¿Pueden dos partículas seguir entrelazadas aunque una de ellas haya pasado el horizonte de sucesos de un agujero negro? ¿Si ambas partículas están en el agujero negro?
¿Qué cambios se producen cuando la(s) partícula(s) cruza(n) el horizonte de sucesos?
Tengo conocimientos básicos de Física, por lo que pido que las respuestas no supongan un conocimiento profundo del campo. Gracias a todos por adelantado.
Esta pregunta es la paradoja de la información del agujero negro. Si se toman dos partículas enredadas, se hace un agujero negro mediante la colisión de dos fotones altamente energéticos, se lanza una de las dos partículas enredadas y se espera a que el agujero negro decaiga, ¿la partícula restante sin tocar está ya enredada con algo?
Según el punto de vista original de Hawking, la partícula infalible ya no estaría en comunicación con nuestro universo, y el entrelazamiento se convertiría en una matriz de densidad pura desde nuestro punto de vista. La partícula exterior ya no estaría enredada con nada que podamos ver en nuestra parte causal del universo. Entonces, cuando el agujero negro se desintegre, las partículas Hawking salientes de la desintegración no estarían enredadas con la partícula no tocada.
Este punto de vista es incompatible con la mecánica cuántica, ya que lleva un estado puro a una matriz de densidad. Hoy se sabe que es incorrecto, ya que en los modelos de gravedad cuántica cuando AdS/CFT funciona, la teoría sigue siendo completamente unitaria.
Esto significa que la partícula permanece enredada con algo mientras su compañero cruza el horizonte. Esta "cosa" son los grados de libertad que tiene el agujero negro, esos grados de libertad que conforman su entropía. Cuando el agujero negro decae por completo, las partículas salientes están determinadas por estas variables microscópicas, y en ningún momento hubo una pérdida de coherencia en el entrelazamiento.
Este punto de vista requiere que la información sobre la partícula que cayó a través del horizonte sea también contenida en el estado exterior medible del agujero negro. Este es el principio holográfico de T'Hoofts ampliado en la complementariedad de los agujeros negros de Susskind, el principio de que los grados de libertad de un agujero negro codifican la materia infalible completamente en variables medibles externamente. Este punto de vista es casi universal hoy en día, porque tenemos situaciones de gravedad cuántica modelo donde esto es claramente lo que sucede.
Los detalles de los grados de libertad de un agujero negro neutro de cuatro dimensiones en nuestro universo no se entienden completamente, por lo que no es posible decir exactamente qué con la que la partícula externa se enreda al llegar la partícula infalible al horizonte. Pero la imagen básica es que la partícula infalible no cae desde el punto de vista externo, sino que se difumina no localmente en el horizonte (como una cuerda de la teoría de cuerdas que se potencia y se alarga). La partícula externa sigue estando enredada con esta segunda representación de la partícula en descenso.
Esto significa que la misma cosa se describe de dos maneras diferentes, el interior y el exterior. Pero como ningún observador mide ambas cosas al mismo tiempo, es coherente con la mecánica cuántica tener sólo una transformación unitaria que reconstruya los estados interiores a partir de los estados del exterior que se pueden medir en el infinito mediante experimentos de dispersión.
Pero al realizar una medición en la partícula externa, podemos deducir inmediatamente el estado de la partícula "interna". Eso implica que hemos sido capaces de extraer información de un agujero negro, lo que se supone que no es posible, ¿verdad?
Nunca he estudiado física a nivel universitario y soy pésimo en matemáticas, pero... Si he entendido bien, desde el exterior de un agujero negro, nunca vemos nada cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro, ¿verdad? Si dejas caer algo dentro, tarda una eternidad en caer realmente, ¿no? Así que, desde nuestra perspectiva, el electrón nunca sale realmente de nuestro universo, ¿verdad? Sin embargo, es posible que esté malinterpretando este concepto.
En realidad, eso no es un problema. No tienes control sobre la respuesta que obtendrás cuando hagas una medición en la partícula externa, así que obtienes una de varias respuestas posibles; entonces estás deduciendo la única respuesta lógicamente posible para la partícula interna. Eso no es transferencia de información del interior al exterior - para eso alguien dentro del agujero negro necesita enviarte intencionadamente algo específico que ellos dirijan.
Por ejemplo, si tu amigo puede estar en Dallas o en Londres con un 50% de probabilidad, si descubres a esa persona en Londres, la probabilidad de que esté en Dallas baja a cero instantáneamente. Eso no viola la relatividad: la información no se ha transferido a ninguna parte.
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En ambos casos las mediciones son imposibles, por lo tanto, incluso si llegamos a algún argumento sensato sobre lo que debería ocurrir, está ligeramente fuera del ámbito de la ciencia. Y digo "ligeramente" porque esta conclusión se basa en nuestra comprensión actual de los agujeros negros.
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@lurscher: Esto no es del todo cierto, ya que podemos estudiar modelos de agujeros negros en AdS/CFT.