Комплементарность черных дыр - это предполагаемое решение информационного парадокса черных дыр , предложенное Леонардом Сасскиндом , Ларусом Торласиусом [1] и Джерардом т Хоофтом . [2] [3]
Обзор
С тех пор, как Стивен Хокинг предположил, что информация теряется в испаряющейся черной дыре, когда она проходит через горизонт событий и неизбежно разрушается в сингулярности , и что это может превратить чистые квантовые состояния в смешанные состояния , некоторые физики задавались вопросом, есть ли полная теория квантов гравитация могла бы сохранять информацию с единичной временной эволюцией . Но как это может быть возможно, если информация не может покинуть горизонт событий, не двигаясь быстрее света? Это, кажется, исключает излучение Хокинга как переносчика недостающей информации. Также создается впечатление, что информация не может быть «отражена» на горизонте событий, поскольку в ней нет ничего особенного на местном уровне.
Леонард Сасскинд [4] предложил радикальное решение этой проблемы, заявив, что информация как отражается на горизонте событий, так и проходит через горизонт событий и не может ускользнуть, причем уловка в том, что наблюдатель не может подтвердить обе истории одновременно. По мнению внешнего наблюдателя, бесконечное замедление времени на самом горизонте создает впечатление, будто для достижения горизонта требуется бесконечное количество времени. Он также постулировал протяженный горизонт , который представляет собой мембрану, парящую на планковской длине за пределами горизонта событий и являющуюся одновременно физической и горячей. По словам внешнего наблюдателя, падающая информация нагревает растянутый горизонт, который затем переизлучает его как излучение Хокинга, при этом вся эволюция является унитарной. Однако, по мнению падающего наблюдателя, на самом горизонте событий ничего особенного не происходит, и и наблюдатель, и информация попадут в сингулярность. Это не значит, что есть две копии информации, о которых лежат - одна на горизонте или сразу за ним, а другая внутри черной дыры - так как это нарушит теорему о запрете клонирования . Вместо этого наблюдатель может обнаружить информацию только на самом горизонте или внутри, но никогда и то и другое одновременно. Дополнительность - это особенность квантовой механики некоммутирующих наблюдаемых, и Сасскинд предположил, что обе истории дополняют друг друга в квантовом смысле.
Падающий наблюдатель увидит точку входа информации как локализованную на горизонте событий, в то время как внешний наблюдатель заметит, что информация равномерно распределяется по всему растянутому горизонту перед повторным излучением. Для падающего наблюдателя информация и энтропия проходят через горизонт, и ничего странного не происходит. Для внешнего наблюдателя информация и энтропия поглощаются растянутым горизонтом, который действует как диссипативная жидкость с энтропией, вязкостью и электропроводностью. См. Более подробную информацию о мембранной парадигме . Растянутый горизонт проводит поверхностные заряды, которые быстро распространяются по горизонту.
В последнее время выяснилось, что взаимодополняемость черных дыр в сочетании с моногамией запутанности предполагает существование « брандмауэра ». [5]
Рекомендации
- ^ Сасскинд; Торлаций; Углум (1993). «Растянутый горизонт и взаимодополняемость черных дыр». Physical Review D . 48 (8): 3743–3761. arXiv : hep-th / 9306069 . Bibcode : 1993PhRvD..48.3743S . DOI : 10.1103 / PhysRevD.48.3743 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1985). «О квантовой структуре черной дыры». Ядерная физика Б . 256 : 727–745. Bibcode : 1985NuPhB.256..727T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (85) 90418-3 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1990). "Интерпретация теории струн черной дырой". Ядерная физика Б . 335 (1): 138–154. Bibcode : 1990NuPhB.335..138T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (90) 90174-C .
- ^ Сасскинд, Леонард ; Линдесей, Джеймс (31 декабря 2004 г.). Введение в черные дыры, информацию и революцию в теории струн: голографическая вселенная . Всемирная научная издательская компания. ISBN 978-981-256-083-4.
- ^ Альмхейри, Ахмед; Марольф, Дональд; Полчинский, Джозеф; Салли, Джеймс (февраль 2013 г.). «Черные дыры: взаимодополняемость или брандмауэры?». Журнал физики высоких энергий . 2013 (2): 62. arXiv : 1207.3123 . Bibcode : 2013JHEP ... 02..062A . DOI : 10.1007 / jhep02 (2013) 062 . ISSN 1029-8479 .