물리학에서 가장 유명한 역설이 끝났습니다

1992 년에 Don Page와 그의 가족은 패서 디나에서 크리스마스 휴가 집단을 보냈고 수영장을 즐기고 장미 퍼레이드를 보았습니다. 캐나다 앨버타 대학교의 물리학자인 Page는 휴식을 사용하여 역설적 인 블랙홀이 실제로 얼마나되는지 생각했습니다. 70 년대에 대학원생이었을 때 블랙홀에 대한 그의 첫 번째 연구는 그의 고문 인 Stephen Hawking의 고문 인 Stephen Hawking의 핵심이 방사선을 방출한다는 사실, 즉 구멍의 가장자리에서 임의의 양자 과정의 결과를 낳았다는 사실을 깨달았습니다. 간단히 말하면, 블랙홀은 외부에서 썩습니다.

헛간 입자는 내장 내용에 대한 정보를 가지고 있지 않은 것으로 보입니다. 100 킬로그램 우주 비행사가 들어가면 구멍은 질량으로 100 킬로그램으로 자랍니다. 그러나 구멍이 방사선의 100 킬로그램에 해당하는 경우, 해당 방사선은 완전히 구조화되지 않습니다. 방사선에 관한 것은 우주 비행사에서 나온 것인지 또는 납 덩어리를 보여주는 것은 없습니다.

어느 시점에서 블랙홀은 마지막 온스를 방출하고 멈추기 때문에 문제가됩니다. 남은 것은 여기저기서 무작위로지는 입자의 큰 비정질 구름입니다. 블랙홀 형성과 증발은 돌이킬 수없는 과정으로, 양자 역학의 법칙을 무시하는 것으로 보인다.

당시 호킹과 대부분의 다른 이론가들은 그 결론을 받아 들였다. 불가능성이 물리 법칙을 이해 한대로 이해 되었다면 그 법에 대해 훨씬 더 나쁘다. 그러나 비가역성은 기본적인 시간의 대칭을 위반하기 때문에 페이지가 교란되었습니다. 1980 년에 그는 전 고문과 헤어져 블랙홀이 정보를 공개하거나 최소한 보존해야한다고 주장했다. 그것은 물리학 자들 사이에 분열을 일으켰습니다. Page는“대부분의 일반적인 상대 주의자들은 호킹에 동의하는 것에 대해 이야기했습니다. "하지만 입자 물리학 자들은 나와 동의하는 경향이있었습니다."

그의 패서 디나 휴가에서 Page는 두 그룹이 중요한 요점을 놓쳤다는 것을 깨달았습니다. 퍼즐은 블랙홀의 수명이 끝날 때 일어날 일뿐 만 아니라 그것으로 이어지는 일이었습니다.

그는 상대적으로 무시 된 과정의 측면을 고려했다 :양자 얽힘. 방출 된 방사선은 원산지에 양자 기계적 연결을 유지합니다. 방사선 또는 블랙홀을 자체적으로 측정하면 무작위로 보이지만 공동으로 고려하면 패턴이 나타납니다. 비밀번호로 데이터를 암호화하는 것과 같습니다. 비밀번호가없는 데이터는 횡설수설입니다. 좋은 암호를 선택한 경우 비밀번호도 의미가 없습니다. 그러나 함께 그들은 정보를 잠금 해제합니다. 어쩌면 생각 페이지, 정보는 비슷하게 암호화 된 형태로 블랙홀에서 나올 수 있습니다.

페이지는 블랙홀과 방사선 사이의 얽힘의 총량 인 얽힘 엔트로피로 알려진 수량에 대한 의미를 계산했습니다. 전체 과정이 시작될 때, 블랙홀은 아직 방사선을 얽히지 않았기 때문에 얽힘 엔트로피는 0입니다. 프로세스가 끝나면 정보가 보존되면 더 이상 블랙홀이 없기 때문에 얽힘 엔트로피는 다시 0이어야합니다. Page는“방사선 엔트로피가 어떻게 변할 것인지 궁금했습니다.

