1974 년 Stephen Hawking은 블랙홀의 비밀이 그들과 함께 죽는다고 계산했습니다. 구형 외부 경계 또는 블랙홀의 "이벤트 수평선"의 임의 양자 지터는 구멍이 입자를 방출하고 천천히 아무것도 줄어들게합니다. 폭력적인 수축이 블랙홀을 형성 한 별의 기록과 그 이후에 다른 모든 것을 삼킨 다음 영구적으로 잃어버린 것처럼 보였습니다.
호킹의 계산은 그 이후로 기본 물리학에 대한 연구에 동기를 부여한 악명 높은“블랙홀 정보 역설”인 역설을 제기했습니다. 한편으로, 입자의 규칙 책인 양자 역학은 입자의 과거 상태에 대한 정보가 진화함에 따라 이월된다고 말합니다. 그러나 블랙홀은 공간과 시간이 구부러진 직물과 중력이 직물의 곡선이라는 일반적인 상대성 이론에서 신호를 취합니다. 호킹은 블랙홀 주변 근처의 입자에 양자 역학을 적용하려고 시도했고, 단가가 무너지는 것을 보았습니다.
블랙홀을 증발시키는 것은 실제로 정보를 파괴합니까? 아니면 블랙홀이 증발하는 정보가 탈출됩니까? 정보 역설을 빠르게 해결하는 것은 신속하게 중력의 진실한 양자 이론을 발견하는 경로로 여겨졌으며, 이는 일반 상대성 이론이 블랙홀을 제외한 모든 곳에서 근사합니다.
지난 2 년 동안, 양자 중력 이론가, 대부분 밀레니엄 세대 네트워크는 호킹의 역설에서 엄청난 진전을 이루었습니다. 주요 연구원 중 한 명은 매사추세츠 기술 연구소의 32 세의 이론 물리학자인 Netta Engelhardt입니다. 그녀와 그녀의 동료들은 Hawking의 1974 년 공식을 수정하는 새로운 계산을 완료했습니다. 그들의 정보는 실제로 방사선을 통해 블랙홀을 피할 수 있음을 나타냅니다. 그녀와 Aron Wall은 블랙홀의 이벤트 수평선 안에있는 보이지 않는 표면을 확인했습니다. 2019 년 Engelhardt와 다른 사람들은이 표면이 블랙홀에서 방출 된 정보의 양을 인코딩하는 것으로 보이며, 정보가 탈출하는 경우 구멍의 수명을 정확히 발전시킵니다.
.Engelhardt는“블랙홀과 방사선의 양자 정보 내용을 계산하기 위해 물리학상으로 2021 개의 New Horizons를 받았습니다. 자주 공동 작업자 인 Advanced Study Institute의 Ahmed Almheiri는 특히 양자 극한 표면의 발견에서“중력의 복잡한 작업에 대한 깊은 뿌리 직관”을 언급했습니다.
Engelhardt는 9 살 때 Quantum Gravity에 시력을 설정했습니다. 그녀는 그해에 가족과 함께 이스라엘에서 보스턴으로 이사했으며 영어를 모르고 집에서 찾을 수있는 히브리어로 모든 책을 읽었습니다. 마지막은 호킹의 간단한 역사 였습니다 . 그녀는“그 책이 저를 위해 한 일은 우주의 기본 빌딩 블록을 이해하려는 욕구를 유발하는 것이 었습니다. "그때부터 나는 내 자신의 길을 찾고, 다른 인기있는 과학 비디오를보고, 답을 얻을 수있는 사람의 질문을하고, 내가하고 싶은 일을 좁히는 것입니다." 그녀는 궁극적으로 호킹의 역설로가는 길을 찾았습니다.
Quanta Magazine 그녀는 최근의 화상 콜에서 Engelhardt를 따라 잡았을 때, 역설과 양자 이론에 대한 전체 해결책은 진행중인 작업이라고 강조했습니다. 우리는 엔트로피의 개념과 중앙에있는 진보와 누군가가 블랙홀의 과거를 재구성 할 수있는 "역 알고리즘"을 찾는 것으로 논의했습니다. 대화는 명확성을 위해 압축되고 편집되었습니다.
당신과 당신의 동료들이 블랙홀 정보 역설을 해결했다고 말씀 하시겠습니까?
아직 아님. 우리는 결의안을 향해 많은 진전을 이루었습니다. 그것이 필드를 매우 흥미롭게 만드는 것의 일부입니다. 우리는 앞으로 나아가고 있습니다. 그리고 우리는 그렇게 천천히하고 있지 않습니다. 그러나 우리는 여전히 우리가 발견하고 이해해야 할 것이 많습니다.
지금까지 알아 낸 것을 요약 할 수 있습니까?
