Una nueva investigación ha deducido que los agujeros negros podrían ser los enormes observadores cósmicos que convierten la probabilidad del mundo cuántico en la realidad que constituye el universo. Una propuesta bien fundamentada que no ha dejado indiferente a nadie porque ¿puede el universo observarse a sí mismo?

Los físicos se han metido de nuevo en un gran lío: mediante un experimento imaginario, han concluido que un agujero negro es como un gran observador del universo, capaz de crear realidad de la misma forma que Schrödinger decide si su famoso gato está vivo o muerto.

Este planteamiento, que evoca las ideas del físico norteamericano John Archibald Wheeler formuladas en los años 70 del siglo pasado, es una consecuencia directa del desconcierto que ha creado la física cuántica en el conocimiento humano, debido a las características de las partículas elementales que estructuran el universo.

Desde hace más de un siglo, la física cuántica está envuelta en polémicas filosóficas y hay discrepancias respecto al papel que desempeña el observador (por ejemplo, un aparato de medición) en la creación de realidad, un proceso conocido en física como colapso de la función de onda.

Gato con rendijas

En el universo cuántico, el colapso de energías dispersas se produce cuando interviene un observador: al medir lo que pasa, las ondas se convierten en partículas y forman la realidad que perciben nuestros sentidos.

El gato del físico y filósofo austriaco Erwin Schrödinger es un ejemplo claro de esta interpretación: decide si el gato está vivo o muerto al abrir la caja donde estaba encerrado con la posibilidad de resultar envenenado.

Otro ejemplo es el experimento conocido como la doble rendija, concebido en 1801 por el físico Thomas Young para demostrar la dualidad onda-partícula.

La dualidad onda-partícula es un concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas elementales y ondas, ya que las partículas pueden comportarse como ondas y las ondas como partículas.

Decoherencia

En el experimento de la doble rendija, una partícula se encuentra con una pared que no puede atravesar, pero aprovecha que tiene dos rendijas y entonces se cuela a través de ambas cambiando su naturaleza corpuscular por otra de onda. Luego recupera su naturaleza original y se comporta como partícula que incluso deja una huella (patrón de interferencia).

Pero hay una particularidad en este experimento que otorga al observador un papel crucial: la partícula se comporta de manera diferente ante la doble rendija, según si está siendo observada o no. Cuando las ondas atraviesan las rendijas, se “dan cuenta” de que hay un detector y reaccionan volviéndose partículas.

Los físicos dicen que la información obtenida por el aparato de detección provoca la decoherencia que convierte las posibilidades cuánticas en una realidad definida: las propiedades de sensor influyen en el carácter de onda y partícula de un fotón, comprobó una investigación publicada en 2021.

Los agujeros negros tendrían la posibilidad de convertir en realidad todo el mundo cuántico que se le aproxime. JEREMY SCHNITTMAN/CENTRO DE VUELO ESPACIAL GODDARD DE LA NASA

¿Se observa el universo a sí mismo?

Aunque todavía no hemos podido comprender la verdadera naturaleza de la realidad, un nuevo ejercicio imaginario (como el del gato de Schrödinger) añade todavía mayor incertidumbre: ha deducido que, si el experimento de la doble rendija se desarrolla en el entorno de un agujero negro, este fenómeno cósmico es capaz de desbaratar la dualidad onda-partícula y de forzar la creación de realidad que saca del limbo a la materia. Se comporta como Schrödinger o como un instrumento de medición.

El debate que ha suscitado esta propuesta, desarrollada por un grupo de físicos de la Universidad de Chicago y actualizada el mes pasado en una reunión de la Sociedad Estadounidense de Física, es impresionante porque lleva al paroxismo la idea de que, si no hay alguien mirando, el mundo no existiría. Sería como si el universo tuviera la capacidad de observarse a sí mismo.

Este planteamiento, ya se trate de un humano como Schrödinger, o de una caja que mide, implicaría que un agujero negro tiene la misma capacidad “consciente” de observar la realidad para cambiar su naturaleza y sacarla de la ambigüedad que representa la dualidad onda-partícula, un proceso también conocido como decoherencia.

¿Cuestión de gravedad cuántica?

Los autores de esta polémica propuesta, que todos consideran bien fundamentada, van incluso más allá y sugieren que esa capacidad de crear realidad no es exclusiva a nivel cósmico de los agujeros negros, sino que también podría manifestarla cualquier objeto celeste que se acerque a la velocidad de la luz, capaz hipotéticamente de generar asimismo decoherencia cuántica.

Estos científicos consideran asimismo que su experimento mental puede ayudar en el futuro a elaborar una teoría consistente de la gravedad cuántica (una asignatura todavía pendiente), que podría demostrar que los agujeros negros se comportan realmente como observadores.

La polémica y la imaginación se han desatado con esta posibilidad, sin que nadie se atreva de momento a atribuir una cierta consciencia a los agujeros negros o al mismo universo.

Toda la especulación gira más bien sobre los estados cuánticos y lo que representaría en este contexto la gravedad cuántica, ese obscuro objeto del deseo de la Nueva Física que, según se sospecha, estaría escondido en el interior de los agujeros negros.

Referencias

Killing Horizons Decohere Quantum Superpositions. Daine L. Danielson, Gautam Satishchandran, Robert M. Wald. arXiv:2301.00026v1. DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.00026

Black Holes Decohere Quantum Superpositions. Daine L. Danielson, Gautam Satishchandran, Robert M. Wald. arXiv:2205.06279v2. DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2205.06279

Black Holes Will Eventually Destroy All Quantum States, Researchers Argue. Thomas Lewton. Quanta Magazine, March 7, 2023.

Black holes destroy nearby quantum superpositions, thought experiment reveals. Jacklin Kwan. Physics World, 02 Mar 2023.