처음에는 방사선이 흘러 나오면 얽힘 엔트로피가 자랍니다. Page는 이러한 추세가 반전되어야한다고 추론했습니다. 엔트로피는 종말점으로 0을 누르면 상승을 멈추고 떨어지기 시작해야합니다. 시간이 지남에 따라 얽힘 엔트로피는 반전 v.

페이지는이 반전이 현재 페이지 시간으로 알려진 순간에 프로세스를 통해 대략 반쯤 발생해야한다고 계산했습니다. 이것은 물리학 자들이 가정 한 것보다 훨씬 이르다. 블랙홀은 그 시점에서 여전히 엄청납니다. 알려진 물리학 법칙은 여전히 ​​적용되어야합니다. 그리고 그 법에는 곡선을 구부릴 것이 없습니다.

이를 통해 문제가 훨씬 더 심각해졌습니다. 물리학 자들은 항상 양자 이론이 중력 이론이 단지 극단적 인 상황에서만 작용했다고 생각했다. 이제 Page는 그들에게 양자 중력이 부엌에있는 사람들과 비슷한 조건에서 중요하다고 말하고 있습니다.

Page의 분석은 블랙홀 정보 문제를 퍼즐과 달리 역설이라고 부르는 것을 정당화했습니다. 그것은 반전적 근사법 내에서 갈등을 노출시켰다. 피츠버그 대학의 물리학의 철학자 인 데이비드 월리스 (David Wallace)는“페이지 타임 역설은 에너지가 여전히 낮기 때문에 사업이 무너지지 않는 곳에서 저에너지 물리학의 고장을 지적하는 것 같습니다.

밝은면에서 Page의 문제에 대한 설명은 솔루션으로가는 길을 열었습니다. 그는 얽힘 엔트로피가 페이지 곡선을 따라 가면 정보가 블랙홀에서 나옵니다. 그렇게하면서 그는 토론을 계산으로 변모시켰다. 하버드 대학교의 앤드류 스트롬 머린 (Andrew Strominger)은“물리학 자들은 항상 말을 잘한 것은 아닙니다. "우리는 날카로운 방정식으로 최선을 다합니다."

이제 물리학 자들은 얽힘 엔트로피를 계산해야했습니다. 그들이 그것을 뽑을 수 있다면, 그들은 정답을 얻을 것입니다. 얽힘 엔트로피는 거꾸로 된 V를 따르나요? 그렇다면 블랙홀은 정보를 보존합니다. 이는 입자 물리학자가 옳았다는 것을 의미합니다. 그렇지 않은 경우 블랙홀은 정보를 파괴하거나 병에 넣고 일반 상대 주의자들은 교수 회의에서 첫 번째 도넛에 도울 수 있습니다.

그러나 Page는 물리학자가해야 할 일을 철자했지만 이론가들은 방법을 알아내는 데 거의 30 년이 걸렸습니다.

내부 블랙홀

지난 2 년 동안 물리학 자들은 블랙홀의 얽힘 엔트로피가 실제로 페이지 곡선을 따르는 것으로 나타 났으며, 이는 정보가 나오는 것을 나타냅니다. 그들은 단계적으로 분석을 수행했습니다. 첫째, 그들은 문자열 이론의 통찰력을 사용하여 어떻게 작동하는지 보여주었습니다. 그런 다음 지난 가을에 출판 된 논문에서 연구원들은 테더를 현악기 이론으로 잘라 냈습니다.

이 작업은 2018 년 10 월에 고급 연구 연구소의 Ahmed Almheiri가 블랙홀이 어떻게 증발하는지 연구하는 절차를 마련한 2018 년 10 월에 시작되었습니다. 여러 동료들과 곧 합류 한 Almheiri는 1997 년 IAS에서 Juan Maldacena가 처음 개발 한 개념을 적용했습니다.