틀림없이. 그 과정에서 여러 가지 중요한 발전이있었습니다. 내가 언급 할 것은 Don Page의 1993 년 논문입니다. 페이지는 정보가 보존된다고 가정했다. 그런 다음 블랙홀 외부의 모든 것의 엔트로피는 어떤 값으로 시작하여 증가하고, 블랙홀이 완전히 증발되면 원래 값으로 돌아 가야합니다. 호킹의 계산은 엔트로피가 증가 할 것으로 예측하고 블랙홀이 완전히 증발되면 일부 가치만으로 고원입니다.
따라서 질문이되었으므로 엔트로피 곡선이 옳습니다. 일반적으로 엔트로피는 시스템의 가능한 구별 할 수없는 구성의 수입니다. 무엇 ' 이 블랙홀 컨텍스트에서 엔트로피를 이해하는 가장 좋은 방법?
이 엔트로피를 블랙홀 내부의 업무 상태에 대한 무지로 생각할 수 있습니다. 블랙홀 내부에서 일어날 수있는 일에 대한 가능성이 많을수록 시스템이 어떤 구성인지에 대해 더 무지 할 것입니다. 따라서이 엔트로피는 무지를 측정합니다.
페이지의 발견은 우주의 진화가 정보를 잃지 않는다고 가정하면, 블랙홀이 형성되기 전에 우주에 대한 무지로 시작하면 결국 블랙홀이 사라지면 무지가 없어 질 것입니다. 그것은 호킹이 파생 된 것과 상충됩니다. 결국 당신은 무지로 끝났습니다.
2019 년 이전에 정보 역설에 대한 Page의 통찰력과 다른 모든 작업을“문제를 더 잘 이해”로 특성화합니다. 2019 년에 무슨 일이 있었습니까?
2019 년에 시작된 활동은 실제로 문제를 해결하기위한 단계입니다. 이것을 시작한 두 논문은 Ahmed Almheiri, Don Marolf 및 Henry Maxfield와 동시에 Geoff Penington에 의해 나온 두 번째 논문 인 Ahmed Almheiri, Don Marolf 및 Henry Maxfield의 두 가지 논문이었습니다. 우리는 같은 날에 서류를 제출하고 우리가 둘 다 같은 것에 있다는 것을 알았 기 때문에 조정했습니다.
아이디어는 다른 방식으로 엔트로피를 계산하는 것이 었습니다. 이곳은 Don Page의 계산이 우리에게 매우 중요했습니다. 우리가 호킹의 방법과 그의 가정을 사용한다면, 우리는 엔트로피에 대한 공식을 얻습니다. 이제 우리는 페이지가 제안한 엔트로피의 곡선을 줄 수있는 계산을 어떻게 할 수 있는지 이해하고 싶습니다.
이를 위해 우리는 2014 년에 Aron Wall과 내가 준 제안에 의존했습니다. Quantum Extremal Surface 제안은 본질적으로 블랙홀 내부의 특정 표면의 소위 양자 수정 영역이 엔트로피를 계산하는 것이라고 말합니다. 우리는 아마도 그것이 우리에게 단일 결과를 제공하는 양자 중력 계산을하는 방법 일 것입니다. 그리고 나는 말할 것입니다 :그것은 어둠 속에서 일종의 샷이었습니다.
언제 효과가 있다는 것을 깨달았습니까?
이 시간 내내 내 마음에는 약간의 멍청이가 너무 흥미로웠다. 나는 몇 주 동안 밤에 두 시간을 잤다 고 생각합니다. 계산은 3 주 동안 함께 모였습니다. 나는 당시 프린스턴에있었습니다. 우리는 방금 캠퍼스에서 회의를 가졌습니다. 나는 집으로 운전하는 것에 대한 매우 뚜렷한 기억을 가지고 있으며, 나는 나 자신에게 생각하고 있었다. 와우,이게 될 수있다.
문제의 요점은 문제에 하나 이상의 양자 극한 표면이 있다는 것이 었습니다. 당신에게 잘못된 대답을 제공하는 양자 극한 표면이 하나 있습니다 - 호킹 대답. 엔트로피를 올바르게 계산하려면 오른쪽을 선택해야하며 올바른 것은 항상 가장 작은 양자 수정 영역을 가진 것입니다. 그래서 정말 흥미 진진한 점은 우리가 실제로 실제로 운동 할 수 있다는 것을 깨달았다 고 생각합니다. 엔트로피 곡선이 "뒤집어"[뒤집는 것에서 감소하는 것부터]가 필요할 때 정확히 점프가 있음을 알게되었습니다. 그 당시, 가장 작은 양자 수정 영역을 가진 양자 극한 표면은 표면이되어 새롭고 예상치 못한 것으로 호킹의 대답을 줄 수 있습니다. 그리고 그 사람은 페이지 곡선을 재현합니다.
이 양자 극단 표면은 무엇입니까?
