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Entropía y radiación Hawking

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En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física para un sistema termodinámico en equilibrio. Mide el número de microestados compatibles con el macroestado de equilibrio; también se puede decir que mide el grado de organización del sistema, o que es la razón de un incremento entre energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema termodinámico.

La entropía es una medida de la cantidad de desorden o aleatoriedad en un sistema físico. En el contexto de los agujeros negros, la entropía está estrechamente relacionada con la famosa radiación Hawking, propuesta por el físico Stephen Hawking.

Según la teoría cuántica de campos, los pares de partícula-antipartícula están constantemente apareciendo y aniquilándose en el vacío cuántico. Cerca del horizonte de eventos de un agujero negro, uno de los miembros de un par de partícula-antipartícula puede caer dentro del agujero negro, mientras que el otro puede escapar al espacio exterior.

El proceso mediante el cual las partículas escapan desde el horizonte de eventos se conoce como radiación Hawking. Hawking demostró teóricamente que, debido a efectos cuánticos cerca del horizonte de eventos, los agujeros negros emiten una radiación térmica con una temperatura inversamente proporcional a su masa. Esta radiación se conoce como radiación Hawking y tiene un espectro que es análogo al de un cuerpo negro.

La radiación Hawking tiene implicaciones importantes en relación con la entropía de los agujeros negros. La entropía se relaciona con el número de microestados posibles de un sistema y está estrechamente vinculada a la información contenida en él. Hawking demostró que la radiación Hawking implica que los agujeros negros tienen una temperatura y, por lo tanto, también una entropía asociada.

La fórmula que relaciona la entropía de un agujero negro con su área superficial es conocida como la “ley del área” de los agujeros negros. Según esta ley, la entropía de un agujero negro es proporcional al área de su horizonte de eventos, y la constante de proporcionalidad es conocida como la constante de Bekenstein-Hawking.

La radiación Hawking y la entropía asociada a los agujeros negros han llevado a importantes avances en la comprensión de la termodinámica de los agujeros negros y la relación entre la gravedad y la mecánica cuántica. Sin embargo, cabe destacar que la explicación detallada de la microscopía de la entropía de los agujeros negros y la resolución completa de la paradoja de la información perdida en la evaporación de los agujeros negros aún son temas de investigación activa en la física teórica.

La entropía y la radiación Hawking están estrechamente relacionadas a través de la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica. La entropía de un agujero negro se relaciona con su área superficial, mientras que la radiación Hawking se cree que se emite desde el horizonte de eventos de un agujero negro. Esta conexión es fundamental para la comprensión de la naturaleza del espacio y el tiempo en el universo.

Gracias

Buena clase.