스노우 글로브와 같은 경계에 싸인 우주를 고려하십시오. 주위에 큰 벽이있는 것 외에도 내부는 기본적으로 우리 우주와 같습니다. 중력, 물질 등이 있습니다. 경계도 일종의 우주입니다. 그것은 중력이 없으며 표면 일 뿐이며 깊이가 부족합니다. 그러나 그것은 생생한 양자 물리학으로 그것을 보완하며, 그 대체로 내부만큼 복잡합니다. 이 두 우주는 보이지만 완벽하게 일치합니다. 내부 또는 "벌크"의 모든 것은 경계에 상대적입니다. 벌크의 기하학은 우리 우주의 기하학과는 달리,이“Ads/Cft”이원성은 Maldacena가 그것을 소개 한 이후로 현악 주의자들이 가장 좋아하는 놀이터였습니다.

이 이원성의 논리에 의해, 벌크에 블랙홀이 있다면, 경계에 Simulacrum이 있습니다. 경계는 중력의 합병증이없는 양자 물리학에 의해 지배되기 때문에 정보를 명백히 보존합니다. 블랙홀도 마찬가지입니다.

연구원들이 ADS/CFT에서 블랙홀이 어떻게 증발하는지 분석하기 시작했을 때, 먼저 약간의 문제를 극복해야했습니다. 광고/CFT에서 블랙홀은 실제로 증발하지 않습니다. 방사선은 압력솥에서 증기와 같은 제한된 볼륨을 채우고 구멍이 무엇이든 방출되는 것은 결국 재 흡수됩니다. 리스본 대학교 연구소 (University Institute of Lisbon)의 이론 물리학자인 호르헤 바렐 라스 다 로차 (Jorge Varelas da Rocha)는“이 시스템은 꾸준한 상태에 도달 할 것”이라고 말했다.

이를 다루기 위해 Almheiri와 그의 동료들은 Rocha의 제안을 채택하여 방사선을 피우고 방사선이 떨어지는 것을 막기 위해 경계에 증기 밸브를 넣었습니다. 연구원들은 벌크 공간의 중앙에 블랙홀을 뿌려 방사선을 피하기 시작했고 무슨 일이 있었는지를 보았습니다.

블랙홀의 얽힘 엔트로피를 추적하기 위해, 그들은 Engelhardt와 Cambridge University의 Aron Wall을 포함한 다른 사람들이 지난 10 년 동안 개발 한 AD/CFT에 대한보다 세분적 인 이해를 촉구했습니다. 물리학 자들은 이제 벌크의 어느 부분이 경계의 어느 부분에 해당하는지, 그리고 벌크의 어떤 특성이 경계의 어떤 특성에 해당하는지를 정확히 지적 할 수 있습니다.

이원성의 양면을 관련시키는 열쇠는 물리학 자들이 양자 극한 표면이라고 부르는 것입니다. (이 표면은 일반적인 특징입니다. 블랙홀이 필요하지 않습니다.) 기본적으로 비누 거품을 벌차로 날리는 것을 상상합니다. 기포는 자연스럽게 표면적을 최소화하는 모양을 가정합니다. 기하학의 규칙이 우리가 익숙한 규칙과 다를 수 있기 때문에 어린이의 생일 파티의 거품처럼 모양이 둥글 필요는 없습니다. 따라서 기포는 해당 기하학의 프로브입니다. 양자 효과도 팽팽하게 할 수 있습니다.

양자 극한 표면이있는 위치를 계산함으로써 연구자들은 두 가지 중요한 정보를 얻습니다. 첫째, 표면은 벌크를 두 조각으로 조각하고 각각 경계의 일부와 일치합니다. 둘째, 표면의 영역은 경계의 두 부분 사이의 얽힘 엔트로피의 일부에 비례합니다. 따라서 양자 극단 표면은 기하학적 개념 (면적)을 양자 (intanglement)와 관련하여 중력과 양자 이론이 하나가 될 수있는 방법을 엿볼 수 있습니다.

그러나 연구자 들이이 양자 극단 표면을 사용하여 증발 블랙홀을 연구했을 때 이상한 일이 일어났습니다. 증발 과정 초기에, 그들은 예상대로 경계의 얽힘 엔트로피가 상승했음을 발견했습니다. 구멍이 공간 내부의 유일한 것이었기 때문에 저자들은 얽힘 엔트로피가 상승하고 있다고 추론했다. Hawking의 원래 계산 측면에서 지금까지 너무 좋습니다.

