¿Puede el horizonte de sucesos salvar las leyes de conservación de los agujeros negros?

Question

¿Qué tan razonable es concluir que, desde el marco de un observador remoto, la materia que cae hacia un agujero negro nunca cruza el horizonte de sucesos, porque t 0 como v c (según la transformada de Lorentz)?

Si este es un punto de vista sostenible, parece que resuelve la paradoja de la información porque la materia infalible nunca se pierde en el universo observable. Además, dado que la materia infalible, desde el punto de vista del observador, permanece en el horizonte de sucesos, representa una energía negativa (gravitatoria), que equilibra la energía de la radiación Hawking subyacente, preservando así la conservación de la materia/energía.

Los hilos existentes en StackExchange apuntan a respuestas muy divergentes al respecto (por ejemplo horizonte de sucesos del agujero negro ). Estas divergencias parecen estar determinadas en gran medida por la incompatibilidad de la mecánica cuántica y la relatividad general.

Así que supongo que estoy preguntando si esta visión clásica de los agujeros negros puede considerarse correcta o incorrecta, en lugar de "simplemente" incompatible con la mecánica cuántica.

Answer 1

Mi interpretación es que ustedes están planteando la siguiente objeción a que el agujero negro paradoja de la información:

Según los observadores distantes desde el agujero, causal líneas de tomar infinito coordinar el momento de cruzar el horizonte de sucesos. Para estos observadores, que se desploma la información es por lo tanto nunca se pierde, pero sólo muy fuertemente desplazado hacia el rojo; en esencia se sigue "pintado" en el horizonte, muy vagamente, pero para siempre. Por lo tanto, no hay ninguna paradoja, sólo un malentendido de cómo se coordina el trabajo.

Hay varias respuestas a esta norma, pero a menudo no discutidas objeción.

1. Cuestión Real es cuantificada. El exponencial redshift así, eventualmente, conduce a una sitatuation donde hay un "último cuántica" a caer en el agujero. Finalmente, no caer en el, y el asunto es verdaderamente ido.

2. El destino de el hoyo después de que la caries. Los agujeros negros emiten radiación de Hawking, que reduce su masa. Finalmente, se reduce su masa a cero y los agujeros se desvanecen. Después de este punto, sólo la radiación de Hawking sigue siendo. Pero la radiación es exactamente térmica de acuerdo a la teoría, de manera que la información se pierde finalmente, de acuerdo a los observadores distantes: hemos empezado con un montón de materia, y que terminó con un campo de radiación cuya temperatura depende sólo de la cuestión de la masa total.

Uno podría ofrecer también el siguiente estándar de la respuesta a la objeción 2:

Esta objeción sólo muestra que algo raro debe estar pasando durante la destrucción del agujero. Pero obviamente este es un efecto de la gravedad cuántica. Por lo tanto no hay necesidad de modificar nuestra comprensión de lo que sucede en el agujero antes de que la caries: queda pintado en el horizonte hasta que el agujero es destruido.

Algunos canónica respuestas son:

3. Vestigios parecen absurdas. Si esta respuesta fueron tomadas en serio, sería esencialmente implica que toda la información sobre el agujero negro - un objeto potencialmente arbitraria de la masa! - de alguna manera puede estar contenida dentro de una Planck de la escala de volumen. Esto sería muy extraño.

4. Página de la escala de tiempo. Se puede demostrar que la primera mitad de la negro-agujero de la información debe ser emitida a través de la misma "Página" de la escala de tiempo que se tarda en emitir alrededor de la mitad de la masa. Esto parece implicar que algo mal entendido que está pasando, incluso mientras que el orificio es grande.

Answer 2

Nótese que la propiedad "agujero negro" es relativa a un observador. Un observador que cae libremente no notar algo extraño como un horizonte de eventos, etc. Esos observadores no tendrán una paradoja de la información. Pero, de forma similar, un observador en reposo con respecto al agujero negro tampoco tendrá una paradoja de la información, ya que nunca cae nada en él.

Para un enfoque de cálculo, véase esto: https://physics.stackexchange.com/a/171596/75518

Answer 3

Q: ¿Qué tan razonable es concluir que, desde el marco de un observador remoto, la materia que cae hacia un agujero negro nunca cruza el horizonte de sucesos, porque ∆ t → 0 a medida que v → c (según la transformada de Lorentz)?

