Mai 26, 2022

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Wurmlöcher könnten helfen, das berüchtigte Paradoxon der Schwarzen Löcher zu lösen, heißt es in einem lustigen neuen Artikel

Wurmlöcher könnten helfen, das berüchtigte Paradoxon der Schwarzen Löcher zu lösen, heißt es in einem lustigen neuen Artikel

Was passiert mit den Informationen, nachdem sie den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs überschritten haben? Es gab Vorschläge, dass technische Wurmlöcher uns helfen könnten, dieses ärgerliche Problem zu lösen – aber die Mathematik war, gelinde gesagt, knifflig.

In einer neuen Forschung hat ein internationales Team von Physikern eine Problemumgehung entwickelt, um besser zu verstehen, wie der Kollaps eines Schwarzen Lochs verhindert, dass die Grundgesetze der Quantenphysik gebrochen werden (mehr dazu gleich).

Obwohl sehr theoretisch, deutet die Arbeit darauf hin, dass es Dinge gibt, die wir bei unserer Suche nach deren Lösung wahrscheinlich übersehen werden generelle Relativität mit Quantenmechanik.

„Wir haben eine neue Geometrie der Raumzeit mit einer wurmlochartigen Struktur entdeckt, die in herkömmlichen Berechnungen übersehen wurde“, Physiker Kanato Goto sagt: von der Cornell University und RIKEN in Japan.

„Die berechnete Entropie mit dieser neuen Geometrie ergibt ein völlig anderes Ergebnis.“

Das Informationsparadox des Schwarzen Lochs ist eine der ungelösten Spannungen zwischen Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie und der Quantenmechanik.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie gilt der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs als Punkt ohne Wiederkehr. Alles jenseits dieses kritischen Punktes wird unerbittlich von der Gravitationsquelle eines Schwarzen Lochs bedeckt, und keine Geschwindigkeit im Universum, nicht einmal die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, reicht für die Fluchtgeschwindigkeit aus. Es ist weg, das ist es. vollbusig. Irreversibel.

Dann kam es dazu Stefan Hawking in den 1970er Jahren, was darauf hindeutet, dass bei Berücksichtigung der Quantenmechanik Schwarze Löcher Es kann schließlich Strahlung abgeben.

Dies geschieht der Theorie zufolge dadurch, dass das Schwarze Loch die wellenartigen Eigenschaften umgebender Teilchen stört und es bei einer Temperatur zum Leuchten bringt, die heißer wird, wenn das Schwarze Loch kleiner wird.

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Letztendlich sollte dieses Leuchten das Schwarze Loch zu nichts schrumpfen lassen.

„Dies wird als Verdunstung von Schwarzen Löchern bezeichnet, weil das Schwarze Loch schrumpft, genau wie das Verdampfen von Wassertröpfchen.“ Goto erklärt.

Da das „Flare“ anders ist als das, was in erster Linie in einem Schwarzen Loch passiert ist, könnte es scheinen, dass alles, was in ein verdampfendes Schwarzes Loch eingeführt wurde, für immer verschwunden ist. Aber laut Quantenmechanik können Informationen einfach nicht aus dem Universum verschwinden. Viele Physiker haben die Möglichkeit entdeckt, dass diese Informationen irgendwie verschlüsselt sind Hawking-Strahlung.

Goto und sein Team wollten diese Idee mathematisch durch Berechnung untersuchen unfähig zu Hawking-Strahlung um ein Schwarzes Loch. Dies ist ein Maß für Störungen im System und kann verwendet werden, um Informationsverluste in der Hawking-Strahlung zu diagnostizieren.

entsprechend 1993. Papier Wenn sich die Turbulenz umkehrt und die Entropie beim Verschwinden des Schwarzen Lochs auf Null fällt, sollte das Paradoxon verlorener Informationen vermieden werden, so der Physiker Don Page. Leider gibt es in der Quantenmechanik nichts, was diese Umkehrung zulässt.

Betreten Sie ein Wurmloch oder zumindest eine mathematische Nachbildung eines Wurmlochs unter sehr spezifischen Modellen des Universums. Dies ist eine Verbindung zwischen zwei Regionen einer gekrümmten Raum-Zeit-Schicht, ähnlich einer Brücke über ein Tal.

Diese Betrachtungsweise in Verbindung mit Schwarzen Löchern gibt uns eine andere Möglichkeit, die Entropie der Hawking-Strahlung zu berechnen, sagt Goto.

„Ein Wurmloch verbindet wie eine Brücke das Innere des Schwarzen Lochs und die Strahlung nach außen“ er erklärt.

Als das Team seine Berechnungen mit dem Wurmlochmodell durchführte, stimmten seine Ergebnisse mit der Seitenentropiekurve überein. Dies deutet darauf hin, dass Informationen jenseits des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs möglicherweise überhaupt nicht für immer verloren sind.

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Aber natürlich bleiben noch einige Fragen offen. Bis diese Fragen beantwortet sind, können wir das Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs nicht als endgültig gelöst betrachten.

„Wir kennen immer noch nicht den zugrunde liegenden Mechanismus, wie Informationen durch Strahlung weggetragen werden“, Goto sagt. „Wir brauchen eine Theorie der Quantengravitation.“

Die Suche wurde veröffentlicht in Zeitschrift für Hochenergiephysik.