갑자기 그것은 바뀌 었습니다. 양자 극한 표면은 블랙홀의 수평선 안에서 갑자기 구체화됩니다. 처음 에이 표면은 시스템의 나머지 부분에 영향을 미치지 않았습니다. 그러나 결국 그것은 엔트로피의 결정 요인이되어 방울로 이어졌습니다. 연구원들은 그것을 끓으거나 얼어 붙은 것과 같은 전환과 비교합니다. Engelhardt는“우리는이를 가스와 액체 사이의 열역학적 위상과 유사한 위상의 변화로 생각합니다.

그것은 세 가지를 의미했습니다. 첫째, 갑작스런 변화는 호킹의 계산으로 덮여 있지 않은 새로운 물리학의 발병을 알렸다. 둘째, 극한 표면은 우주를 둘로 나눕니다. 한 부분은 경계와 동일했습니다. 다른 하나는 경계에 정보가없는 것에 대한 여기에있는 드라곤 영역이었으며, 이는 시스템의 출혈 방사선이 정보 내용에 영향을 미쳤다는 것을 나타냅니다.

셋째, 양자 극단 표면의 위치는 매우 중요했습니다. 그것은 블랙홀의 수평선 안에 위치했습니다. 구멍이 줄어들면서 양자 극한 표면과 얽힘 엔트로피도 마찬가지였습니다. 그것은 페이지가 예측 한 하향 경사를 생성 할 것입니다. 계산이 처음으로 그 일을했을 때.

얽힘 엔트로피가 페이지 곡선을 추적했음을 보여줌으로써 팀은 블랙홀이 정보를 공개한다는 것을 확인할 수있었습니다. 양자 얽힘에 의해 가능하게 된 암호화 된 형태로 드리블됩니다. 사실, 그것은 너무 암호화되어 블랙홀이 무엇이든 포기한 것처럼 보이지 않습니다. 그러나 결국 블랙홀은 정보를 해독 할 수있는 팁 포인트를 통과합니다. 2019 년 5 월에 게시 된이 연구는 얽힘을 기하학적으로 정량화하는 새로운 이론적 도구를 사용 하여이 모든 것을 보여주었습니다.

이러한 도구를 사용하더라도 계산은 본질을 사용할 수 있도록 필수로 제거해야했습니다. 이 ADS/CFT 유니버스의 대량은 예를 들어 단일 차원의 공간을 가졌습니다. 블랙홀은 큰 검은 색 공이 아니라 짧은 라인 세그먼트였습니다. 그럼에도 불구하고, 연구원들은 중력이 중력 이며이 빈곤 한 린란드에 대한 일은 진짜 우주를 위해 유지해야한다고 주장했다. (2020 년 4 월, 오사카 대학교의 코지 하시모토, 노리 리로, 요시노리 마츠오는 더 현실적인 평평한 지오메트리로 블랙홀을 분석하고 그 결과가 여전히 유지된다는 것을 확인했습니다.)

2019 년 8 월 Almheiri와 다른 동료들은 다음 단계를 밟아 방사선에 관심을 돌 렸습니다. 그들은 블랙홀과 방출 된 방사선이 동일한 페이지 곡선을 따르므로 정보를 서로 전송해야한다는 것을 발견했습니다. 계산은 그것이 어떻게 전송되는지를 말하지 않고.

작품의 일환으로 그들은 우주가 당황스러운 재배치를 받고 있음을 발견했습니다. 처음에 블랙홀은 공간의 중심에 있으며 방사선이 날아갑니다. 그러나 충분한 시간이 지나면 방정식은 블랙홀 내부의 입자가 더 이상 구멍의 일부가 아니라 방사선의 일부라고 말합니다. 그들은 바깥쪽으로 비행하지 않았지만 단순히 재 할당되었습니다.

이들 내부 입자는 일반적으로 블랙홀과 방사선 사이의 얽힘 엔트로피에 기여하기 때문에 중요하다. 그들이 더 이상 블랙홀의 일부가 아니라면 더 이상 엔트로피에 기여하지 않아 왜 감소하기 시작하는지 설명합니다.

