끈 이론가 Vijay Balasubramanian은 우주의 쓰레기통과 포도 :블랙홀. 펜실베니아 대학교 (University of Pennsylvania)와 뉴욕시 대학원 센터 (City University of New York) 대학원의 입자 물리학에 대한 그의 연구는 블랙홀이있을 때 명백한 정보 상실에 의문을 제기합니다. 이 작품은 시공간 구조에서 인간의 마음의인지 적“장소 감각”에 이르는 그의 인상적인 광범위한 추구의 한 측면 일뿐입니다. 다음 편집 된 인터뷰에서 Balasubramanian은 Nautilus 에게 말합니다 블랙홀이 무한 정보 싱크대가 아닌 이유
블랙홀이란 무엇입니까?
작은 공간에 충분한 물질이 집중되어 있다면, 문제는 아무것도 탈출 할 수없는 방식으로 공간과 시간을 곡선으로 구부러집니다. 가능성은 원래 Karl Schwarzschild에 의해 발견되면서 1915 년 일반 상대성 이론에 대한 아인슈타인의 방정식을 해결하면서 블랙홀 내부에서 어떤 방향을 시도하고 가속화하든 모든 선물은 블랙홀의 특이성을 향해 지적합니다.
그러면 블랙홀을 궁극적 인 쓰레기통으로 만듭니다.
고전적인 중력 이론 수준에서, 그렇습니다. 이론을 설명하는 아인슈타인의 방정식에서, 일단 들어가면 나갈 수없는 이상한 속성을 얻습니다. 그러나 중력이 무한히 강해지는 특이점에서 바로 중력의 고전적인 이론이 무너집니다.
그것이 양자 이론이 중요한 곳입니까?
1970 년대까지 물리학 자들은 양자 기계적 효과가 특이점 근처에서만 중요해질 것이라고 생각했습니다. 그러나 그때, 이론적 물리학 자 제이콥 베켄 슈타인 (Jacob Bekenstein)은 블랙홀이 수평선 영역에 비례하여 엔트로피를 운반한다는 것을 보여 주었다. 수평선은 블랙홀과 나머지 우주 사이의 분열을 표시하는 경계입니다. 같은시기에 Stephen Hawking은 블랙홀도 따뜻하고 온도를 가진 것처럼 발산을 제안하는 종이를 썼습니다. 그 방사선은 이제 호킹 방사선이라고 불립니다.
방사선은 어떻게 생성됩니까?
양자 이론에서, 전자 및 파트너, 양전자와 같은 입자와 항구 인자 쌍은 공간 진공에서 존재하지 않고 존재하지 않는다. 수평선 근처에서,이 입자 중 하나는 블랙홀에 빠지고 다른 입자는 우주로 흐르고 블랙홀이 방출되는 것으로 보입니다. 물건을 발산하기 때문에 블랙홀은 우주에 대한 에너지를 잃고 질량은 감소합니다. 결국 블랙홀은 완전히 증발합니다. 우리 은하의 중심에있는 것과 같은 큰 블랙홀은 우주의 나이보다 훨씬 오래 걸리기 위해 증발합니다. 작은 시간은 짧은 시간이 걸립니다. 그러나 어느 쪽이든, 당신은 쓰레기통에서 물건을 꺼내고 있습니다.
그러면 블랙홀은 결국 코스모스의 저장소가 아닌가?
사실, 그들은 여전히 그렇습니다. 호킹이 구상 한 방식에 따르면, 방사선은 완전히 무작위입니다. 블랙홀이 다른 모든 입자와 독립적으로 나오는 광자 또는 빛의 입자는 방사선의 블랙홀에 대한 정보가 없습니다. 호킹 방사선을 아무리 가깝게 보더라도 블랙홀에 빠진 것에 대해 아무것도 말할 수 없습니다. 정보가 손실됩니다.
문제가 발생합니까?
호킹은 정보 손실이 블랙홀을 갖는 데 필요한 결과라는 것을 인정했지만, 많은 사람들이 그 솔루션에 만족하지는 않습니다. 왜냐하면 그것은 양자 역학의 중심 가정을 포기하는 것을 의미하기 때문입니다. 정보는 항상 보존됩니다. 그 원칙을 밝히기 위해서는 양자 이론을 다소 광범위하게 수정해야했습니다. 그리고 양자 이론은 현재 공식화되었으므로 매우 잘 작동합니다. 아인슈타인의 중력 이론과 함께 20 세기의 물리학에서 두 가지 큰 발견 중 하나입니다.
해상도가 있습니까?
혹시. 양자 이론은 입자의 미세한 상태를 설명합니다. 일반 상대성은 공간과 시간에 대한 거시적 설명입니다. 아마도 일반 상대성 이론이 양자 이론과 합쳐지면 시공간의 아 원자 양자 기계적 특성이 퍼즐을 해결할 것입니다. 아마도 아 원자의 세부 사항은 아인슈타인 이론에서 중력에 대한 거친 거시적 묘사에서 사라질 것입니다.
양자 이론과 중력과 결혼하는 데 진전이 있었습니까?
예. 사실, 이와 같은 역설을 만나면 종종 물리학의 새로운 해결책으로 이어집니다.
1990 년대에 문자열 이론을 사용하는 과학자들은 양자 이론을 중력으로 통합하려고 시도하면서 놀라운 것을 발견했습니다. 그들은 중력에 의해서만 지배되는 특수 클래스의 블랙홀을 포함하는 3D 우주가 중력이 존재하지 않는 2D 우주와 동일하지만 모든 입자와 필드는 양자 역학의 법칙에 따라 다르다는 것을 수학적으로 보여 주었다. 양자 이론은 항상 정보를 보존하기 때문에 2D 우주에서는 정보가 손실되지 않습니다. 그리고 두 우주의 동등성으로 인해 블랙홀이있는 3D 우주도 정보를 보존해야합니다. 그러나 아무도 이것이 어떻게 이런 일이 일어나는지 확실하지 않습니다.
솔루션은 무엇이라고 생각하십니까?
호킹 방사선이 결국 블랙홀에 대한 정보를 인코딩 할 수 있습니다.
최근 논문에서 동료들과 나는 블랙홀의 다른 내부 양자 상태를 고려합니다. 우리는 상이한 양자 상태 사이의 에너지 분리가 너무 작아서 호킹 방사선을 분석하고 블랙홀의 내용물을 결정하는 데 매우 크고 거의 무한한 시간이 걸릴 수 있다고 제안합니다.
.그런 의미에서 블랙홀은 매우 오랜 시간 동안 쓰레기통 역할을합니다. 태양만큼 무게를 측정하는 블랙홀의 경우, 이것은 우주의 현재 시대보다 훨씬 길어질 것입니다. 따라서 모든 실제 목적을 위해 이것은 영원합니다. 그러나 결국 우주가 끝나기 전에 블랙홀은 내용물을 흘려서 스크램블하고 재활용합니다.
Ron Cowen은 천문학 및 물리학을 전문으로하는 Md.의 Silver Spring의 프리랜서 과학 작가입니다.
