Enrico A. Ruiz 

Los agujeros negros son objetos estelares con gran capacidad para absorber materia. Tan grande, de hecho, que ni siquiera la luz puede escapar una vez que se ha acercado lo suficiente (de ahí el nombre). Pero dada esta capacidad de atrapar materia, ¿por qué los agujeros negros no siguen expandiéndose y expandiéndose y simplemente se tragan el Universo? En 2018, a uno de los mejores físicos del mundo se le ocurrió una explicación. Trataremos de desarrollarla en las siguientes líneas. En primer lugar, es posible que la idea también pueda unir las dos teorías más importantes de toda la física: la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica.  

El investigador proponente de esta explicación ha sido el físico Leonard Susskind de la Universidad de Stanford, uno de los padres de la teoría de cuerdas. Puso su granito de arena a la paradoja en una serie de artículos, que básicamente sugieren que los agujeros negros se expanden al aumentar su complejidad internamente. Esta es una característica que simplemente no vemos conectada mientras miramos desde lejos. En otras palabras, se expanden hacia adentro, no hacia afuera. Más extraño aún, esta hipótesis podría tener un paralelismo en la expansión de nuestro propio Universo, que también parece estar creciendo de una manera contradictoria.  

Según Susskind, “es una cuestión muy, muy interesante si el crecimiento cosmológico del espacio está conectado con el crecimiento de algún tipo de complejidad”. Aquí es necesario hacer un paréntesis: hasta este punto Susskind está especulando sobre la evolución del Universo, no realmente explicándolo. Sin embargo, primero es necesario crear un marco teórico sobre por qué los agujeros negros crecen más hacia adentro que hacia afuera.  

Por supuesto, por su propia naturaleza, este tipo de investigación es teórica y no es posible verificarla o refutarla fácilmente mediante el proceso de revisión por pares, común en la comunicación profesional de la ciencia. Pero hay algunas ideas geniales aquí que vale la pena desempacar. Para hacer eso, necesitamos volver a lo básico por un momento. Así que agárrense fuerte… En pocas palabras, los agujeros negros son masas densas que distorsionan el espacio hasta el punto de que incluso la luz (léase: información) carece de la velocidad de escape necesaria para salir.  

Los primeros fundamentos teóricos sólidos para describir un tal objeto surgieron naturalmente de las matemáticas detrás de la teoría de la relatividad general de Einstein en 1915. Desde entonces, se han detectado objetos físicos que coinciden con esas predicciones, a menudo en los centros de las galaxias. Una analogía común es imaginar las dimensiones del espacio y el tiempo como una lámina de goma lisa. Entre más pesado sea un objeto y haga un agujero en la goma, mayor será la distorsión de la masa sobre la geometría del espacio-tiempo.  

Las propiedades de la lámina de goma de nuestro Universo son tales que se puede formar un embudo de gravedad profundo que se estira «hacia abajo» sin estirarse mucho más «hacia afuera». La mayoría de los objetos se expanden «hacia afuera» a medida que agrega material, no «hacia adentro». Entonces, ¿cómo podemos siquiera empezar a imaginarnos esto? Las láminas de goma son analogías útiles, pero solo hasta cierto punto. Para comprender cómo se comporta la materia en este contexto súper elástico, debemos buscar en otra parte. Afortunadamente, la física tiene un segundo libro de reglas sobre cómo funciona el Universo llamado mecánica cuántica, que describe cómo interactúan las partículas y sus fuerzas. Sin embargo, este libro y el de la relatividad general no siempre coinciden.  

Las cosas muy pequeñas (partículas subatómicas) interpretadas a través de la lente de la relatividad general no tienen mucho sentido. Y cosas muy grandes (como los agujeros negros) producen un galimatías cuando se aplican las reglas de la mecánica cuántica. Esto significa que nos falta algo importante, algo que nos permitiría interpretar la característica de flexión del espacio de la relatividad general en términos de masas finitas y partículas mediadoras de fuerzas. Un contendiente es algo llamado correspondencia anti-de Sitter / teoría de campo conforme, abreviado como Ads / CFT.  

Esta es una idea del tipo «la teoría de cuerdas se encuentra con el espacio de cuatro dimensiones», con el objetivo de reunir lo mejor de la mecánica cuántica y la relatividad general. Según este marco, la complejidad cuántica de un agujero negro (la cantidad de pasos necesarios para devolverlo a un estado anterior al propio agujero negro), se refleja en su volumen. La sugerencia de Susskind de que la complejidad cuántica es en última instancia responsable del volumen de un agujero negro hace que los físicos reflexionen sobre las repercusiones. Después de todo, los agujeros negros no son como el espacio ordinario, por lo que no podemos esperar que se apliquen las reglas ordinarias.