저자들은 방사선의 내부 핵심을“섬”이라고 불렀으며 그 존재를“놀랍게”라고 불렀습니다. 입자가 블랙홀에 있지만 블랙홀이 아닌 것은 무엇을 의미합니까? 정보가 유지되는 것을 확인하기 위해 물리학 자들은 더 큰 퍼즐을 만들기 위해 하나의 퍼즐을 제거했습니다. 내가 Almheiri와 다른 사람들이 무엇을 의미하는지 물었을 때, 그들은 거리를 살펴보고 잠시 말을 잃었습니다.

웜홀을 입력하십시오

지금까지 계산은 ADS/CFT 이중성 (Snow Globe World)을 중요한 테스트 사례이지만 궁극적으로 다소 고안된 것으로 추정했습니다. 다음 단계는 블랙홀을보다 일반적으로 고려하는 것이 었습니다.

연구원들은 Richard Feynman이 1940 년대에 개발 한 개념을 이끌어 냈습니다. 경로 적분으로 알려진 것은 핵심 양자 기계적 원리의 수학적 표현입니다. 양자 물리학에서, 지점에서 지점 B로가는 입자는 가능한 모든 경로를 취하며,이 경로는 가중 합으로 결합된다. 가장 높은 가중 경로는 일반적으로 일반적인 고전 물리학에서 기대할 수있는 경로이지만 항상 그런 것은 아닙니다. 무게가 변하면 입자는 한 경로에서 다른 경로로 갑자기 끼울 수 있으며, 구식 물리학에서 불가능한 전환이 발생합니다.

경로 적분은 입자 운동에 잘 작동하여 50 년대 이론가들은 그것을 무중력 이론으로 제안했습니다. 이는 단일 시공간 지오메트리를 가능한 모양으로 대체하는 것을 의미했습니다. 우리에게 시공간은 잘 정의 된 단일 모양을 가진 것으로 보입니다. 예를 들어 지구 근처에서 물체가 지구의 중심을 공전하는 경향이있을 정도로 구부러져 있습니다. 그러나 양자 중력에서는 많은 곡선형 모양을 포함한 다른 모양이 잠재적이며 올바른 상황에서 나타날 수 있습니다. Feynman 자신은 60 년대 에이 아이디어를 얻었고 Hawking은 70 년대와 80 년대에 그것을 옹호했습니다. 그러나 그들의 상당한 천재조차도 중력 경로를 정착하는 방법에 어려움을 겪었고 물리학 자들은 양자 중력에 대한 다른 접근법에 찬성하여 그것을 따로 보관했습니다. 캘리포니아 기술 연구소의 John Preskill은“우리는 그것이 정확히 무엇인지 정확히 정의하는 방법을 결코 알지 못했습니다.

우선,“모두”가능한 모양은 무엇입니까? 호킹의 경우, 그것은 모든 토폴로지를 의미했습니다. 시공간은 Doughnut 또는 Pretzel과 같은 모양에 매듭을 지을 수 있습니다. 여분의 연결성은 다른 멀리 떨어진 곳과 순간 사이에 터널 또는 "웜홀"을 생성합니다. 이것들은 다른 유형으로 나옵니다.

공간 웜홀은 공상 과학 작가를 사랑하는 포털과 같습니다. 한 별 시스템을 다른 스타 시스템과 연결합니다. 소위 시공간 웜홀은 우리 자신의 싹이 나고 나중에 재결합하는 작은 우주입니다. 천문학자는 어느 한 유형을 본 적이 없지만 일반적인 상대성 이론은 이러한 구조를 허용하며, 이론은 나중에 입증 된 블랙홀이나 중력파와 같은 기괴한 예측을 만드는 것이 좋습니다. 모든 사람이 이러한 이국적인 모양이 혼합에 속한다고 호킹에 동의 한 것은 아니지만, 블랙홀에 대한 새로운 분석을 수행하는 연구원들은 아이디어를 잠정적으로 채택했습니다.

