Wenn ein Objekt, das in ein Schwarzes Loch eintritt, seinen Informationsgehalt am Ereignishorizont eingefroren hat, in welchem Sinne ist er eingefroren? Die übliche Analogie ist ein in 2D codiertes Hologramm, das in eine 3D-Darstellung decodiert werden kann. Dieselbe Analogie wird verwendet, um das 3D-Universum zu beschreiben, das wir als Repräsentation der holografischen Informationen sehen, die auf der 2D-„Oberfläche“ des Universums kodiert sind.
Was versteht man unter „Informationsgehalt“? Oder habe ich das falsch angegeben?
Die Analogie führt zu der Frage, ob es eine Möglichkeit gibt, die Objekte, die in ein Schwarzes Loch eingedrungen sind, in irgendeiner Weise nachzubilden. Sind die am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs eingefrorenen Informationen nachweisbar oder in irgendeiner Weise von außen sichtbar? Wie muss man sich diesen Effekt intuitiv vorstellen?
Ich verstehe, dass ich beim Nachdenken über die holografische Analogie möglicherweise völlig vom Weg abgekommen bin, also schimpfen Sie bitte nicht auf die Frage ein, korrigieren Sie mich einfach.
Es ist am Ereignishorizont nicht „eingefroren“, sondern heiß , also thermisch sehr aktiv, darüber geschmiert. Es ist lediglich in einem klassischen Bild von Objekten, die sich rückwirkungsfrei dem Horizont nähern, "eingefroren".
Die heiße Bewegung des Horizonts kodiert das Objekt vor und nach dem Überqueren des Ereignishorizonts auf komplizierte Weise. Die Codierung bedeutet, dass jede physikalische Eigenschaft des Objekts aus der Kenntnis des Quantenzustands nur des Schwarzen Lochs extrahiert werden kann, und dies gilt sowohl, nachdem es den Horizont überquert hat, als auch, wenn es dem Horizont ausreichend nahe ist.
All diese Informationen können extrahiert werden, indem Streuexperimente am Schwarzen Loch durchgeführt, Licht darauf gerichtet und die genaue Hawking-Strahlung beobachtet wird, die herauskommt. Diese Experimente sind hoffnungslos von einer extremen Grenze entfernt, da die thermische Natur des Schwarzen Lochs es ebenso schwierig macht zu wissen, was herauskommt, wie zu wissen, welches Licht von einem Kohleklumpen emittiert wird, nachdem ein Laser es erhitzt hat.
In der extremalen Grenze (wenn das Schwarze Loch so stark wie möglich geladen ist oder so schnell wie möglich rotiert) ist die Geometrie in der Nähe des Horizonts AdS, und die Physik wird genau durch AdS/CFT beschrieben, was bedeutet, dass die gesamte Dynamik in der Nähe des Horizonts beschrieben wird durch eine lokale Quantenfeldtheorie an der AdS-Grenze. Diese Karte ist die beste Hoffnung, mehr darüber zu erfahren, wie ein Schwarzes Loch Informationen auf der Oberfläche kodiert.
Aber selbst in bestimmten Beispielen von AdS/CFT, wo wir die Theorien auf beiden Seiten kennen, wissen wir nicht genau, wie die lokale Gravitationsphysik aus der CFT hervorgeht. Das ist bekannt, aber wir könnten ein klassisches Objekt, das sich auf der Gravitationsseite von AdS bewegt, nicht sehr einfach auf der CFT-Seite beschreiben.
Es ähnelt einem komplexen, aber reversiblen Phänomen. Wenn ein zerbrochenes Weinglas auf dem Boden gefunden wird, indem eine Datenbank mit Informationen erstellt wird (Dichte und Dicke des Glases, Reibungskoeffizient des Bodens, Wind in der Umgebung, Viskosität, Dichte und Volumen des "Weins"). ) Sie könnten mit einer „Gleichung“ oder einem Computerprogramm die Höhe und Ausrichtung des Glases beim Fallen genau bestimmen. Darauf bezieht sich Hawking, wenn er von der Erhaltung von Informationen spricht. Ein Weinglas hat eine 3D-Form, das zerbrochene Glas ist etwas weniger 3D, fast 2D, da es auf dem Boden „ausgebreitet“ ist.
Die Situation des Schwarzen Lochs ist viel komplexer, da die Atome und Energien der Atome auf der Oberfläche des Schwarzen Lochs angeordnet sind (ganz zu schweigen von der Tatsache, dass die Atome nicht mehr Atomen ähneln, weil sie in ein "gequetscht" wurden Singularität), aber wenn wir eine geeignete Datenbank und Gleichung oder ein geeignetes Programm hätten, könnten wir Ihnen sagen, was in das Schwarze Loch gefallen ist, und vermutlich seine Ausrichtung.
Wie dies darauf hindeutet, dass das gesamte Universum auf einer Altima-Sphäre zweidimensional verteilt ist, bin ich mir nicht sicher.
Ich glaube, der Grund, warum diese Sache mit dem „Informationsgehalt“ bei Schwarzen Löchern so ein Problem ist, ist, dass, wenn ein Schwarzes Loch wirklich eine Singularität im Zentrum hat, es gegen bestimmte Erhaltungsgesetze verstoßen würde. Hier ist der Grund:
Eine Singularität ist per Definition ein Punkt der Unendlichkeit. Alle Mathematik geht aus dem Fenster, wenn Sie sich mit Unendlichkeit befassen, weil Unendlichkeit keine Zahl ist. Daher verlieren alle Ladungen, Impulse, Winkelimpulse usw. – all die Dinge, über die Sie gelesen haben, die Erhaltungssätze haben – ihre Bedeutung und würden nicht erhalten bleiben. Das ist ein großes Problem.
Dies hat viele zu der Annahme veranlasst, dass wir nicht vollständig verstehen, was in einem Schwarzen Loch hinter dem Ereignishorizont vor sich geht, und dass wir neue Gesetze der Physik brauchen.
Ein Versuch, unsere derzeitigen Gesetze zu retten, besteht darin, dass alles, was in das Schwarze Loch eintritt, seine Spuren am Ereignishorizont hinterlässt, sodass die Hawking-Strahlung ihre Eigenschaften bei der Emission beibehält (die emittierte Strahlung würde den Anfangsimpuls usw. des einfallenden Teilchens beibehalten).
Was die Neuerstellung des eingegebenen Objekts betrifft, so wäre die Analogie, die FrankH gegeben hat, meiner Meinung nach richtig.
FrankH