11月 30, 2022

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ブラックホールは、飲み込んでいるものに関する情報を送信できません - それが問題です

ブラックホールは、飲み込んでいるものに関する情報を送信できません – それが問題です

アーロン・ホロウィッツ/ゲッティイメージズ

3 つの数字。

たった 3 つの数字 – 一般相対性理論でブラック ホールを完全かつ 100% 明確に説明するには、これだけで十分です。 ブラック ホールの質量、電荷、スピン (つまり角運動量) を教えたら、それで終わりです。 それが私たちが知っているすべてであり、その機能を説明するために必要なすべてです.

これらの 3 つの数値により、ブラック ホールが環境とどのように相互作用するか、周囲のオブジェクトがブラック ホールにどのように反応するか、ブラック ホールが将来どのように発展するかについて、すべてを計算することができます。

激しい重力能力と不浄なエイリアンの性質にもかかわらず、ブラック ホールは驚くほど単純です。 質量、電荷、スピンがまったく同じ 2 つのブラック ホールを示した場合、それらを区別することはできません。 見ずに場所を変えると、私がやったことがわかりません。

また、完全に形成されたブラック ホールを見ると、なぜそれが形成されたのかわからないことも意味します。 コンパクトな質量と十分に小さいボリュームの組み合わせは、仕事をすることができます。 それは死にかけている星の超高密度のコアかもしれません. それは、忘却に押しつぶされた愛らしい猫の非常に厚いごみだったでしょう.

質量、電荷、回転が同じである限り、履歴は関係ありません。 ブラック ホールを作成した元の物質に関する情報はありません。 またはそれは?

憲章の制定

「情報」という言葉は少し複雑です。 彼らは、あなたが誰に尋ねるか、そして彼らがどのような気分であるかに応じて、異なる定義を取ることができます. 物理学では、情報の概念は、物理システムがどのように発展するか、物理学における理論をどのように構築するかについての理解と密接に関連しています。

私たちは、私たちが住んでいる宇宙を理解する上で、物理学が比較的有用なモデルであると考えています。 物理学の利点の 1 つは、予測能力にあります。 システムに関するすべての情報のリストを提供すると、物理学の法則と理論を適用して、そのシステムがどのように発展するかを説明できるはずです。 そしてその逆もまた真です。 システムの現在の状態を説明すると、すべての計算を実行して、システムがどのように現在の状態になったかを確認できます。

これらの 2 つの概念は、 必然 (私は未来を予測することができます)そして 反射 (私は過去を読むことができます) そして、それは物理学の基本的なコアです。 私たちの物理学の理論にこれらの特性がなければ、私たちは多くの仕事を成し遂げることができなかったでしょう.

これら 2 つの概念は、量子力学にも適用されます。 はい、量子力学は宇宙について測定できるものに厳しい制限を課していますが、それはすべての賭けが外れているという意味ではありません. 代わりに、明確に定義された古典的な状態をよりファジーな量子状態に単純に置き換えて、生活を続けることができます。 量子状態は、決定論と可逆性の両方をサポートするシュレディンガー方程式に従って進化するため、私たちは皆元気です。

本を焼いても情報は失われません。 それはただの混合物です。

決定論と可逆性のこの二重の苦悩は、物理学の観点から言えば、どのプロセスでも情報を保持しなければならないことを意味します。 作成も破棄もできません – 個別に情報を追加または削除すると、未来を予測したり、過去を読み取ったりすることができなくなります。 損失または利益は、欠落している情報または余分な情報があることを意味するため、すべての物理学は粉々になります。

多くのプロセスがあります 彼が現れる 情報を破壊するためですが、それは十分に注意を払っていないためです。 たとえば、本を燃やすとします。 私があなたに灰の山を与えたら、これは元に戻せないように思えます: 本を元に戻す方法はありません. しかし、あなたが十分に強力な顕微鏡を自由に使えるようにし (そして多くの忍耐力を持っていて)、本が燃えている間も私を監視しなければならない場合は、少なくとも原理的には、それで十分ですが、動きを監視して追跡することができます。プロセス中のすべての分子の。 次に、これらの動きと相互作用をすべて逆にして、本を再構築できます。 本を焼いても情報は失われません。 それはただの混合物です。

ブラック ホールの古典的で伝統的な見方では、このすべての情報関連の作業はまったく問題ではありません。 ブラック ホールを構築するために使用された情報は、イベント ホライズン (事象の地平線) のはるか後ろで隠されているだけです。 一度そこにあると、この宇宙の情報は二度と見られなくなります。 瀕死の星から形成されたブラック ホールであろうと、押しつぶされた猫であろうと、それは起こらない 特に 問題。 情報は破壊されないかもしれませんが、詮索好きな目から永久に隠されています。

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