그들은 문자 그대로 불가능한 모든 가능한 토폴로지를 현실적으로 고려할 수 없었기 때문에 증발 블랙홀에 가장 중요한 것만 보았습니다. 이것들은 수학적 이유로 안장 지점으로 알려져 있으며 상당히 온화한 형상처럼 보입니다. 결국, 팀은 실제로 그 모양의 전체 요약을 수행하지 않았습니다. 그들은 안장 지점을 식별하기 위해 경로 통합을 대부분 차량으로 사용했습니다.

다음 단계는 블랙홀과 방사선에 적분한 경로를 적용한 후 얽힘 엔트로피를 계산하는 것이 었습니다. 이 수량은 매트릭스의 로그 - 숫자 배열로 정의됩니다. 계산은 최상의 시간에는 어렵지만이 경우 물리학자는 실제로 행렬을 가지고 있지 않았으므로 경로 적분을 평가해야했습니다. 그래서 그들은 모르는 수량으로 할 수없는 작업을 수행해야했습니다. 이를 위해 그들은 또 다른 수학적 속임수를 파열시켰다.

그들은 엔트로피가 전체 매트릭스에 대한 지식이 필요하지 않다는 것을 알았습니다. 대신 블랙홀에서 반복적 인 일련의 측정을 수행 한 다음 필요한 지식을 유지하는 방식으로 측정을 결합하는 것을 상상할 수있었습니다. 이 소위 복제 트릭은 70 년대 자석 연구로 거슬러 올라가 2013 년에 중력에 처음 적용되었습니다.

Cornell University의 Tom Hartman 인 새로운 작품의 저자 중 한 명은 복제 트릭을 동전의 공정인지 확인하는 것과 비교했습니다. 일반적으로 여러 번 던지고 50-50 확률로 양쪽에 착륙하는지 확인합니다. 그러나 어떤 이유로 든 그렇게 할 수 없다고 가정하십시오. 대신 대신 두 개의 동일한 동전 (“복제품”)을 던지고 같은 편에 얼마나 자주 착륙하는지 주목하십시오. 이 작업이 절반의 시간이되면 동전이 공정합니다. 여전히 개별 확률을 모르더라도 임의성에 대한 기본적인 판단을 할 수 있습니다. 이것은 블랙홀에 대한 전체 매트릭스를 모르고 여전히 엔트로피를 평가하는 것과 유사합니다.

트릭이지만 실제 물리학이 있습니다. 중력 경로 적분은 복제본을 실제 블랙홀과 구별하지 않습니다. 문자 그대로 필요합니다. 이것은 중력 경로 적분에 포함 된 잠재적 인 토폴로지 중 일부를 활성화합니다. 그 결과 시공간 웜홀에 연결된 여러 블랙홀이 포함 된 새로운 안장 점이 있습니다. 그것은 호킹 방사선의 안개로 둘러싸인 단일 블랙홀의 일반 기하학에 영향을 미칩니다.

웜홀과 단일 블랙홀은 기본적으로 얽힘 엔트로피에 의해 반비례합니다. 벌레 홀에는 많은 것이 있으므로 가중치가 적으므로 처음에는 중요하지 않습니다. 그러나 엔트로피는 감소하는 반면, 호킹 방사선의 엔트로피는 계속 등반을합니다. 결국 벌레 구멍은 둘의 지배적이되어 블랙홀의 역학을 인수합니다. 고전적인 일반 상대성에서는 한 지오메트리에서 다른 기하학으로의 전환이 불가능합니다. 이는 본질적으로 양자 과정입니다. 추가 기하학적 구성과 이에 액세스하는 전환 프로세스는 분석의 두 가지 주요 발견입니다.

2019 년 11 월, 지리적 제휴를 위해 서해안과 동해안 그룹으로 알려진 두 팀의 물리학 자 팀은이 트릭으로 인해 페이지 곡선을 재현 할 수 있음을 보여주는 작업을 게시했습니다. 이런 식으로, 그들은 방사선이 블랙홀에 속하는 모든의 정보 내용을 없애는 것을 확인했습니다. 문자열 이론은 사실 일 필요는 없습니다. 현악 이론에 대한 확고한 비평가조차도 중력 경로 통합으로 탑승 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 분석과 같이 정교한 것처럼, 정보가 어떻게 도주하는지는 아직 말하지 않습니다.

