otro, desde la perspectiva de la información teletransportada.

Daniel Jafferis, físico de la Universidad de Harvard, describió el método propuesto en una charla el 13 de abril aquí en una reunión de la American Physical Society. Este método, dijo a sus colegas reunidos, implica dos agujeros negros que se enredan para que estén conectados a través del espacio y el tiempo.

¿Qué es un agujero de gusano?

Su idea resuelve un problema de larga data: Cuando algo entra en un agujero de gusano, requiere energía negativa para salir por el otro lado. (En circunstancias normales, la forma del espacio-tiempo a la salida de un agujero de gusano hace imposible su paso. Pero una sustancia con energía negativa podría, en teoría, superar ese obstáculo.) Pero nada en la física de la gravedad y el espacio-tiempo -la física que describe los agujeros de gusano- permite esos tipos de pulsos de energía negativa. Así que los agujeros de gusano son imposibles de atravesar.

«Es sólo una conexión en el espacio, pero si tratas de atravesarlo, se derrumba demasiado rápido para que no puedas atravesarlo», dijo Jafferis a Misterius después de su charla. 9 Ideas sobre agujeros negros que le volarán la cabeza]

Este modelo más antiguo de agujero de gusano se remonta a un artículo de Albert Einstein y Nathan Rosen, publicado en Physical Review en 1935. Los dos físicos se dieron cuenta de que, bajo ciertas circunstancias, la relatividad dictaría que el espacio-tiempo se curvaría tan extremadamente que una especie de túnel (o «puente») formaría la unión de dos puntos separados.

Los físicos escribieron el documento en parte para excluir la posibilidad de agujeros negros en el universo. Pero en las décadas posteriores, cuando los físicos se dieron cuenta de que existen agujeros negros, la imagen estándar de un agujero de gusano se convirtió en un túnel donde las dos aberturas aparecen como agujeros negros. Sin embargo, de acuerdo con esta idea, tal como túnel probablemente nunca existiría naturalmente en el universo, y si existiera desaparecería antes de que algo pasara a través de él. En los años 80, el físico Kip Thorne escribió que algo podría pasar a través de este agujero de gusano si se aplicara algún tipo de energía negativa para mantenerlo abierto.

Enredo cuántico

Jafferis, junto con el físico de Harvard Ping Gao y el físico de Stanford Aron Wall, han desarrollado una forma de aplicar una versión de energía negativa que se basa en una idea de un área muy diferente de la física, llamada enredo.

El enredo viene de la mecánica cuántica, no de la relatividad. En 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen publicaron otro artículo en Physical Review que mostraba que bajo las reglas de la mecánica cuántica las partículas pueden llegar a estar «correlacionadas» entre sí, de tal manera que el comportamiento de una partícula impacta directamente el comportamiento de la otra. Los 18 misterios sin resolver más grandes de la física]

Einstein, Podolsky y Rosen pensaron que esto probaba que algo andaba mal con sus ideas de la mecánica cuántica, porque permitiría que la información se moviera más rápido que la velocidad de la luz entre las dos partículas. Ahora, los físicos saben que el enredo es real, y la teletransportación cuántica es una parte casi rutinaria de la investigación de la física.

Así es como funciona la teletransportación cuántica: Enreda dos partículas de luz, A y B. Luego, dale B a tu amigo para que lo lleve a otra habitación. A continuación, golpea un tercer fotón, C, contra el fotón A. Eso enlaza A y C, y rompe el enredo entre A y B. Luego puedes medir el estado combinado de A y C – que es diferente de los estados originales de A, B o C – y comunicar los resultados de las partículas combinadas a tu amigo en la siguiente habitación.

Sin saber el estado de B, tu amigo puede usar esa información limitada para manipular B y producir la partícula de estado que C tenía al principio del proceso. Si mide B, aprenderá el estado original de C, sin que nadie se lo diga. Información sobre la partícula C teletransportada funcionalmente de una habitación a otra.

Esto es útil, porque puede actuar como una especie de código indescifrable para enviar mensajes de un punto a otro.

