La entropía como fuente de partículas: de los bits a la materia ✛

Original: "Particle creation from entanglement entropy"
arXiv:2508.17067 · 2025-08-23 · CC BY 4.0 · 2 min
El entrelazamiento que cambia con el tiempo genera partículas por sí mismo, sin aceleración ni horizontes.

En 1989, John Wheeler formuló una idea audaz: «it from bit», todo lo existente proviene de la información. Durante mucho tiempo esto quedó como una metáfora elegante, pero ahora los físicos han encontrado un mecanismo concreto que convierte bits en partículas. Resulta que la entropía de entrelazamiento, una medida de la conexión cuántica, puede actuar como un director que orquesta la creación de materia.

El modelo del espejo en movimiento, un límite que imita un horizonte de sucesos, permitió derivar fórmulas explícitas. En el límite no relativista, la entropía de entrelazamiento es proporcional a la velocidad del espejo, y los coeficientes beta de Bogoliubov, que representan las amplitudes de creación de pares de partículas, se expresan en términos de la transformada de Fourier de la entropía. Esto significa que el flujo de información genera radiación directamente.

En el análogo de agujero negro, el número de partículas viene dado por la fórmula N = 768 C M⁴/π, donde C es la constante de Catalán, y la energía de la radiación es exactamente igual a la masa del agujero negro: E = M.

La prueba en tres escenarios (movimiento acelerado, evaporación de agujeros negros y desintegración beta) confirmó la universalidad del enfoque. Para la desintegración beta, el espectro de fotones resultó ser un espectro de Planck unidimensional, lo que indica la termalidad de la radiación. Los ciclos armónicos dan N ≈ 12 n s² y E = 6 n s² κ para un número grande de oscilaciones n.

El trabajo llena un vacío: antes se derivaba la entropía a partir de la radiación, ahora ella misma sirve como fuente de partículas. Esto abre el camino a la creación de materia sin aceleración, solo mediante el cambio del entrelazamiento. Un posible desarrollo es la transición a velocidades relativistas y dimensiones superiores a 1+1, así como la investigación de la relación con la temperatura a través de la primera ley de la termodinámica. En el futuro, este enfoque podría proporcionar una herramienta para probar la hipótesis «it from bit» en gravedad cuántica y conducir a nuevas formas de generar partículas.

La constante de Catalán, que aparece en el número de partículas para un agujero negro, es igual a la suma de la serie alternante de los inversos de los cuadrados de los números impares: 1/1² − 1/3² + 1/5² − ... ≈ 0.915965.

La idea de «it from bit» resuena con la novela de Greg Egan «La ciudad de los permutadores», donde la realidad se construye a partir de información pura.

N = \frac{24}{\pi} \int_0^\infty \omega |S_\omega|^2 d\omega
El número de partículas está determinado por la integral del cuadrado del módulo de la transformada de Fourier de la entropía, multiplicado por la frecuencia.
E = \frac{12}{\pi} \int_0^\infty \omega^2 |S_\omega|^2 d\omega
La energía de la radiación se expresa mediante la integral del cuadrado del módulo de la transformada de Fourier de la entropía con un peso ω².
Científicos
Jacob BekensteinStephen HawkingClaude ShannonWilhelm WienLudwig BoltzmannCharles Bennett
Conceptos
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