시공간 건설

이러한 계산에 의해 방사선에는 정보가 풍부합니다. 어떻게 든, 그것을 측정함으로써, 당신은 블랙홀에 빠진 것을 배울 수 있어야합니다. 그러나 어떻게?

서해안 그룹의 이론가들은 방사선을 양자 컴퓨터로 보내는 것을 상상했습니다. 결국, 컴퓨터 시뮬레이션 자체는 물리적 시스템입니다. 특히 양자 시뮬레이션은 시뮬레이션과는 다르지 않습니다. 그래서 물리학 자들은 모든 방사선을 수집하고 거대한 양자 컴퓨터에 공급하고 블랙홀의 전체 시뮬레이션을 실행하는 것을 상상했습니다.

그리고 그것은 이야기에서 놀라운 비틀림을 이끌어 냈습니다. 방사선은 그것이 온 블랙홀과 함께 고도로 얽혀 있기 때문에 양자 컴퓨터도 구멍과 얽히게됩니다. 시뮬레이션 내에서 얽힘은 시뮬레이션 된 블랙홀과 원본 사이의 기하학적 링크로 해석됩니다. 간단히 말해서, 두 사람은 벌레 구멍으로 연결됩니다. 스탠포드의 이론적 물리학 자이자 웨스트 코스트 팀의 일원 인 더글러스 스탠포드 (Douglas Stanford)는“물리적 인 블랙홀이 있고 양자 컴퓨터에는 시뮬레이션 된 블랙홀이 있으며,이를 연결하는 복제 웜홀이있을 수 있습니다. 이 아이디어는 2013 년 Stanford의 Maldacena와 Leonard Susskind의 제안의 예입니다. 웜홀은 결국 정보를 통해 내부를 피할 수있는 비밀 터널을 제공합니다.

이론가들은 문자 그대로이 모든 벌레 홀을 취하는 방법에 대해 논쟁의 여지가 있습니다. 웜홀은 방정식에 깊이 묻혀 현실과의 연결이 균일 해 보이지만 실질적인 결과를 초래합니다. 스탠포드의 물리학자인 Raghu Mahajan은“물리적이고 비 물리적 인 것에 대답하기가 어렵다”고 말했다.

그러나 웜홀을 우주에있는 실제 포털로 생각하기보다는 Mahajan과 다른 사람들은 그들이 새로운 비 국소 물리학의 표시라고 추측합니다. 두 개의 먼 위치를 연결함으로써 웜홀은 한 곳에서 발생할 수 있으며, 입자, 힘 또는 기타 영향력이 중재 거리를 가로 질러야합니다. 이는 물리학자가 물리학자가 비 지역성이라고 부르는 사례가됩니다. Almheiri는“그들은 당신이 나오는 비 국소적인 영향을 미친다는 것을 암시하는 것 같습니다. 블랙홀 계산에서 섬과 방사선은 두 곳에서 볼 수있는 시스템으로,“장소”라는 개념의 실패에 해당합니다. Mahajan은“우리는 항상 어떤 종류의 비 국소 효과가 중력에 관여해야한다는 것을 알고 있었으며,이 중 하나입니다. "당신이 독립적이라고 생각한 것은 실제로 독립적이지 않습니다."

언뜻보기에 이것은 매우 놀랍습니다. 아인슈타인은 물리학에서 비 국소성을 제거하려는 명시적인 목적으로 일반 상대성을 구성했습니다. 중력은 즉시 공간을 가로 질러 닿지 않습니다. 자연의 다른 상호 작용과 마찬가지로 유한 속도로 한 곳에서 다른 장소로 전파해야합니다. 그러나 수십 년 동안 물리학 자들에게 상대성 이론이 어떤 대칭이 새로운 품종의 비 국소 효과를 창출한다는 것을 알았습니다.

지난 2 월 산타 바바라 (Santa Barbara)의 Marolf와 Henry Maxfield는 새로운 블랙홀 계산에 의해 암시 된 비 지역성을 연구했습니다. 그들은 상대성의 대칭이 일반적으로 예상되는 것보다 훨씬 더 광범위한 효과를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 이는 시공간 블랙홀 분석에서 볼 수있는 미러 홀 품질을 줄 수 있습니다.

