1 de marzo de 2010

PREGUNTA PARA FÍSICOS: ¿IMPIDE EL PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN LA FORMACIÓN DE AGUJEROS NEGROS?



El principio de exclusión de Pauli es uno de esos aspectos de la mecánica cuántica que resulta profundamente anti-intuitivo y, a la vez, es muy fácil de derivar a partir del formalismo de sus ecuaciones, y tiene una enorme capacidad predictiva. De hecho, es el que permite la formación de todas las estructuras complejas a las que da lugar el juego matemático de la materia y la energía, al dar lugar a las posibilidades de la organización química a través de la constitución de las diveras capas electrónicas de los átomos. De hecho, en comparación con los otros dos "grandes" creadores de la visión cuántica de la realidad en los años 20, Schrödinger y Heisenberg, Pauli es el que me cae más simpático (que no el que más envidio), con su contribución tan preñada de contenido empírico, menos atrayente para los dados a filosofar que las de los otros dos, pero posiblemente más valiosa desde el punto de vista del conocimiento detallado de la realidad. Podéis verlo en las fotos, con su cara de tímido, en una de ellas caracterizado como Peter Lorre.
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Me ha recordado el asunto la entrada de ayer del observatorio astronómico, que me ha hecho pensar también en una aparente (?) paradoja, que tiene que ver con los agujeros negros. A saber: el principio de exclusión prohibe que dos fermiones (quarks, electrones...) ocupen simultáneamente la misma posición; pero supuestamente, la relatividad general predice que la materia, en ciertas condiciones, ejercerá una atracción gravitatoria tan intensa que toda ella se concentrará en un punto geométrico (una "singularidad"). Mi pregunta es, ¿no son ambas cosas incompatibles? Y si lo son, ¿cuál habría que rechazar más razonablemente?
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18 comentarios:

  1. Pues ahora nos empujas a filosofar (aunque no te guste tanto).
    En mi opinión no son incompatibles las dos visiones, puesto que la singularidad elimina el concepto "espacio" tal como lo conocemos en nuestro universo, para el cual es válido el principio de exclusión de Peter Lorre.
    Pero tampoco soy un experto en cine, así que podría estar equivocado.
    Saludos.

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  2. El principio de exclusión no prohíbe que dos partículas estén en la misma posición, sino que tengan los mismos números cuánticos.
    Generalmente, como pasa en un átomo, esto lleva a que no tengan la misma posición, pues al estar obligados a tener más energía al llenarse los estados de menor energía las partículas saltan a órbitas más exteriores.
    Pero en un agujero negro la gravedad es lo bastante fuerte como para contrarrestar este efecto, y las partículas, aún teniendo más energía, son forzadas a permanecer en esta singularidad.

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  3. Mi respuesta cualificada, aunque puede ser dificil de entender por los tecnicismos:

    En un agujero negro la fisica habitual se va a tomar por culo

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  4. La materia puede resultar ser una verdadera degenerada.

    Ojito (no pun intended): un agujero negro no es un objeto puntual. Tiene un área proporcional a su entropía.

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  5. Que yo sepa la mecánica cuántica y la relatividad general no se han unificado, Es decir, no esta claro como se relaciona la gravedad con el resto de fuerzas fundamentales (y menos en un agujero negro). Actualmente no se puede responder con cierta credibilidad a esta pregunta que haces. Aunque puede especularse con la física conocida o en actualmente desarrollo. La radiación Hawking es similar a esto que preguntas, no?

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  6. La radiación Hawking es similar a esto

    Hay dos "justificaciones" para la presunta radiación de Hawking (que es sólo una predicción, no un hecho experimental):

    1. La indeterminación cuántica en la superficie del agujero negro puede llevar a la separación de pares de partículas virtuales. Sería, simplificando, una manifestación del vacío cuántico y sus fluctuaciones.
    2. Por otra parte, existe toda una linea de argumentación basada en cierta sospecha sobre la conservación de la información, sobre la que no todo el mundo se pone de acuerdo.

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  7. Freman:

    Estás confundiendo el "horizonte de sucesos" de un agujero negro con el agujero negro en sí, o "singularidad".

    El horizonte de sucesos es la "frontera" que separa el agujero negro del universo observable, porque nada puede salir del horizonte de sucesos, ni la luz. Y efectivamente tiene las propiedades que dices. Pero no es la superficie del agujero negro; dentro puede haber mucho espacio vacío. Es como tener una canica dentro de un globo; el globo no es la superficie de la canica.

    Según la relatividad general el agujero negro es puntual; según la cuántica no puede ser puntual. Normal, puesto que las dos teorías no son coherentes. Nos da un poco igual, porque el agujero negro no puede ser observado, debido al horizonte de sucesos.

    Aunque hay soluciones de agujeros negros muy especiales que dan lugar a una "singularidad desnuda", no parecen físicamente posibles por lo que se sabe de la formación de agujeros negros.

    Saludos.

