科学者：「クォンタムヘア」はホーキングのブラックホールパラドックスを解決するかもしれない

スティーブンホーキングのブラックホール情報パラドックスは、半世紀の間科学者を困惑させ、物理学の基本法則に疑問を投げかける人もいました。 科学者たちは今、ブラックホールが「量子毛」として知られている特性を持っていることを示すことによって悪名高い問題を解決したかもしれないと言います。

もしそうなら、これは理論物理学の大きな進歩となるでしょう。

作業を主導したサセックス大学のXavierCalmette教授は、問題の背後にある数学に10年間取り組んだ後、彼のチームは過去1年間で急速な進歩を遂げ、最終的に問題を解決したという自信を与えたと述べました。 。

「このパラダイムを解決するには、物理​​学の大規模なパラダイムシフトが必要であり、量子力学または一般相対性理論のいずれかの再定式化を余儀なくされると、科学界では一般的に想定されていた」とカルメット氏は述べた。 「私たちが見つけたもの、そして特にエキサイティングだと思うのは、これは必要ないということです。」

ホーキングのパラドックスは次のとおりです。量子物理学の規則では、情報は保持されるとされています。 ブラックホール オブジェクトがブラックホールに入ると、そこにエンコードされている情報とともに永久に消えてしまうため、この法則に挑戦します。 ホーキングはこのパラドックスを特定し、何十年もの間、学者を混乱させ続けました。

ブラックホールに入る前に情報が燃えるはずの「ファイアウォール理論」、ブラックホールの境界がぼやけていると考えられる「ファズボール理論」、弦のさまざまな枝など、無数の解決策が提案されてきました。仮説。 しかし、これらの提案のほとんどは、量子力学の法則またはアインシュタインの重力理論、現代物理学の2つの柱を書き直す必要がありました。

対照的に、量子詩理論は、新しい数式を使用して一般相対性理論と量子力学の間のギャップを埋めることによってパラドックスを解決すると主張しています。

この名前は、古典物理学に基づいて、ブラックホールはその質量と回転速度によってのみ定義される驚くほど単純なオブジェクトと見なすことができるという意見に賛成です。 特徴のない禿げたブラックホールの予測は、1970年代から「ヘアレス理論」と呼ばれてきました。

カルメットと彼の共同研究者たちは、ブラックホールはもっと複雑である、つまり毛深いと信じています。 彼らは、物質がブラックホールに崩壊すると、重力場にかすかな痕跡を残すことを示唆しています。 この指紋は「量子毛」と呼ばれ、ブラックホールの崩壊時に情報が保存されるメカニズムを提供すると著者らは述べています。 この理論の下では、質量と半径が同じであるが内部構成が異なる2つのブラックホールは、重力場に非常に微妙な違いがあります。

「私たちのソリューションは推測的なアイデアを必要としません。代わりに、私たちの研究は、2つの理論を使用してブラックホールの一貫した計算を行い、根本的な新しい物理学を必要とせずに情報を保存する方法を説明できることを示しています。」

天文観測で理論をテストする明白な方法はありません-重力変動は測定するには小さすぎるでしょう。 しかし、理論は理論界からの厳しい監視下に置かれる可能性があります。

インペリアルカレッジロンドンの理論物理学者であるトビーワイズマン教授は、この論文を「良い仕事」と呼んだが、それが数十年前のパラドックスを解決したとは確信していなかった。

重要なことに、この論文は、ブラックホールの内部にあるものについていくつかの追加情報を取得できる可能性があることを示唆していますが、この現象が一見欠落しているすべての情報を説明できることを示していません。 「それは、彼らは示さなかった、そしてそれは矛盾の核心である」と彼は言った。

「このパラドックスを本当に解決するには、量子力学と重力がどのように組み合わされているかを完全に理解する必要があると私は感じています」とワイズマン氏は述べています。 「彼らは小さな修正を見ていますが、2つの全体の組み合わせではありません。」

「あなたが大きな主張をしているとき、あなたはそれをバックアップしなければなりません」とカルメットは言いました。 「人々がこれを完全に受け入れるにはしばらく時間がかかるでしょう。皮肉は長い間存在していて、世界中の有名人が何年もこれに取り組んでいます」と彼は付け加えました。

作品はPhysicalReviewLettersに掲載されました。