이 모든 것은 많은 물리학 자들이 시공간이 자연의 근본 수준이 아니라 공간적이거나 시간적이 아닌 일부 기본 메커니즘에서 나온다는 것을 강화시킵니다. 많은 사람들에게 그것은 ADS/CFT 이원성의 주요 교훈이었습니다. 새로운 계산은 이중성이나 끈 이론에 헌신하지 않고 거의 같은 것을 말합니다. 웜홀은 경로가 통합 된 유일한 언어이기 때문에 공간이 분해되고 있음을 전달하는 데 사용할 수있는 유일한 언어이기 때문에 자릅니다. 그들은 우주가 궁극적으로 비 기후 적이라고 말하는 기하학의 방법입니다.

시작 끝

물리학 자들은 작품이나 심지어 문자열 이론에 관여하지 않는다. Ludwig Maximilian University of Munich의 Daniele Oriti는“이러한 계산은 매우 사소한 일이기 때문에 그들에게 모자를 쓰지 않습니다.

그러나 일부는 우주가 3 개의 공간 치수로 제한하는 것과 같은 분석에 사용 된 이상적인 이상의 더미에 대해 불안감을 느낍니다. 호킹의 작업에 의해 주도 된 80 년대의 경로 통합에 대한 이전의 흥분의 물결은 이론가들이 근사치의 축적에 의해 불안해했기 때문에 부분적으로 어리석었다. 오늘날의 물리학 자들은 같은 함정에 빠지고 있습니까? 중력 경로 적분의 전문가 인 네덜란드의 Radboud University의 Renate Loll은“사람들은 30 년 전에 만들어진 것과 같은 손을 흔들리는 주장을하는 것을 본다. 그녀는 적분이 현명한 결과를 제공하는 경우 웜홀은 명시 적으로 금지되어야한다고 주장했다.

회의론자들은 또한 저자들이 복제 트릭을 과도하게 해석했다고 걱정했다. 복제본이 중력으로 연결될 수 있다고 가정 할 때, 저자는 기동의 과거의 호출을 넘어갑니다. 산타 바바라 (Santa Barbara)의 스티브 기 딩스 (Steve Giddings)는“그들은 다른 복제본을 연결하는 모든 형상이 허용된다고 가정하고 있지만, 양자 규칙의 틀에 어떻게 적합한지는 확실하지 않다”고 말했다.

Given the uncertainties of the calculation, some are unconvinced that a solution is available within semiclassical theory. “There’s no good choice if you restrict to quantum mechanics and gravity,” Warner said. He has championed models in which stringy effects prevent black holes from forming in the first place. But the upshot is broadly similar:Space-time undergoes a phase transition to a very different structure.

Skepticism is warranted if for no other reason than because the recent work is complicated and raw. It will take time for physicists to digest it and either find a fatal flaw in the arguments or become convinced that they work. After all, even the physicists behind the efforts didn’t expect to resolve the information paradox without a full quantum theory of gravity. Indeed, they thought the paradox was their fulcrum for prying out that more detailed theory. “If you had asked me two years ago, I would have said:‘The Page curve — that’s a long way away,’” Engelhardt said. “We’re going to need some kind of [deeper] understanding of quantum gravity.’”

But assuming that the new calculations stand up to scrutiny, do they in fact close the door on the black hole information paradox? The recent work shows exactly how to calculate the Page curve, which in turn reveals that information gets out of the black hole. So it would seem as though the information paradox has been overcome. The theory of black holes no longer contains a logical contradiction that makes it paradoxical.

But in terms of making sense of black holes, this is at most the end of the beginning. Theorists still haven’t mapped the step-by-step process whereby information gets out. “We now can compute the Page curve, and I don’t know why,” said Raphael Bousso at Berkeley. To astronauts who ask whether they can get out of a black hole, physicists can answer, “Sure!” But if the astronauts ask how to do it, the disquieting reply will be:“No clue.”

This article was reprinted on Wired.com, in Italian at le Scienze and in Spanish at Investigacionyciencia.es.