고전적이고 Quantum Extremal Surface의 느낌을 조금만 직관하려고 노력하겠습니다. 구로 시작하겠습니다. 안에 전구를 놓고 구역을 통해 바깥쪽으로 움직일 때 빛의 광선을 따른다고 상상해보십시오. 광선이 전구에서 더 멀어지고 멀어지면서 통과하는 구체의 영역이 점점 커질 것입니다. 우리는 광선의 단면 영역이 점점 커지고 있다고 말합니다.
그것은 우리가 사는 대략 평평한 공간에서 실제로 잘 작동하는 직관입니다. 그러나 블랙홀 내부에서 발견되는 것처럼 매우 구부러진 시공간을 고려할 때 발생할 수있는 일은 전구에서 바깥쪽으로 빛을 발사하고 전구에서 점차 멀리 떨어진 구체를보고 있지만 단면적은 실제로 수축됩니다. 그리고 이것은 시공간이 매우 폭력적으로 구부러져 있기 때문입니다. 그것은 우리가 가벼운 광선의 초점을 맞추는 것이며, 중력과 일반적인 상대성의 매우 근본적인 개념입니다.
극한의 표면은 지역이 감소하는 매우 폭력적인 상황과 지역이 증가하는 정상적인 상황 사이 에서이 선을 가리 킵니다. 표면의 면적은 증가하거나 감소하지 않기 때문에 직관적으로 강한 곡률이 발로 시작할 것으로 예상되는 곳의 웅덩이에 거짓말을 할 수 있다고 생각할 수 있습니다. 양자 극단 표면은 같은 생각이지만 영역 대신 양자 수정 영역을보고 있습니다. 이것은 면적과 엔트로피의 합으로 증가하거나 감소하지 않습니다.
양자 극한 표면은 무엇을 의미합니까? 내부와 외부의 것들의 차이점은 무엇입니까?
페이지 곡선이 뒤집어지면 점점 더 많은 방사선에 접근 할 수 있으므로 블랙홀에 포함 된 것에 대한 무지가 감소하기 시작할 것으로 예상합니다. 따라서 구멍에 의해 방출되는 방사선은 블랙홀 내부에 대해“학습”하기 시작해야합니다.
시공간을 둘로 나누는 것은 양자 극한 표면입니다. 표면 내부의 모든 것, 방사선은 이미 디코딩 될 수 있습니다. 그 밖의 모든 것은 블랙홀 시스템에 숨겨져있는 것, 방사선 정보에 포함되지 않은 것입니다. 블랙홀이 더 많은 방사선을 방출함에 따라, 양자 극한 표면은 바깥쪽으로 움직이고 블랙홀 내부의 끊임없는 부피를 포함합니다. 블랙홀이 완전히 증발 할 때, 방사선은 모든 것을 그렇게 해독 할 수 있어야합니다.
이제 우리는 우리에게 단일 대답을 제공하는 명백한 계산을 가지고 있기 때문에, 우리에게 전에는 결코 물어 볼 수없는 질문을하기 시작할 수있는 많은 도구를 제공합니다. 또한, 단위를 회복시키는 양자 중력의 메커니즘은 무엇입니까? 양자 극한 표면 공식과 관련이 있습니다.
양자 극단 표면 공식에 대한 대부분의 정당화는“anti-de sitter”(ADS) 공간에서 블랙홀을 연구하는 것입니다. 외부 경계가있는 안장 모양의 공간. 반면 우리 우주에는 대략 평평한 공간이 있으며 경계가 없습니다. 이러한 계산이 우주에 적용된다고 생각 해야하는 이유는 무엇입니까?
첫째, 우리는 우주에 양자 역학과 중력이 모두 포함되어 있다는 사실을 실제로 얻을 수 없습니다. 블랙홀이 들어 있습니다. 그래서 우리가 블랙홀 내부에서 일어나는 일에 대한 설명이있을 때까지 우주에 대한 우리의 이해는 불완전 할 것입니다. 정보 문제는 장난감 모델이든 아니든 우리의 우주에서 발생하는 현상을 이해하는 데 진전을 이루고 있다는 사실을 해결하기 어려운 문제입니다.
이제보다 기술적 인 수준에서 양자 극한 표면은 우주와 같은 평평한 공간을 포함하여 다양한 종류의 우주 시간으로 계산할 수 있습니다. 그리고 실제로 다른 종류의 우주 시간 내에서 양자 극단 표면의 거동에 대해 쓰여진 논문이 있고 어떤 유형의 엔트로피 곡선이 발생할 것인지에 쓰여진 논문이 있습니다.
