Durante la pasada reunión anual de la Sociedad Norteamericana de Física (APS, por sus siglas en inglés) celebrada el pasado mes de abril en Minneapolis, se presentó un interesantes trabajo (ver: Danielson D.L., et al., ”Black holes are watching you”, American Physical Society meeting, Minneapolis, April 17, 2023) en el que se discuten algunos importantes problemas y paradojas que se presentan cuando se trata de aplicar la mecánica cuántica en los agujeros negros o muy cerca de ellos.

Debemos de recordar que la Teoría General de la Relatividad propone la descripción del universo macroscópico usando ecuaciones que relacionan la curvatura del espacio-tiempo con la masa/energía del universo.  Esta teoría es más precisa que la teoría gravitacional de Newton y explica situaciones que bajo la teoría newtoniana son imposibles.  Un ejemplo de esto es la desviación de los rayos de luz al pasar cerca de un objeto masivo como una estrella. 

La teoría de la relatividad de Einstein explica con mucha precisión esta situación mientras que la teoría gravitacional de Newton es incapaz de proporcional ninguna explicación, ni menos aún de realizar predicción alguna pues en la teoría gravitacional de Newton la gravedad no tiene ningún efecto sobre la luz.  Otro ejemplo históricamente muy importante de la superioridad de la teoría de Einstein sobre la de Newton fue el problema del perihelio del planeta Mercurio. Sucede que Mercurio no tiene una órbita perfectamente elíptica, pues no se cierra después de cada año de Mercurio, sino que en cada ciclo la órbita se desplaza un poco sobre la órbita del ciclo anterior. 

Este problema fue abordado durante muchos años desde el punto de vista de la teoría de la gravitación de Newton y nunca pudo resolverse, se pensaba que el desplazamiento del perihelio de Mercurio era debido a la perturbación gravitacional de otros grandes planetas del Sistema Solar como Júpiter o Saturno, sin embargo, aún introduciendo estas correcciones no se obtenía el resultado observado y medido por los astrónomos. Finalmente, la teoría de la relatividad de Einstein resolvió con mucha precisión el problema del desplazamiento del perihelio de Mercurio.

Dos de las consecuencias más importantes de la teoría general de la relatividad es la predicción de agujeros negros y de ondas gravitacionales, ambas han sido ampliamente verificadas utilizando la tecnología actual más avanzada. Los agujeros negros son lugares del espacio-tiempo con curvatura tan extrema que ni siquiera la luz puede salir de ellos.  Por otra parte, uno de los esfuerzos científicos más grande de este siglo, y de buna parte del pasado, ha sido el intento de conciliar, sin éxito hasta el momento, la teoría general de la relatividad con la mecánica cuántica.

El Dr. Danielson en su conferencia señaló que: “no intenten hacer experimentos cuánticos cerca de un agujero negro, pues su mera presencia destruirá los estados cuánticos del sistema”. Lo más interesante es que a esta conclusión se llegó a partir de realizar un “experimento mental” en el que se muestra que intentar realizar mediciones cuánticas cerca de un agujero negro resulta en paradojas difíciles o imposibles de superar.

La única solución encontrada por el equipo del Dr. Danielson para estas paradojas fue concluir que los agujeros negros destruyen los estados cuánticos de cualquier sistema cercano.  Esta destrucción puede tener importantes implicaciones para cualquier teoría futura de gravedad cuántica.