Por Carlo Rovelli

Hay algo paradójico en lo que sabemos sobre los agujeros negros. Ahora se han convertido en objetos «normales» para los astrónomos. Los astrónomos los observan, los cuentan y los miden. Se comportan exactamente como predijo la teoría de Einstein hace un siglo, cuando nadie soñaba que tales objetos peculiares pudieran existir en realidad. Por lo tanto, están bajo control. Y aún así, siguen siendo completamente misteriosos.

Por un lado tenemos una hermosa teoría, la relatividad general, confirmada de manera espectacular por observaciones astronómicas, que da cuenta perfectamente de lo que ven los astrónomos: estos monstruos que tragan estrellas giran en vórtices y producen rayos inmensamente poderosos y otros demonios. El universo es sorprendente, variado, lleno de cosas de las que nunca habíamos previsto o imaginado la existencia, pero comprensibles. Por otro lado, todavía hay una pequeña pregunta del tipo en que los niños se especializan cuando los adultos son demasiado entusiastas: «¿Pero a dónde va todo el material que vemos caer en un agujero negro?»

Y aquí es donde las cosas se vuelven difíciles. La teoría de Einstein proporciona una descripción matemática precisa y elegante incluso del interior de los agujeros negros: indica el camino que debe seguir el material que cae en un agujero negro. La materia cae cada vez más rápido hasta llegar al punto central. Y entonces lose entonces las ecuaciones de Einstein pierden todo significado. Ya no nos dicen nada. Parecen derretirse como la nieve al sol. Las variables se vuelven infinitas y nada tiene sentido. Ouch.

¿Qué sucede con la materia que cae en el centro del agujero? No lo sabemos.

A través de nuestros telescopios lo vemos caer, y seguimos mentalmente su trayectoria hasta que casi llega al centro, y luego no tenemos conocimiento de lo que sucede a continuación. Sabemos en qué consisten los agujeros negros, tanto por fuera como por dentro, pero falta un detalle crucial: el centro. Pero esto no es un detalle insignificante, porque todo lo que cae (y en los agujeros negros que observamos en el cielo, las cosas siguen cayendo) termina en el centro. El cielo está lleno de agujeros negros en los que podemos ver desaparecer cosas but pero no sabemos qué pasa con ellas.

Los caminos que se han tomado para explorar las respuestas a esta pregunta hasta ahora han sido peligrosos. ¿Quizás, por ejemplo, la materia emerge en otro universo? Tal vez incluso nuestro propio universo comenzó de esta manera, emergiendo a través de un agujero negro abierto en uno anterior. ¿Quizás en el centro de un agujero negro todo se funde en una nube de probabilidad donde el espacio-tiempo y la materia ya no significan nada? O tal vez los agujeros negros irradian calor porque la materia que entra en ellos se transforma misteriosamente, a lo largo de millones de años, en calor.

«¿Qué sucede con la materia que cae en el centro del agujero? No lo sabemos »

En el grupo de investigación con el que trabajo en Marsella, junto con colegas de Grenoble y Nijmegen en los Países Bajos, estamos explorando una posibilidad que nos parece más simple y más plausible: la materia se ralentiza y se detiene antes de llegar al centro. Cuando está extremadamente concentrado,se desarrolla una tremenda presión que evita su colapso final. Esto es similar a la «presión» que impide que los electrones caigan en átomos: es un fenómeno cuántico. La materia deja de caer y forma una especie de estrella extremadamente pequeña y extremadamente densa: una «estrella de Planck». Entonces sucede algo que siempre importa en tales casos: rebota.

Rebota como una pelota que cae al suelo. Al igual que la pelota, rebota a lo largo de la trayectoria de la caída, en reversa temporal, y de esta manera el agujero negro se transforma (por «efecto túnel», como decimos en la jerga) en su opuesto: un agujero blanco.

Un agujero blanco? ¿Qué es un agujero blanco? Es otra solución a las ecuaciones de Einstein (como lo son los agujeros negros) sobre la que mi libro de texto universitario dice que «no hay nada igual en el mundo real» It Es una región del espacio en la que nada puede entrar, pero de la que surgen cosas. Es la inversión temporal de un agujero negro. Un agujero que explota.

Pero entonces, ¿por qué vemos que la materia cae en agujeros negros pero no la vemos rebotando inmediatamente de nuevo? La respuesta – y este es el punto crucial sobre lo que estamos tratando – radica en la relatividad del tiempo. El tiempo no pasa a la misma velocidad en todas partes. Todos los fenómenos físicos son más lentos a nivel del mar que en las montañas. El tiempo se ralentiza si estoy más abajo, donde la gravedad es más intensa. Dentro de los agujeros negros, la fuerza de gravedad es extremadamente fuerte, y como resultado, hay una desaceleración feroz del tiempo. El rebote de la materia que cae ocurre rápidamente si es vista por alguien cercano, si podemos imaginar a alguien aventurándose en un agujero negro para ver cómo es en el interior. Pero visto desde fuera, todo parece ralentizarse. Se ralentizó enormemente. Vemos que las cosas desaparecen y desaparecen de la vista durante un tiempo extremadamente largo. Visto desde fuera, todo parece congelado durante millones de años, exactamente como percibimos los agujeros negros que podemos ver en el cielo.

