Svarta håls komplementaritet

Svarta håls komplementaritet  är en hypotes som gör det möjligt att lösa informationsparadoxen med svarta hål , föreslagen av de amerikanska teoretiska fysikerna Leonard Susskind , Larus Thorlasius [1] och holländaren Gerard t'Hooft .

Kärnan i problemet

Tillämpningen av kvantteorin på ett svart hål är att det svarta hålet gradvis avdunstar på grund av Hawking-strålning . Om vi ​​betraktar en kropps fria fall i ett svart hål, kommer dess massa som ett resultat av detta att öka med kroppens massa. Förångningen av ett svart hål kommer att innebära att det kommer ett ögonblick då dess massa kommer att minska till sitt ursprungliga värde (innan en kropp kastas in i den). Således visar det sig att det svarta hålet förvandlade den ursprungliga kroppen till en ström av olika strålningar, samtidigt som den inte förändrades (eftersom den återgick till sin ursprungliga massa). Den emitterade strålningen är helt oberoende av naturen hos den kropp som har fallit in i den. Det vill säga, det svarta hålet förstörde informationen som föll in i det . Men om vi betraktar samma sak för fallet och efterföljande avdunstning av ett kvantsystem som är i något rent tillstånd, då - eftersom det svarta hålet i sig inte har förändrats - får vi omvandlingen av det initiala rena tillståndet till ett "termiskt" ( blandat ) ) stat. En sådan transformation är icke-enhetlig, och all kvantmekanik är baserad på enhetliga transformationer . Det finns alltså en motsägelse till kvantmekanikens ursprungliga postulat , som kallas informationsparadoxen .

Lösning på informationsparadoxen

Enligt principen om komplementaritet (komplementaritet) för kvantmekaniken, för en fullständig beskrivning av kvantmekaniska fenomen, är det nödvändigt att använda två ömsesidigt exklusiva ("ytterligare") uppsättningar av klassiska begrepp, vars helhet ger omfattande information om dessa fenomen som integrerade. Till exempel, inom kvantmekaniken, är rum-tid och energi-momentum mönster ytterligare.

L. Susskind, efter denna princip, föreslog en radikal lösning på informationsparadoxen, förutsatt att det finns två processer i svarta hål som kompletterar varandra i kvantmekanisk mening [2] .

Enligt Susskind-hypotesen reflekteras information på händelsehorisonten och passerar genom händelsehorisonten, medan en observatör inte kan observera båda dessa processer samtidigt. För en utomstående observatör gör den oändliga tidsdilatationen vid händelsehorisonten att ett objekt tar oändligt lång tid att nå horisonten. Susskind introducerade också konceptet med en " sträckt horisont ", vilket är ett membran som ligger på ett avstånd av storleksordningen Plancklängden från händelsehorisonten. För en utomstående observatör värmer händelseinformationen upp den utsträckta horisonten, som sedan återutstrålar den som Hawking-strålning , samtidigt som den förblir ett fast föremål. Samtidigt, från den fallande observatörens sida, händer inget speciellt på händelsehorisonten, och betraktaren själv och informationen faller i en singularitet. Detta betyder inte att det finns två "kopior" av information - en i omedelbar närhet av händelsehorisonten, och den andra - inuti det svarta hålet. En observatör kan upptäcka information vid själva händelsehorisonten eller inuti ett svart hål, men inte båda samtidigt.

Se även

Anteckningar

  1. Susskind; Thorlacius & Uglum (1993), The Stretched Horizon and Black Hole Complementarity, arΧiv : hep-th/9306069 [hep-th]. 
  2. Susskind, Leonard ; Lindesay, James En introduktion till svarta hål, information och strängteorevolutionen: The holographic universe  (engelska) . - World Scientific Publishing Company , 2004. - ISBN 978-981-256-083-4 .