La complementariedad de los agujeros negros es una solución conjeturada a la paradoja de la información del agujero negro , propuesta por Leonard Susskind , Lárus Thorlacius, John Uglum, [1] y Gerard 't Hooft . [2] [3]
Desde que Stephen Hawking sugirió que la información se pierde en un agujero negro que se evapora una vez que pasa por el horizonte de sucesos y se destruye inevitablemente en la singularidad , y que esto puede convertir estados cuánticos puros en estados mixtos , algunos físicos se han preguntado si una teoría completa de la gravedad cuántica podría ser capaz de conservar la información con una evolución temporal unitaria . Pero, ¿cómo puede ser esto posible si la información no puede escapar del horizonte de sucesos sin viajar más rápido que la luz? Esto parece descartar la radiación de Hawking como portadora de la información faltante. También parece como si la información no se pudiera "reflejar" en el horizonte de sucesos ya que no hay nada especial en el horizonte a nivel local.
Leonard Susskind , Lárus Thorlacius y John Uglum [1] propusieron una solución radical a este problema al afirmar que la información se refleja en el horizonte de sucesos y pasa a través de él y no puede escapar, con el problema de que ningún observador puede confirmar ambas historias simultáneamente. Según un observador externo, la dilatación infinita del tiempo en el propio horizonte hace que parezca que se necesita una cantidad infinita de tiempo para alcanzar el horizonte. También postularon un horizonte estirado , que es una membrana que flota aproximadamente una longitud de Planck fuera del horizonte de sucesos y que es a la vez física y caliente. Según el observador externo, la información entrante calienta el horizonte estirado, que luego lo reirradia como radiación de Hawking, y toda la evolución es unitaria. Sin embargo, según un observador entrante, no ocurre nada especial en el propio horizonte de sucesos, y tanto el observador como la información chocarán con la singularidad. Esto no quiere decir que haya dos copias de la información en el agujero negro (una en el horizonte o justo fuera de él y la otra dentro del agujero negro), ya que eso violaría el teorema de no clonación . En cambio, un observador solo puede detectar la información en el horizonte mismo o en su interior, pero nunca en ambos simultáneamente. La complementariedad es una característica de la mecánica cuántica de los observables no conmutativos, y ambas historias son complementarias en el sentido cuántico, es decir, que no hay contradicción, lo que también significa que no hay violación de la linealidad en la mecánica cuántica.
Un observador que se acerque verá el punto de entrada de la información como localizado en el horizonte de eventos, mientras que un observador externo notará que la información se distribuye uniformemente sobre todo el horizonte extendido antes de ser re-irradiada, y percibirá el horizonte de eventos como una membrana dinámica.
Para un observador que cae sobre el horizonte, la información y la entropía pasan a través del horizonte sin que ocurra nada de interés. Para un observador externo, la información y la entropía son absorbidas por el horizonte estirado, que actúa como un fluido disipativo con entropía, viscosidad y conductividad eléctrica. Consulte el paradigma de la membrana para obtener más detalles. El horizonte estirado conduce con cargas superficiales que se extienden rápidamente de forma logarítmica por el horizonte.
Se ha sugerido que la validez de la teoría del campo efectivo cerca del horizonte combinada con la monogamia del entrelazamiento implica la existencia de un " cortafuegos " AMPS, [4] donde hay fotones de alta energía y longitud de onda corta en el horizonte.