Pero un tiempo extremadamente largo no es un tiempo infinito, y, si esperáramos lo suficiente, veríamos salir el asunto. Un agujero negro es, en última instancia, tal vez no más que una estrella que se derrumba y luego rebota, en cámara extremadamente lenta cuando se ve desde el exterior.

Esto no es posible en la teoría de Einstein, pero entonces la teoría de Einstein no tiene en cuenta los efectos cuánticos. La mecánica cuántica permite que la materia escape de su trampa oscura.

Después de cuánto tiempo? Después de un tiempo muy corto para la materia que ha caído en el agujero negro, pero después de un tiempo extremadamente largo para aquellos de nosotros que lo observamos desde afuera.

Así que aquí está toda la historia: cuando una estrella como el sol, o un poco más grande, deja de arder porque ha consumido todo su hidrógeno, el calor ya no genera la presión suficiente para contrarrestar su peso. La estrella colapsa sobre sí misma, y si es lo suficientemente pesada produce un agujero negro y cae en ella. Una estrella de las dimensiones del sol, es decir, miles de veces más grande que la Tierra, generaría un agujero negro de un kilómetro y medio de diámetro.

Imagine ella: todo el sol contenido dentro del volumen de una colina. Estos son los agujeros negros que podemos observar en el cielo. La materia de la estrella continúa su curso interior, yendo cada vez más profundo hasta que alcanza el monstruoso nivel de compresión que la hace rebotar. Toda la masa de la estrella se concentra en el espacio de una molécula. Aquí la repulsiva fuerza cuántica entra en acción, y la estrella rebota inmediatamente y comienza a explotar. Para la estrella, solo han transcurrido unas centésimas de segundo. Pero la dilatación del tiempo causada por el enorme campo gravitacional es tan extremadamente fuerte que cuando la materia comienza a resurgir, en el resto del universo, han pasado decenas de miles de millones de años.

¿Es este realmente el caso? No estoy seguro. Creo que podría serlo. Las alternativas me parecen menos plausibles. Pero podría estar equivocado. Tratar de averiguarlo, aún así, es una gran alegría.

En otro extracto, «Copérnico y Bolonia», Rovelli escribe sobre el valor de una educación universitaria

also También encontré algo más en Bolonia, cuando estudié allí en los años setenta: un encuentro con ese espíritu de mi generación, una generación que estaba decidida a cambiarlo todo, que soñaba con inventar nuevas formas de pensar, de vivir juntos y de amar. La universidad estuvo ocupada durante varios meses por estudiantes comprometidos políticamente. Me involucré con los amigos de Radio Alice, la estación de radio independiente que se había convertido en la voz de la revuelta estudiantil.

En las casas que compartíamos, alimentamos el sueño adolescente de empezar de cero, de rehacer el mundo desde cero, de transformarlo en algo diferente y más justo. Un sueño bastante ingenuo, sin duda, siempre destinado a encontrarse con la inercia de lo cotidiano; siempre propenso a sufrir una gran decepción. Pero era el mismo sueño que Copérnico había encontrado en Italia a principios del Renacimiento. El sueño no solo de Leonardo y Einstein, sino también de Robespierre, Gandhi y Washington: sueños absolutos que a menudo nos catapultan contra una pared, que a menudo están mal dirigidos, pero sin los cuales no tendríamos nada de lo que es mejor en nuestro mundo de hoy.

«Un agujero negro tal vez no sea más que una estrella que se derrumba y rebota en cámara lenta extrema»

¿Qué puede ofrecernos la universidad ahora? Puede ofrecer las mismas riquezas que Copérnico encontró: el conocimiento acumulado del pasado, junto con la idea liberadora de que el conocimiento puede transformarse y convertirse en transformador.

Este, creo, es el verdadero significado de una universidad. Es la casa del tesoro en la que se protege devotamente el conocimiento humano, proporciona la sangre vital de la que depende todo lo que conocemos en el mundo y todo lo que queremos hacer. Pero también es el lugar donde se nutren los sueños: donde tenemos el coraje juvenil de cuestionar ese mismo conocimiento, para seguir adelante, para cambiar el mundo.

Estos extractos están tomados del libro Hay Lugares en El Mundo Donde Las reglas Son Menos Importantes Que la bondad, publicado por Allen Lane el 5 de noviembre en el Reino Unido. A continuación una reseña

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