Esto no es razonable en absoluto porque la propiedad del principio de equivalencia dice efectivamente que el objeto que infla cae en el agujero negro. La razón por la que este argumento no funciona es porque los rayos de luz salientes están infinitamente desplazados hacia el rojo, como has mencionado. Pero el hecho de que el espacio-tiempo no permita la propagación de los rayos de luz no significa que el objeto se congele en el tiempo.

Q: Si este es un punto de vista defendible, entonces parece que resuelve la paradoja de la información porque la materia infalible nunca se pierde realmente del universo observable. Además, dado que la materia infalible, desde el punto de vista del observador, permanece en el horizonte de sucesos, representa una energía negativa (gravitatoria), que equilibra la energía de la radiación Hawking subyacente, preservando así la conservación de la materia/energía.

La paradoja de la información no es exactamente "lo que cae en el agujero negro se pierde". Así que abordemos esto desde su marco. Alice ve a Bob cayendo en el agujero negro y su "imagen se queda pegada en el agujero negro". Bob realmente cae en el agujero negro y ha seguido con su vida dentro del agujero negro. ¿Cómo puede Alice afirmar que conoce el verdadero estado de Bob con sólo mirar la imagen en el horizonte? El problema está en construir operadores unitarios con respecto a un observador externo que puedan actuar sobre un estado para hacerlo evolucionar arbitrariamente hacia el futuro o el pasado. Esta pérdida de capacidad para entender las transformaciones unitarias es la paradoja de la información. La energía negativa no se define con respecto a la "conservación de la energía". Cuando se produce la creación de pares cerca del horizonte, las partículas creadas tendrán que obedecer las simetrías del espaciotiempo. Y para un agujero negro, la simetría entrante exige que la partícula entrante tenga energía negativa con respecto a un observador externo. No hay necesidad de considerar siquiera la conservación de la energía.

Q: Los hilos existentes en StackExchange apuntan a respuestas muy divergentes al respecto (por ejemplo, el horizonte de sucesos de los agujeros negros). Estas divergencias parecen estar determinadas en gran medida por la incompatibilidad de la mecánica cuántica y la relatividad general. Así que supongo que estoy preguntando si esta visión clásica de los agujeros negros puede considerarse correcta o incorrecta, en lugar de "simplemente" incompatible con la mecánica cuántica.

Es muy fácil ver que los hilos tienden a tener respuestas diferentes. Se trata de un problema muy abierto y existe una plétora de interpretaciones del problema, soluciones y metodologías. Este es el punto en el que la gente podría empezar a dar sus opiniones educadas sobre el problema, que ciertamente tienen derecho a dar, dada la naturaleza del problema. La pregunta que planteas es la que mucha gente se ha planteado: ¿está la aproximación semiclásica de Hawking debidamente justificada? A pesar de ser "sacrificada", no hay una explicación realmente buena de por qué tiene que serlo. Se puede decir que la naturaleza adiabática de la evaporación es aproximada y por tanto el proceso semiclásico es sólo aproximado. Perfectamente de acuerdo. Puedes argumentar que las reacciones posteriores de los procesos gravitacionales, por muy pequeñas que sean. La cuestión es que las correcciones son tan pequeñas que realmente no afectan al resultado de este problema.

La paradoja de la información no es la pérdida de conocimiento sobre los observadores que cayeron con respecto a algún otro observador. Se trata de esto: Si consideras un agujero negro que se formó por algún proceso bien entendido, entonces el proceso de la radiación Hawking no parece depender del proceso de colapso. es decir, no importa lo que entró en un agujero negro - el agujero negro irradiará la misma cosa (radiación térmica). Así que nunca se puede estudiar la radiación y reconstruir con precisión todo lo que entró en el agujero negro, si se considera que el agujero negro es semiclásico y si la teoría cuántica de campos sobre la geometría del agujero negro es unitaria para empezar.

