¿Es realmente cierto que nada puede escapar de un agujero negro? La genialidad de Stephen Hawking.
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00:00En el espacio no hay nada tan siniestro como un agujero negro. Tal vez sea el miedo a nuestra
00:07propia mortalidad, la seguridad de que estos gigantes casi seguramente nos sobrevivirán.
00:13Tal vez sea lo desconocido, estos colosos del cosmos todavía son muy poco comprendidos por
00:19nuestra ciencia y guardan celosamente sus secretos. O tal vez sea su voracidad y la
00:26certeza de que aquello que cae en ellos nunca podrá escapar. El horizonte de sucesos marca un punto
00:33de no retorno inexorable. Destrucción total bajo la mayor presión y fuerza gravitacional que puede
00:39existir en este universo, tan descomunal que ni siquiera la luz puede escapar. Pero, ¿es realmente
00:47cierto que nada puede escapar de un agujero negro? Acompáñame en la segunda parte del vídeo sobre
00:54agujeros negros, mientras intentamos comprender la extraña ciencia que podría permitir que la
00:59energía, y por lo tanto la masa, escapen de un agujero negro. Espero que al final de este vídeo
01:05me haya ganado tu me gusta y suscripción. Durante muchos años, la ciencia de los agujeros negros
01:12daba por hecho que nada podía liberarse una vez pasado el horizonte de eventos. Esa era la esencia
01:19de un agujero negro. Estas masas tenían tanta gravedad que la luz misma no podía escapar al
01:24traspasar cierto punto. Y como Einstein estableció que nada puede moverse más rápido que la velocidad
01:30de la luz, entonces nada puede superar la aplastante aceleración generada por la gravedad de un agujero
01:36negro. Cualquier objeto que cayera en él estaba condenado a permanecer allí por el resto de los
01:42tiempos. Sin embargo, en 1974, Stephen Hawking ideó una teoría que sugería algo distinto. El título de
01:51su artículo, Agujeros negros explotando, era ciertamente llamativo. En él, Hawking planteó la
01:57hipótesis de que los agujeros negros liberarían energía lentamente en el tiempo, en cantidades
02:03inicialmente pequeñas. Como la energía y la masa eran dos expresiones de la misma esencia, según la
02:10famosa ecuación E igual mc al cuadrado de Einstein, esto inevitablemente resultaba en una reducción
02:16de la masa del agujero negro. Sin embargo, a medida que el agujero negro se encogía, la tasa de
02:22liberación de energía se aceleraría, haciéndose cada vez más rápida hasta que en los últimos momentos
02:28de la vida del agujero negro, liberaría una explosión de energía de escala verdaderamente
02:34gigantesca, antes de desaparecer por completo. Pero, ¿cómo podrían ser ciertas ambas cosas? Si un
02:41horizonte de eventos es inescapable, ¿cómo puede la radiación salir de él y, eventualmente, causar tal
02:48explosión en un agujero negro? La respuesta es extraña, y se basa en ideas poco intuitivas de la teoría
02:54cuántica, que van completamente en contra de nuestra experiencia de la vida real. Pero si es cierto,
03:00prepárate, porque el universo te va a parecer incluso más extraño de lo que creías.
03:06Para comenzar a entender la teoría de Hawking, necesitamos entender la idea de los campos cuánticos.
03:13En el vídeo anterior hicimos la pregunta ¿qué es la nada? Explicamos que la luz se movía como una
03:19onda a través incluso de un espacio completamente vacío, lo que revelaba que debe haber algo inherente
03:26incluso en la nada, o de lo contrario, la luz no podría agitarlo. Puedes volver a ver ese vídeo en
03:33el
03:33enlace por aquí y en la descripción. Básicamente, los científicos llaman a este tejido fundamental de
03:39la realidad un campo cuántico. De hecho, creen que hay varios campos cuánticos, todos superpuestos
03:45entre sí, y todos cubriendo cada parcela del universo, ya sea pasado, presente o futuro.