우리는 광고 공간에서 양자 극단 표면에 대해 매우 확고한 해석을 가지고 있습니다. 우리는 평평한 공간에서 외삽하고 말할 수 있으며, 유사한 양자 극한 표면에 대한 해석이 존재한다고 말할 수 있습니다. 아마도 그것이 사실이라고 생각합니다. 그것은 많은 좋은 속성을 가지고 있습니다. 옳은 것 같습니다. 우리는 정말 흥미로운 행동을 얻고 단일성을 얻을 것으로 기대합니다. 그렇습니다. 해석이 더 어려워 지지만이 현상이 번역 될 것으로 기대합니다.
.당신은 대화가 시작될 때 정보 역설에 대한 해결책을 아직 모른다고 말했습니다. 해결책이 어떻게 생겼는지 설명해 주시겠습니까?
정보 역설의 전체 해결은 블랙홀 정보가 어떻게 나오는지 정확히 알려야합니다. 블랙홀 외부에 앉아있는 관찰자이고 세계에서 매우 정교한 기술과 항상 정교한 측정, 엄청나게 정교한 측정, 그 블랙홀의 모든 방사선을 가지고 있습니다. 예를 들어 방사선을 재구성하여 실제로 블랙홀을 형성하는 스타를 실제로 해독하는 데 무엇이 필요합니까? Quantum 컴퓨터를 어떻게 배치하려면 어떤 프로세스가 필요합니까? 우리는 그 질문에 대답해야합니다.
따라서 방사선의 정보를 방해하는 리버스 알고리즘을 찾고 싶습니다. 해당 알고리즘과 양자 중력 사이의 연결은 무엇입니까?
호킹 방사선을 해독하는이 알고리즘은 양자 중력이 블랙홀 수평선에서 증발 할 때 방사선을 인코딩하는 과정에서 나옵니다. 양자 중력과 블랙홀 내부의 역학으로 인한 블랙홀 내부의 출현, 블랙홀에 빠지는 물체의 경험은 양자 중력이 뱉어 야하는이 역 알고리즘에서 인코딩됩니다. 이들 모두는“정보가 어떻게 호킹 방사선에서 인코딩 되는가?”라는 문제에 묶여 있습니다.
당신은 최근에 파이썬의 점심이라는 것에 대한 서류를 쓰고 있습니다. 그게 뭐야?
호킹 방사선을 어떻게 해독 할 수 있는지 물어 보는 것이 한 가지입니다. 또한 호킹 방사선을 디코딩하는 작업이 얼마나 복잡한 지 물어볼 수도 있습니다. 그리고 결과적으로 매우 복잡합니다. 따라서 Hawking의 계산과 단일성을 제공하는 양자 극한 표면 계산의 차이는 Hawking의 계산이 높은 복잡성 작업을 떨어 뜨리고 있다는 것입니다.
.복잡성을 기하학적으로 이해하는 것이 중요합니다. 그리고 2019 년에 일부 동료들의 논문이 있었는데, 당신이 하나 이상의 양자 극한 표면을 가질 때마다 엔트로피에 잘못된 것이 블랙홀 방사선을 디코딩하는 복잡성을 계산하는 데 사용될 수 있다고 제안했습니다. 두 양자 극단 표면은 시공간 지오메트리의 일종의 수축과 le petit prince 를 읽은 우리의 수축으로 생각할 수 있습니다. 파이썬 안에서 코끼리를보고 파이썬의 점심으로 알려졌습니다.
우리는 다수의 양자 극단 표면이 높은 복잡성의 독점적 인 공급원이라고 제안했다. 그리고 당신이 언급하고있는이 두 논문은 본질적 으로이“강한 파이썬의 점심”제안에 대한 논쟁입니다. 호킹의 계산이 알고있는 지오메트리와 호킹의 계산에 대해 알지 못하는 지오메트리의 일부를 식별하기 때문에 우리에게는 매우 통찰력이 있습니다. 그것은 하나가 옳고 다른 계산이 잘못되었는지 알 수 있도록 그의 계산과 같은 언어로 계산하는 것을 위해 노력하고 있습니다.
우리는 현재 중력의 양자 특성을 이해하려는 노력에 서 있으십니까?
나는 이것을 퍼즐로 생각하고, 우리는 모든 가장자리 조각을 가지고 있고 우리는 센터를 놓치고 있습니다. 우리는 양자 중력에 대한 많은 다른 통찰력을 가지고 있습니다. 사람들이 그것을 이해하려고하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 일부는 그것을 제한함으로써 :할 수없는 일은 무엇입니까? 일부는 그것의 측면을 구성하려고 시도함으로써 :해야 할 일들. 개인적으로 선호되는 접근 방식은 정보 역설과 더 관련이 있습니다. 왜냐하면 그것은 매우 중추적이기 때문입니다. 그런 급성 문제입니다. 분명히 우리에게 말하고 있습니다 :여기에서 엉망이 된 곳이 있습니다. 그리고 나에게, 여기에, 우리가 기둥을 고칠 수있는 곳이 있습니다.