Y el enredo no es sólo una propiedad de las partículas individuales. Los objetos más grandes también pueden enredarse, aunque el enredo perfecto entre ellos es mucho más difícil.

Los agujeros negros enredados pueden transportarle

En 1935, los físicos que escribieron estos documentos no tenían idea de que los agujeros de gusano y el enredo estaban conectados, dijo Jafferis. Pero en 2013, los físicos Juan Maldacena y Leonard Susskind publicaron un artículo en la revista Progress in Physics que relaciona ambas ideas. Dos agujeros negros perfectamente enredados, argumentaban, actuarían como un agujero de gusano entre sus dos puntos en el espacio. Llamaron a la idea «ER=EPR», porque vinculaba el papel Einstein-Rosen con el papel Einstein-Podolsky-Rosen.

Preguntado si dos agujeros negros completamente enredados podrían realmente existir en el universo, Jafferis dijo, «No, no, ciertamente no.»

No es que la situación sea físicamente imposible. Es demasiado preciso y enorme para que nuestro desordenado universo lo produzca. Producir dos agujeros negros perfectamente enredados sería como ganar la lotería, sólo que millones y millones de veces menos probable.

Y si existieran, dijo, perderían su perfecta correlación en el momento en que un tercer objeto interactuara con uno de ellos.

Pero si, de alguna manera, tal pareja existiera, de alguna manera, en algún lugar, entonces el método de Jafferis, Gao y Wall podría funcionar.

Su enfoque, publicado por primera vez en The Journal of High Energy Physics en diciembre de 2017, es así: Lanza a tu amigo a uno de los agujeros negros enredados. Luego, mida la llamada radiación Hawking que sale del agujero negro, que codifica alguna información sobre el estado de ese agujero negro. Luego, lleva esa información al segundo agujero negro y úsala para manipular el segundo agujero negro. (Esto puede ser tan simple como arrojar un montón de radiación Hawking del primer agujero negro al segundo.) En teoría, tu amiga debería salir del segundo agujero negro exactamente como entró en el primero.

Desde su perspectiva, dijo Jafferis, ella se habría sumergido en un agujero de gusano. Y al acercarse a la singularidad de su cuello, habría experimentado un «pulso» de energía negativa que la habría impulsado hacia el otro lado. [¿Qué pasaría si cayeras en un agujero negro?]

El método no es particularmente útil, señaló Jafferis, porque siempre sería más lento que simplemente mover físicamente la distancia entre los dos agujeros negros. Pero sugiere algo sobre el universo.

Desde la perspectiva de un poco de información que pasa entre partículas enredadas, dijo Jafferis, algo similar podría estar sucediendo. A la escala de los objetos cuánticos individuales, dijo, no tiene sentido hablar de curvatura espacio-temporal para producir un agujero de gusano. Pero involucra unas cuantas partículas más en la mezcla para un poco más complejo de teletransportación cuántica, y de repente el modelo de agujero de gusano tiene mucho sentido. Hay pruebas sólidas aquí, dijo, de que los dos fenómenos están relacionados.

También sugiere firmemente, dijo, que la información que se pierde en un agujero negro podría ir a algún lugar donde algún día pueda ser recuperada.

Si caes en un agujero negro mañana, dijo, no se pierde toda esperanza. Una civilización suficientemente avanzada podría ser capaz de hacer zoom alrededor del universo, recogiendo toda la radiación Hawking emitida por el agujero negro a medida que se evaporaba lentamente a lo largo de eones, y comprimiendo esa radiación en un nuevo agujero negro, enredado con el original a través del tiempo. Una vez que ese nuevo agujero negro emergiera, podría ser posible recuperarte de él.

La investigación teórica sobre este método de moverse entre los agujeros negros, dijo Jafferis, está en curso. Pero el objetivo es más entender la física fundamental que realizar rescates de agujeros negros. Así que, tal vez sea mejor no arriesgarse.

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Publicado originalmente en Misterius .

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