Answer 4

Lo que hay que tener en cuenta no es $t$ el "tiempo de coordenadas", pero $\tau$ el "tiempo propio" medido por el reloj de la partícula en caída.

$$ \Delta\tau = \int \sqrt{-ds^2}, $$

donde $ds^2$ es el intervalo de espaciotiempo a lo largo de una trayectoria temporal. Todas las partículas en caída tardan un tiempo propio finito en cruzar el horizonte. Además, todas las partículas masivas en caída tendrán $v/c<1$ en el horizonte.

El problema es la singularidad de coordenadas en la métrica de Schwarzschild cuando se expresa en "coordenadas de Schwarzschild". Este es un bonito sistema de coordenadas para las trayectorias fuera de un agujero negro, porque nos recuerdan a las coordenadas esféricas. Por desgracia, se rompen en $r=2M$ el horizonte de sucesos.

El cambio de coordenadas a las de Eddington-Finkelstein o Kruskal-Szekeres (u otras) eliminará la singularidad de coordenadas en el horizonte. Las partículas entran sin problemas.

Edición: mi $\Delta\tau$ se define para una métrica con firma $(-,+,+,+)$ Así que $ds^2<0$ corresponde a eventos separados en el tiempo.

Answer 5

Si usted se considera una nave espacial como v → c, entonces a alguien en un marco estático de observación de la nave se verá ∆ t → 0 (en la nave). La cosa a destacar es que la nave todavía se está moviendo hacia adelante a cerca de a. c. El tiempo es sólo congelados para que las cosas se muevan en la nave (como se ha observado por alguien en un marco estático), pero la nave sigue avanzando a una velocidad muy rápida.

Lo mismo sucede con la materia que cae en un agujero negro. El tiempo se ralentiza para que la materia (como la observada por un observador remoto) pero el asunto como un todo (digamos que una nave espacial) es aún viajar hacia el agujero negro a velocidades cercanas a c.

Estás en lo correcto de que no son ampliamente divergentes puntos de vista sobre esto (y un montón de confusión). Esto surge (en mi opinión) de que el hecho de que la luz escape de un agujero negro, toma más tiempo para escapar de lo que lo hace caer en el. por ejemplo, un fotón exactamente en el horizonte de sucesos que viajan directamente lejos del agujero negro no puede escapar y, teóricamente, puede ser estacionaria. Un fotón justo fuera del agujero negro se escape muy lentamente y así sucesivamente.

Esto tiene el efecto de que un observador remoto (que es decir la observación de la luz que se reflejan en la materia que cae en) nunca verá el objeto caiga en la. Esto es debido a que el reflejo de la luz en el asunto toma más tiempo y más en volver a el observador cuanto más se acerque al horizonte de sucesos y, en esencia, la imagen que ven poco a poco se desvanece. El real de materia no ha cruzado el horizonte de sucesos, pero los de afuera nunca puede ver que esto ocurra.

Ahora usted puede tomar el punto de vista de que las cosas realmente sucedan, incluso si nadie los observa, o se puede tomar el punto de vista de que con la Relatividad de einstein todo es relativo a un marco de referencia para que usted sólo puede describir algo de un marco de referencia (por ejemplo, el control remoto observador nunca ver el asunto de cruzar el horizonte de sucesos (y no otros marcos de referencia de hacerlo) por lo que no).

Así que vamos a estar de acuerdo que la materia que cae en un agujero negro. Esto no resuelve la Paradoja de la Información y que yo sepa no hay ninguna explicación satisfactoria. Podríamos decir que nos estamos perdiendo de algo en la solución O una de las premisas que se apoya en que está mal (y por lo tanto no hay ninguna paradoja).

Una de las premisas es que un agujero negro se evapora (debido a la Radiación de Hawking) y la información acerca de las partículas que caen en por tanto se pierde. Radiación de Hawking es causada por fluctuaciones del vacío en todo el horizonte de sucesos que dan lugar a partículas virtuales, uno de los cuales escapa (con energía positiva (que no debe confundirse con cargo)) y uno de los que cae en el agujero negro (que por la conservación de la energía tiene energía negativa y por lo tanto hace que el agujero negro se evapora).

Mi pregunta sería, si la energía de estas partículas virtuales vino de afuera del agujero negro (por ejemplo, entró en el pequeño espacio como invisibles partículas, dicen las colisiones de materia oscura o algo más) entonces no hay necesidad de que la energía negativa de las partículas, los agujeros negros no se evapora y no habría paradoja de la información?