03:52Cada campo cuántico define un tipo particular de algo. Un campo podría definir todos los
03:58electrones existentes, mientras que otro podría definir los quarks que componen un átomo. Donde
04:04no hay nada, el campo cuántico es relativamente silencioso. Imagínalo como una cuerda de guitarra
04:11que no ha sido rasgada, o un gráfico con valor cero. Pero donde quiera que en el tiempo y el
04:17espacio se
04:17puede encontrar masa o energía, el campo cuántico empezará a resonar. Y cuando la resonancia alcanza
04:23un cierto umbral o cantidad, el universo expresa eso como un electrón o un fotón, por ejemplo. Es
04:30importante tener en cuenta que en esta teoría, la resonancia no es la reacción a la presencia de
04:35materia, es la materia en sí misma. Un electrón no es más que una sección resonante del campo cuántico
04:41que define a los electrones. Esto es así para toda la energía y toda la materia. Según Einstein,
04:48la energía y la materia son dos caras de la misma moneda, al fin y al cabo. Todo el universo
04:53que ves
04:54a tu alrededor está resonando en campos cuánticos y nada más. De esta manera, la teoría retrata todo
05:00el universo como una canción que se toca en estos campos, lo que creo que es una descripción muy hermosa,
05:06¿no te parece? Pero, ¿por qué importa esto? ¿Por qué es tan importante definir el universo de esta
05:12manera? Pues, debido a una idea de la física cuántica llamada principio de incertidumbre de
05:18Heisenberg, a veces, las cuerdas del universo se rasgan a sí mismas. Sin profundizar demasiado en este
05:25aspecto de la física cuántica, esencialmente, cuando estamos viendo objetos realmente pequeños en la escala
05:31atómica, se vuelve imposible saber demasiado sobre ellos. No se puede saber tanto la ubicación como la
05:36dirección de viaje de un electrón, por ejemplo. Debido a que es tan pequeño, tan pronto como intentas
05:42averiguar su ubicación, rebota en lo que sea que estés tratando de usar para medirlo, por lo que ya no
05:48puedes estar seguro de su dirección de viaje. Si conoces su dirección, de acuerdo con este principio,
05:53no puedes saber su ubicación. Esto no se debe solo a que nuestros métodos de medición no son lo
05:59suficientemente buenos, sino a algunas leyes fundamentales sobre la naturaleza del universo
06:04mismo. De acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, no se puede saber todo sobre las
06:10partículas a nivel subatómico. Pero cuando aplicas este principio a los campos cuánticos,
06:15se vuelve extraño. Los campos cuánticos fluctúan en todas partes, y por el principio de incertidumbre de
06:21Heisenberg, los pares de partículas y antipartículas pueden aparecer y desaparecer. El cómo y el por qué se
06:28complica. Pero, básicamente, el universo lo permite siempre y cuando solo existan durante un periodo de tiempo
06:35muy corto según lo regulado por las relaciones de incertidumbre. Y pensarás que esto no puede ser real.
06:42La materia no entra en existencia mágicamente. Seguramente ya lo habríamos notado. Sin embargo,
06:49en un experimento realizado por Hendrik Casimir, se encontró evidencia que sugiere que esto podría
06:55realmente suceder. Casimir usó dos placas de metal conductor y las colocó lo suficientemente juntas
07:01como para que solo pudieran surgir ciertos tamaños de partículas virtuales más pequeñas entre ellas.
07:07Esto limitó el número de tales partículas que podrían surgir en existencia. Pero debido a que todos los
07:13tipos de partículas podían surgir en el exterior de las placas, esto significaba que había una diferencia
07:19en la presión ejercida en ambos lados de cada placa. Teóricamente, la mayor presión por el mayor número
07:25de partículas en el exterior de las placas debería juntar las dos placas. Y en la prueba, este resultó
07:31ser el caso. Se podría pensar que las partículas que aparecen de la nada parecen desafiar las leyes de
07:38la conservación de la materia. Y tendrá razón. Así que, para equilibrar la balanza, cada vez que aparece
07:44una partícula virtual, también surge una segunda partícula para emparejarse con la primera. Pero mientras
07:49que una de las partículas es materia, la otra es antimateria, un 1 y un menos 1 en nuestro gráfico
07:56de
07:56barras, manteniendo así las cosas en un cero general. Y así, el universo se mantiene feliz. Además, estas
08:03fluctuaciones cuánticas chocan rápidamente y se aniquilan mutuamente, eliminando su existencia casi de
08:09inmediato, por lo que normalmente no tenemos que preocuparnos por ellas. Y como nota, hay la teoría
08:16de que la antimateria es simplemente materia que se mueve en la dirección opuesta a través del tiempo,
