最も有名な生物物理学者は、現代の物理学で最も困惑しているパズルの1つを解決する新しい方法を提案しました。ブラックホールは宇宙から情報を消去できますか？ スティーブンホーキングと彼の協力者によると、答えはノーかもしれません。ブラックホールに青々とした髪の毛を与えれば。
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「これが最終的な答えであるかどうかは、私たちにとって完全に不明確です」と、ケンブリッジ大学の理論物理学者であるマルコム・ペリーの共著者は言います。 「私たちは、それが道の一歩だと言っています。」
ブラックホールの最も基本的な説明は、入ってくるものは決して出てこないと述べています。 重力が宇宙にどのように影響するかを説明するアインシュタインの一般相対性理論に基づいて、ブラックホールは非常に重く、その端を横切るもの、またはイベントの地平線は、光さえも永遠に引き込まれて失われます。
その後、1970年代に、ホーキングはブラックホール自体が消滅する可能性があることを発見しました。 量子力学の予測のおかげで、物理学者は空間は真空ではなく、存在の内外でウィンクするいわゆる仮想粒子で満たされていると考えています。 これらの粒子はペアで表示され、互いに接触するとすぐに消滅する運命にあります。 しかし、ブラックホールのイベントホライズンの両側にペアが出現すると、一方が飲み込まれ、もう一方が空間に放射状に広がります。
放射が逃げると、ブラックホールからエネルギーが奪われ、ブラックホールは時間とともに質量を失います。 最終的には消滅します。 ホーキングの計算によれば、消えたブラックホールの唯一の痕跡である残留放射には、ブラックホールの形成方法とその食べ方に関する有用な情報が含まれていません。
これは、相対性理論を量子力学と結びつけたいと望んでいる物理学者にとって問題であり、ほとんどの専門家は情報の損失を禁止していると言っています。 百科事典を細断し、燃やしたり、ブラックホールの非常に強い重力に負けたりすると、その名残には、理論的にはテープを巻き戻して元の内容を知ることができる手がかりが常に含まれている必要があります。
この可逆性を求めて、ホーキングは元の計算を再検討しました。 ブラックホール放射を提案した当時、数学の定理は、ブラックホールを外部から見たときにかなり特徴のない実体として描いていました。 測定できるのは、ブラックホールの総質量と電荷、および回転速度だけでした。
今週オンラインでプレプリントサイトarxiv.orgに公開されたこの新しい作品は、宇宙の怪物に「髪」として知られる追加の特徴を付与します。
「ブラックホールに何かを正しい方法で投げれば、髪を植えることができることを示します」とハーバード大学の理論物理学者アンドリュー・ストロミンガーは言います。 彼と彼の同僚は、荷電粒子でこれを説明しています。
エネルギーと同様に、電荷も生成も破壊もできません。 電荷は宇宙で保存する必要があるため、ホーキングと彼の共著者は、イベントの地平線を横切る荷電粒子が、エネルギーを持たないソフトフォトンと呼ばれる奇妙な光の粒子の形で空間に自分自身の痕跡を残す可能性があることを示唆しています。 これらの奇妙な光子は、時空の真空を変化させ、元の粒子に関する情報を保存することを可能にします。
ホーキングと彼の同僚は、ホログラムが平面画像の3D表現として機能するのと同じように、変更された真空がブラックホールの表面に3次元オブジェクトに関する情報を格納する可能性があることを提案します。
「一般相対性理論の数学がそれを許すかどうかは非常に微妙です」と、理論物理学研究所の物理学者であるリー・スモリンは言います。 その代わりに、Smolinはエッジではなく中心に基づいてブラックホールの量子説明を支持し、新しい論文で数学をチェックするために他の専門家を探していることを付け加えます。
計算の間違いを報告した人はまだいませんが、理論がせいぜい不完全であるという懸念が浮上し始めています。 Nordic Institute for Theoretical PhysicsのSabine Hossenfelderは、提案されたソフトヘアがどの程度の情報をエンコードできるかについて質問しています。 彼女はまた、この論文では、蒸発するとブラックホールとともに消える毛が、残っている放射線に情報を転送する方法を説明していないことも指摘しています。
「Hawking、Perry、およびStromingerによって提案された新しいアイデアが情報損失の問題を解決すると確信しているわけではありません」と彼女はブログBackreactionに書いています。 「しかし、さらに調査する価値がある興味深い道のようです。 そして、私たちはさらなる探求を見ると確信しています。」
