Komplementarita černých děr

Komplementarita černých děr  je hypotéza, která umožňuje vyřešit informační paradox černých děr , navržený americkými teoretickými fyziky Leonardem Susskindem , Larusem Thorlasiem [1] a Holanďanem Gerardem t'Hooftem .

Podstata problému

Aplikace kvantové teorie na černou díru spočívá v tom, že se černá díra postupně vypařuje v důsledku Hawkingova záření . Uvažujeme-li volný pád tělesa do černé díry, jeho hmotnost se v důsledku toho zvýší o hmotnost tělesa. Vypaření černé díry bude znamenat, že přijde okamžik, kdy se její hmotnost sníží na původní hodnotu (než do ní vhodíme těleso). Ukazuje se tedy, že černá díra proměnila původní těleso na proud různého záření, přičemž se neměnila (neboť se vrátila do své původní hmotnosti). Emitované záření je zcela nezávislé na povaze tělesa, které do něj spadlo. To znamená, že černá díra zničila informace , které do ní spadly . Pokud ale totéž vezmeme v úvahu pro pád a následné vypařování kvantového systému, který je v nějakém čistém stavu, pak – jelikož se černá díra sama o sobě nezměnila – dostaneme transformaci původního čistého stavu na „tepelný“ ( smíšený ) Stát. Taková transformace je nejednotná a celá kvantová mechanika je založena na jednotných transformacích . Existuje tedy rozpor s původními postuláty kvantové mechaniky , nazývanými informační paradox .

Řešení informačního paradoxu

Podle principu komplementarity (komplementarity) kvantové mechaniky je pro úplný popis kvantově mechanických jevů nutné použít dvě vzájemně se vylučující (“doplňkové”) sady klasických pojmů, jejichž souhrn poskytuje o těchto jevech ucelenou informaci. jako integrální. Například v kvantové mechanice jsou vzory časoprostoru a energie a hybnosti doplňkové.

L. Susskind na základě tohoto principu navrhl radikální řešení informačního paradoxu za předpokladu, že v černých dírách existují dva procesy, které se vzájemně doplňují v kvantově mechanickém smyslu [2] .

Podle Susskindovy hypotézy se informace odráží na horizontu událostí a prochází horizontem událostí, přičemž jeden pozorovatel nemůže pozorovat oba tyto procesy současně. Pro vnějšího pozorovatele nekonečná dilatace času na horizontu událostí způsobuje, že objektu trvá nekonečné množství času, než dosáhne horizontu. Susskind také představil koncept „ nataženého horizontu “, což je membrána umístěná ve vzdálenosti řádově Planckovy délky od horizontu událostí. Pro vnějšího pozorovatele informace o dopadu zahřejí natažený horizont, který jej poté znovu vyzařuje jako Hawkingovo záření , přičemž zůstává pevným objektem. Přitom ze strany padajícího pozorovatele se na horizontu událostí neděje nic zvláštního a samotný pozorovatel i informace upadají do singularity. To neznamená, že existují dvě „kopie“ informací – jedna v bezprostřední blízkosti horizontu událostí a druhá – uvnitř černé díry. Pozorovatel může detekovat informace na samotném horizontu událostí nebo uvnitř černé díry, ale ne obojí současně.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Susskind; Thorlacius & Uglum (1993), The Stretched Horizon and Black Hole Complementarity, arΧiv : hep-th/9306069 [hep-th]. 
  2. ↑ Susskind, Leonard ; Lindesay, Jamesi Úvod do černých děr, informací a revoluce teorie strun: Holografický vesmír  (anglicky) . - World Scientific Publishing Company , 2004. - ISBN 978-981-256-083-4 .