2006/02/20

Computación en agujeros negros

Los agujeros negros constituyen el ejemplo más singular del principio que enuncia que el universo registra y procesa información. Para explicar las leyes de la termodinámica, los fundadores de la mecánica estadística, en el siglo XIX, desarrollaron la que en tiempos modernos se llamaría teoría de la información.
La magnitud termodinámica que limita la capacidad de un motor para realizar trabajo útil, la entropía resulta ser proporcional al número de bits registrados por las posiciones y velocidades de las moléculas de una sustancia. Seth lloyd e Y.Jack Ng INVESTIGACIÓN Y CIENCIA,enero,2005.

Las propiedades de los agujeros negros están íntimamente relacionadas con las del espaciotiempo. La mecánica cuántica predice que el espaciotiempo es discreto. No resulta posible medir con precisión infinita ni las distancias ni los tiempos; a escala muy pequeña, el espacio tiene una estructura espumosa, llena de burbujas.
La cantidad máxima de información que se puede guardar en una región del espacio depende de lo pequeños que sean los bits, y estos no pueden ser menores que las celdillas espumosas.
Desde hace mucho, se cree que el tamaño de estas celdillas es la longitud de Planck ( 10-35 metros), la distancia a la que cuentan por igual los efectos gravitatorios y las fluctuaciones cuánticas.Pero se ha demostrado (Hendrik van Dam, Frigyes Karolhazy y Y.Yack Ng) que carecen de tamaño fijo: cuanto mayor sea una región del espaciotiempo mayores serán las celdas que la constituyen.
Y. Jack Ng ( IASSNS-HEP-94/41)ha demostrado que existe una extraña dependencia de la escala de las fluctuaciones espaciotemporales con la raíz cúbica de las distancias. Partiendo de este dato se ha llegado a la fórmula de Bekenstein y Hawking para la memoria de los agujeros negros.
A esa misma extraña dependencia se llega con un cálculo completamente diferente basado en el cálculo de la dimensión fractal de la energía de las fluctuaciones cuánticas espaciotemporales.

Seguiré ilustrando esta nueva corriente tan prometedora que coloca la información como base para poder interpretar la propia organización de la material. Los agujeros negros, su entropía y el estudio de la información que son capaces de computar están dándonos pistas muy fiables sobre la propia naturaleza del espaciotiempo.

En la figura: Simulación de luz alrededor de un agujero negro en rotación.