08:22pero es tan extravagante que es mejor no adentrarnos ahí. La parte importante es que los campos cuánticos
08:28resuenan constantemente y se cancelan constantemente entre sí. Esta es la razón por la que en su mayor
08:34parte, el espacio vacío está vacío. Sin embargo, ¿qué pasaría si dejaran de resonar solo algunos
08:40de esos campos? Y ahí es donde entran los agujeros negros. Los agujeros negros actúan como poner el
08:47pulgar en las cuerdas de la guitarra del universo. Debido a su horizonte de eventos, ciertas resonancias
08:52en los campos cuánticos se amortiguan, mientras que otras no. Hawking lo imaginó dibujando una línea
08:59a través del tiempo. En un lugar del espacio donde nació un agujero negro, imaginó un campo cuántico
09:05que resonaba a lo largo de esta línea, extendiéndose desde antes de la existencia del agujero negro
09:10hasta el futuro después de él. Antes del nacimiento del agujero negro, todo es normal. Los campos
09:17cuánticos resuenan libremente y pueden cancelarse entre sí. Sin embargo, la aparición del horizonte
09:22de eventos del agujero negro cambió la curvatura del espacio y fuera de él, Hawking se dio cuenta
09:28de que ciertos pulsos ahora carecían de sus opuestos. Mientras comprobaba los cálculos,
09:34se dio cuenta de que ya no todo se estaba cancelando tras formarse el agujero negro. De hecho, fuera
09:40del horizonte de eventos, alejándose del agujero negro, encontró resonancias que coincidían
09:45perfectamente con la forma de la radiación térmica que se proyectaban hacia el espacio. La radiación
09:52es energía, y la energía no puede formarse de la nada. Como el agujero negro estaba creando
09:58esta radiación, el agujero negro tendría que compensarlo. Por lo tanto, cada parte
10:03de radiación de Hawking coincidiría con una cantidad igual de energía perdida del agujero
10:08negro, lo que con el tiempo eventualmente lo reduciría a nada. De existir, la radiación
10:15de Hawking es como dinero que aparece espontáneamente fuera de un banco, mientras que dentro del banco
10:21el dinero en su caja fuerte desaparece. Es también extremadamente difícil de probar, ya que Hawking
10:28predijo que esta radiación sería más fría que la radiación cósmica de fondo, que atiborra
10:33el universo, y tendría una longitud de onda tan grande como el horizonte de eventos del
10:38agujero negro. Y como algunos agujeros negros tienen horizontes de sucesos del tamaño de
10:43sistemas solares, no tenemos forma de detectar este tipo de radiación. Realmente, solo lo
10:49veríamos una vez que todo el universo se hubiera enfriado y muerto, y nada más se interpusiera
10:54en su camino, por lo que probablemente ya no estaríamos ahí para detectar nada.
10:59Sin embargo, a pesar de las objeciones, los cálculos detrás de la radiación de Hawking
11:04parecen ser sólidos, y los científicos han tomado medidas recientemente para probarlo
11:08en el laboratorio. En el Instituto de Tecnología Tecnion de Israel, se les ocurrió una idea para
11:15sortear la dificultad de medir el agujero negro en la vida real. Lo hicieron creando un análogo,
11:20un agujero negro sónico que imitaría las propiedades de uno real. Se basaron en el
11:27hecho de que el sonido se mueve mucho más lento que la luz, por lo que es mucho más fácil
11:31crear
11:32un medio que se mueva más rápido que el sonido. Al moverse, cualquier onda sonora que viaje en la
11:37misma dirección nunca podrá escapar. Y curiosamente, las matemáticas de Hawking funcionaron para estos
11:44agujeros negros sónicos tan bien como lo hicieron para los de gravedad, por lo que la radiación de Hawking
11:50debería detectarse. Después de repetir su experimento 97.000 veces durante 124 días de
11:56experimentos continuos, los investigadores detectaron múltiples casos de radiación de
12:01Hawking y vieron que coincidía con las predicciones del modelo de Hawking. Y aunque esto no prueba que
12:08la radiación de Hawking sea real para los agujeros negros gravitacionales, el hecho de que las matemáticas
12:14de Hawking funcionaran en este análogo sónico es una fuerte implicación de que podría estar en lo
12:19cierto. La radiación de Hawking podría ser real. Así que, respondiendo a nuestra pregunta inicial,
12:25si cayeras en un agujero negro, ¿podrías escapar de él? Probablemente no. Sin embargo,
12:32si esperaras hasta casi el final del universo, el agujero negro puede simplemente irradiar la masa y la
12:37energía que componen tu existencia como radiación de Hawking. ¿Vale eso como escape? Probablemente
12:45para tu existencia no vale, así que te aconsejo no meterte nunca en un agujero negro. No te pierdas
12:52mis otros vídeos para seguir aprendiendo. Un saludo y nos vemos en el futuro.
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