Sagt uns die Stringtheorie irgendetwas Konkretes über den Zerfall von Schwarzen Löchern?

Ich denke, da ist eine interessante Frage drin, aber Sie sind noch nicht ganz da.

Das mentale Bild von Schwarzen Löchern in der Stringtheorie ist eine Ansammlung vieler mikroskopischer Bestandteile in einem generischen komplizierten Zustand, der fast alle Absichten und Zwecke als einen thermischen Zustand betrachtet, der aus diesen Bestandteilen besteht. Wenn Sie an eine Analogie zu einem Gas denken, das aus vielen Molekülen besteht, sind Ihre Fragen analog zu der Frage, was das kleinstmögliche Gas ist und was das Schicksal eines solchen Gases ist. Grob gesagt wird bei kleiner werdendem System die thermodynamische Beschreibung ungenauer, und man müsste irgendwann über die Dynamik der einzelnen Bestandteile diskutieren, die natürlich nicht durch die Thermodynamik beschrieben werden.

In ähnlicher Weise werden Schwarze Löcher, wenn sie kleiner werden, stark gekrümmt und werden immer weniger genau durch ihre Geometrie allein beschrieben. Letztendlich müssten Sie die mikroskopische Physik ihrer Bestandteile diskutieren. Ich persönlich erwarte nicht, dass einzelne Bestandteile sinnvollerweise als Schwarze Löcher oder andere klassische Geometrien beschrieben werden, zumindest nicht im Allgemeinen. Das Fuzzball-Programm von Mathur sucht jedoch genau eine solche Beschreibung, zumindest teilweise und unter günstigen Bedingungen, also wer weiß.

Um es leicht zu paraphrasieren, was ich sage, ist, dass schwarze Löcher in GR als grobkörnige (thermodynamische) Beschreibung eines komplizierten Systems betrachtet werden sollten (dessen Details, die einer statistisch-mechanischen Beschreibung desselben Systems gleichkommen, in der Stringtheorie genau bekannt sind). einige Sonderfälle). Wenn das Schwarze Loch kleiner wird, entsprechend Ihrer Frage zu den Mikro-Schwarzen Löchern, sprechen Sie von einer kleinen Ansammlung dieser Bestandteile. Diese Objekte sind keine Schwarzen Löcher mehr, da sie durch einen Aspekt ihrer Geometrie definiert werden, der keine nützliche Beschreibung des Systems mehr darstellt.

Moshes Antwort bringt die Hauptaussage rüber. Wenn Sie daran interessiert sind, etwas Detaillierteres zu lernen, finden Sie hier einen Gedanken darüber, wo Sie anfangen könnten. (Ich bin nicht einmal annähernd Experte in diesen Angelegenheiten, aber das ist etwas, das ich lesenswert und wertvoll fand.)

Es gibt einen interessanten Literaturthread, einschließlich http://arxiv.org/abs/hep-th/9309145 von Susskind und http://arxiv.org/abs/hep-th/9612146von Horowitz und Polchinski, zusammen mit anderen Artikeln, zu denen diese Sie führen könnten. Die Idee ist, dass freie Saiten eine bestimmte Entropie haben, in dem Sinne, dass es für eine gegebene Masse viele verschiedene Kombinationen von Oszillatormodi gibt, die Sie einschalten können, um einen Saitenzustand dieser Masse zu finden. Die Saitenenergie ist proportional zu ihrer Länge, und eine typische Saite mit einer bestimmten Energie sieht ungefähr aus wie ein zufälliger Spaziergang mit einer bestimmten Länge. Sobald Sie eine Kopplung einschalten, werden einige dieser Zustände irgendwann zu Schwarzen Löchern, weil ihre Energie in einem Bereich enthalten ist, der kleiner ist als ihr Schwarzschild-Radius. Für eine gegebene Masse hat ein Schwarzes-Loch-Zustand auch etwas Entropie. Es gibt verschiedene Konsistenzprüfungen, die Sie bei der Skalierung dieser Dinge durchführen können, um zu sehen, dass es '

Es gibt in der Literatur technischere und präzisere Abhandlungen über die Entropie von Schwarzen Löchern und das Zählen von Mikrozuständen, aber für einen Nicht-Experten wie mich scheint dieser spezielle Literaturstrang interessant, weil er sich auf parametrische Skalierungsgesetze stützt, die ziemlich leicht verständlich sind, und malt a relativ klares Bild der Physik.

das sind gute Fragen, gehen aber bereits in ihrer Formulierung von einigen Irrtümern aus. Insbesondere ist es irreführend, „Fuzzballs“ und „Hawking Evaporation“ im selben Satz zu vermischen.

