Wo und wie wird die Entropie eines Schwarzen Lochs gespeichert?

Sie finden den größten Teil der Entropie des Schwarzen Lochs auf der Oberfläche von Event Horizon in Verbindung mit Saiten. Der Rest ist mit Hawking-Strahlung usw. verbunden. Da die Region innerhalb des Ereignishorizonts vollständig von unserem Universum getrennt ist, muss dies wahr sein, um eine „Entropieabnahme“ des Systems (unser Universums) zu verhindern.

Dieselbe doppelte Entropie kann auch innerhalb des Ereignishorizonts gefunden werden. Aber die meiste Entropie wird an der Singularität gefunden.

Wie kann man so viele Informationen in eine so kleine Region packen?

Eigentlich ist es nichts vor der Singularität des Urknalls. Dem Verpackungsprozess sind keine Grenzen gesetzt.

Wie funktioniert die Verpackung?

Wir wissen es noch nicht. Denken Sie daran, wenn eine Theorie Ihnen ungeheuer hohe oder niedrige Zahlen wie Unendlich usw. gibt, bedeutet dies, dass sie die Situation in unserem Arbeitsgebiet nicht beschrieben hat. Wenn die Allgemeine Relativitätstheorie Singularität vorhersagt, bedeutet dies, dass die Beschreibung von Singularität über ihrem Niveau liegt. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist für große Körper und die Singularität ist sehr, sehr klein, wo die Wahrscheinlichkeit herrscht. Um den Prozess zu verstehen, brauchen wir also eine Gravitationstheorie für die Quantenwelt. Und wir arbeiten daran.

Dies ist eine sehr tiefgreifende Frage in der Physik. Angesichts der Tatsache, dass ein Schwarzes Loch eine Entropie hat, die wie folgt skaliert

$$S_{BH} \sim \frac{A}{4},$$ die Frage ist, wie das zusammenhängt $S_{Boltzmann} = K_B \ln W$. Was sind die Mikrozustände der Theorie, die die Informationen im Schwarzen Loch enthalten? Dies wurde teilweise durch eine Reihe von Arbeiten von Vafa, Strominger, Callan, Maldacena in den 1990er Jahren beantwortet, und die Antwort lautet, dass die Mikrozustände des Schwarzen Lochs tatsächlich durch Kompaktifizierung realisiert werden $IIB$Stringtheorie weiter $T_4 \times S_1$. Auf der resultierenden Geometrie $n_5$Nummer $D_5$Branes sind um den Torus gewickelt und $n_1$Nummer $D_1$Branes um den Kreis. Im Grenzfall ist die Saitenkopplung klein, die effektive Geometrie zählt die Mikrozustände des Schwarzen Lochs korrekt. Seitdem wurde viel Arbeit geleistet, um die Mikrozustände zu konstruieren und sie für eine große Familie von Schwarzen Löchern genau zu zählen. Diese Lösungen funktionieren jedoch nur an oder nahe der extremalen Grenze, wo die gesamte Physik des Schwarzen Lochs in Form der Ladungen der Theorie geschrieben werden kann. Es gibt eine weitere Einschränkung, dass es am besten in supersymmetrischen Fällen und bei kleiner Kopplung funktioniert.

Eine robustere Technik wurde von Mathur, Lunin im sogenannten Fuzzball-Ansatz vorgeschlagen, der die Kopplungsbeschränkung überwindet, indem er das Schwarze Loch als eine effektive Geometrie von betrachtet$e^S$Anzahl gebundener String-Zustände, mit$S$hier ist die Entropie.