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  8. EL principio de exclusión de Pauli, no ha impedido nunca quese forme ningún agujero negro, ni en el universo, ni en el PP, UM, o los ayuntamientos de Marbella, Andratx, ... nunca.
    El principio de exclusión de Pauli, es de aplicación a partículas subatomicas y en tiempos de crisis finaciera, a los marginados sociales, emigrantes y afines.
    Como dice David, a tomar por el agujero negro

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  9. Estás confundiendo el "horizonte de sucesos"

    Cierto. He usado la terminología demasiado alegremente. Pero supuse que lo interesante se refería a lo encerrado tras el horizonte de sucesos. La singularidad, evidentemente, no debería existir en una teoría cuántica (por aquello de la longitud de Planck)... pero quien sabe.

    Ahora corrígeme en esto, que no lo tengo muy fresco: al menos en una métrica de Schwarzchild (con una masa central puntual, que es irreal en este escenario), existe un sistema de parches de coordenadas que eliminan la singularidad, al menos desde el sistema de referencia de una partícula en caída libre tras atravesar el radio de Schwarzchild. No recuerdo el nombre de la transformación (Google is our friend, anyway), pero no recuerdo si el observador en caída libre percibiría que su caída tarda una eternidad (desde fuera, habría un momento bien claro en el que se atravesaría el horizonte, por eso supongo que el "beneficiado" es el observador en caída libre).

    ¿Es así, o lo recuerdo mal?

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  10. EL principio de exclusión de Pauli, no ha impedido

    Ay madre. Abogados. Son una plaga.

    Sobrevivirían a una explosión nuclear. Si los arrojas a un agujero negro, el agujero los escupiría en un tiempo local finito. Obedecen leyes cuánticas, porque nunca sabes por dónde van a salir, pero puedes estar seguro de que estadísticamente joderán a alguno. Y si dos abogados entran simultáneamente en una habitación por puertas diferentes, de todas maneras obtendrás un patrón de interferencias.

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  11. ¿Qué tal los caracoles europedos pata negra, por cierto? Para quien no lo sepa, ALyCieSI (la SI es de Sin Importancia), se dedica a legislar sobre los caracoles gabachos aptos para el consumo dentro de los fronteras de la Unión Europeda.

    Es un tema apasionante, seamos sinceros. De igual modo que los abogados y leguleyos del califato terminaron produciendo leyes para regular el matrimonio entre efrits (y efritas) y humanos, los nuevos chupatintas bruseleños están ideando leyes aplicables a los caracoles que se resbalen dentro de un agujero negro. Puede que alguno, tras la debida inspección ocular, siga siendo apto para el consumo.

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  12. Ay madre. Abogados. Son una plaga ... sin duda.

    ¡Soy químico! Licenciado en químicas. Cuando se me acabaron las leyes naturales, empecé por estudiar las humanas -que son mucho mas divertidas y mas útiles-... incluso, te adjunto el anexo a un real decreto con las unidades físicas S.I. ¡legales! e ilegales, según la última Conferencia Genral Ppesos y Medidas de ... París.

    ¡Salud, gentil!

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  13. Freman no te mueras nunca ¿vale?

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  14. Eso intento, pero me puede la entropía...

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  15. me puede la entropía...

    No es la entropía, lo que te puede, pues la complejidad de cualquier organismo vivo, es antientrópica y por eso precisamos del consumo de alimentos, aunque sean gasterópodos gabachos europedos, ese es mi interés.

    Lo que te mata, es el tiempo que estas programado para vivir -o apoptosis- si es que no te mueres antes.

    Salud, para tí y tus telómeros.

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  16. es el tiempo que estas programado para vivir

    Esa es sólo una de entre muchas teorías, y no la más popular, sobre las causas de la muerte. Una cosa es la apoptosis celular, y otra cosa la muerte de un organismo pluricelular.

    Mata la entropía, y los errores que se producen al copiar el ADN (incluido el acortamiento de los telómeros: los telómeros son un "hack" para solucionar un problema de diseño, no un "feature" del sistema).

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  17. Cuando te mueres, es la entropía la encargada de dejarte como la ceniza de un puro, o en su defecto como un puro momificado.

    Los errores en la copia del ADN y del mRNA, se pueden reducir significativamente con una alimentación sana -baja en grasas y baja en mono, di y trisacáridos- y un medio ambiente sin sustancias tóxicas, nocivas y peligrosas y como prueba de lo que digo: "los envenenados, se mueren antes".

    Así pues, si utilizamos bien la cabeza para elegir alimentos adecuados, podemos frenar la entropía que te consume inmisericorde.

    Insisto, salud y buenos alimentos, para tí y tus telómeros, sin ellos, te aseguro que te mueres antes, en la teoría y en la realidad.

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  18. Hasta que no tengamos una teoría cuantica de la gravedad poco se podrá decir sobre este tema, pero supongo que cualquier teoria decente eliminaria la singularidad. Al fin y al cabo, que aparezca una singularidad es un indicio claro de que la teoría no funciona en esas condiciones.

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