Wenn Sie von Fuzzballs sprechen, dann sprechen Sie von ganz bestimmten Mikrozuständen der Schwarzen Löcher. Es gibt viele von ihnen -$\exp(S)$von ihnen wo$S$ist die Entropie.

Die Hawking-Verdunstung – als Abstrahlung einer Temperatur – wurde in semiklassischer Näherung für ein Objekt abgeleitet, das sich makroskopisch mit bestimmten Parametern wie ein Schwarzes Loch verhält. Um es aus der genauen Theorie - der Stringtheorie - zu erhalten, müssen Sie Durchschnittswerte über das Ensemble aller Mikrozustände berechnen, und wenn Sie 100% genau sein wollen, müssen Sie uns sagen, was Ihr Ensemble von Zuständen ist und was Ihre Gewichte sind .

Jedenfalls lässt sich diese Aufgabe zumindest im Prinzip für viele Schwarze Löcher in allen Beschreibungen der Stringtheorie wie der Matrixtheorie oder AdS/CFT vollständig erledigen. Ein Ergebnis ist, dass die Niedrigenergie-Näherung natürlich vollständig mit den von Hawking halbklassisch abgeleiteten Schlussfolgerungen übereinstimmt. Darüber hinaus kann gezeigt werden, dass die neue Physik der Stringtheorie garantiert, dass die Information erhalten bleibt.

Wenn Sie über einen bestimmten Fuzzball sprechen, können Sie seinen Zerfall zumindest im Prinzip auch aus der Stringtheorie berechnen, aber es wird ein Zerfall eines sehr allgemeinen und chaotischen Objekts sein, und der Zerfall sollte nicht als Hawking-Strahlung bezeichnet werden. Insbesondere ist ein Fuzzball ein einzelner Mikrozustand, daher sollte gesagt werden, dass er keine Entropie hat. Aus der Beziehung zwischen Entropie und Fläche des Ereignishorizonts folgt auch, dass Fuzzballs keinen Ereignishorizont haben.

Wiederum kann man durch Mittelung über die Mikrozustände oder Fuzzballs die semiklassischen Ergebnisse ableiten, die wie Temperatur-T-Strahlungen aussehen. Ich werde nicht schreiben, dass diese Dinge nicht in der Stringtheorie berechnet werden können, weil eine solche Aussage falsch wäre. Es ist genau eine Klasse von Problemen, die die String/M-Theorie zumindest im Prinzip - aber auch in vielen Fällen in der Praxis - mit einer oft verblüffenden Genauigkeit "vollständig gemeistert" hat. Die offenen Fragen zu "Quantengravitations"-Effekten in der Stringtheorie liegen ganz woanders als beim Zerfall von Schwarzen Löchern, der verstanden wird (einschließlich vieler der fadenziehenden Korrekturen der Hawking-Näherung und anderer Dinge).

Beste Grüße Lubos

Unter Verwendung der AdS/CFT-Korrespondenz kann man formell argumentieren, dass die Bildung und Verdunstung von Schwarzen Löchern keine Informationen zerstört, im Gegensatz zu früheren Behauptungen von Hawking, dass dies der Fall sein muss. Dies war die Grundlage für Hawkings Auszahlung einer Wette, die er mit John Preskill gemacht hatte. Die Wette und eine kurze Diskussion einiger der damit verbundenen Probleme finden Sie hier http://www.theory.caltech.edu/~preskill/jp_24jul04.html

Obwohl Hawking behauptete, das Problem in einer Pressekonferenz gelöst zu haben, gebührt wirklich J. Maldacena Anerkennung für AdS/CFT und für seine spätere Arbeit, die dies nutzte, um für die Einheitlichkeit der BH-Bildung und -Verdampfung zu argumentieren.

Wichtige Vorbehalte sind, dass es keinen Beweis für AdS/CFT gibt (obwohl es an dieser Stelle kaum zu glauben ist, dass es nicht korrekt ist) und dass das Argument nicht wirklich genau sagt, wie die Informationen in der verschlüsselt werden ausgehende Hawking-Strahlung.