방화벽(물리)

Firewall (physics)
이 기사는 천문학에 관한 것이다.컴퓨터 방화벽에 대해서는 방화벽(컴퓨팅)을 참조하십시오.유사한 이름의 개념은 방화벽을 참조하십시오.

블랙홀 방화벽은 블랙홀에 떨어지는 관측자가 사건의 지평선(또는 그 근처)에서 고에너지 양자를 만나는 가상의 현상이다."방화벽" 현상은 2012년 물리학자 아흐메드 알마이리, 도널드 마롤프, 조셉 폴친스키, 제임스 설리에[1] 의해 블랙홀 상호보완성의 명백한 불일치에 대한 가능한 해결책으로 제안되었다.이 제안은 AMPS [2]방화벽이라고 불리기도 합니다.이 방화벽은 2012년 논문 저자의 약어입니다.AMPS에 의해 지적된 잠재적인 불일치는 퍼즈볼 [3][4]제안에 찬성하는 주장을 사용한 Samir Mathur에 의해 이전에 지적되었다.이 모순을 해결하기 위해 방화벽을 사용하는 것은 여전히 논란의 여지가 있으며,[5] 역설의 해결책에 대해서는 물리학자들의 의견이 분분합니다.

동기부여의 역설

곡면 시공간에서의 양자장론에 따르면, 호킹 방사선의 단일 방출은 서로 얽힌 두 입자를 포함한다.나가는 입자는 빠져나와 호킹 방사선의 양자 형태로 방출됩니다. 유입입자는 블랙홀에 의해 삼켜집니다.블랙홀이 과거에 유한한 시간을 형성하여 미래에는 유한한 시간 내에 완전히 증발할 것이라고 가정합니다.그러면, 그것은 호킹 복사 안에 암호화되어 있는 한정된 양의 정보만을 방출할 것이다.페이지와 러킨의[6][7][8] 양자정보이론에서 나온 일반적인 주장에 따르면 증발의 반점을 넘은 오래된 블랙홀은 새로운 호킹 방사선이 오래된 호킹 방사선과 얽혀 있을 것이라고 한다.하지만, 새로운 호킹 방사선이 수평선 뒤에 있는 자유도와 얽혀야 하기 때문에, 이것은 모순을 만들어냅니다: "일처제의 얽힘"이라고 불리는 원리는 나가는 입자가 두 개의 독립된 시스템과 동시에 완전히 얽힐 수 없다는 것을 요구합니다; 하지만, 여기서 나가는 입자는 표현합니다.ars는 유입입자 및 독립적으로 과거 호킹 [5]방사선과 얽혀야 한다.

AMPS는 처음에 역설적인 현상을 해결하기 위해 물리학자들은 결국 세 가지 원칙 중 하나를 포기해야 할 수도 있다고 주장했다.아인슈타인의 동등성 원리, 단일성 또는 기존 양자장 이론.[9]그러나 일부일처제 역설의 추가적인 암묵적 가정은 국부적 가정이었다는 것이 현재 받아들여지고 있다.양자중력 이론은 정확한 국소성을 따르지 않아 [10][3]역설의 해법으로 이어진다는 것이 공통된 견해다.반면 일부 물리학자들은 이러한 국지적 위반이 역설을 [11]해결할 수 없다고 주장한다.

역설에 대한 "방화벽" 해결

어떤 과학자들은 그 얽힘이 들어오는 입자와 나가는 입자들 사이에서 어떻게든 즉시 깨져야 한다고 제안합니다.이 얽힘을 깨면 대량의 에너지가 방출되어 블랙홀 사건의 지평선에서 불타는 "블랙홀 방화벽"이 형성될 것입니다.이 결의안은 자유낙하를 빈 공간에 떠다니는 것과 구별할 수 없다는 아인슈타인의 동등성 원칙을 위반해야 한다.이 위반은 "터무니없는" 것으로 특징지어졌습니다; 이론 물리학자 라파엘 부소는 "방화벽은 빈 공간에 나타날 수 없고, 비어 있는 들판에 벽돌 벽이 갑자기 나타나서 여러분의 얼굴을 [5]때릴 수도 있습니다."라고 불평했습니다.

역설에 대한 비방화벽 해결

일부 과학자들은 방출된 입자와 이전의 호킹 복사 사이에 사실상 얽힘이 없다고 주장한다.이 결의안은 블랙홀 정보 손실을 요구할 것이며,[5] 이는 논란의 여지가 있는 단일성 위반이다.

Steve Giddings와 같은 다른 사람들은 양자장 이론을 수정하여 나가는 입자와 유입되는 입자가 분리되면서 얽힘이 점차 없어지고, 결과적으로 블랙홀 내에서 에너지가 점차적으로 방출되어 방화벽이 [5]없어질 것을 제안한다.

파파도디마스-라주 제안은[12][13][14][15] 블랙홀의 내부를 호킹 복사와 같은 자유도로 묘사했다고 가정했다.이것은 고 호킹의 방사선이 얽혀 있는 두 개의 시스템을 확인함으로써 일부일처제의 모순을 해결한다.이 제안에서는 이들 시스템이 동일하기 때문에 얽힘의 일부일처제와는 모순이 없다.유사한 노선을 따라, Juan Maldacena와 Leonard Susskind는 ER=EPR 제안서에서[16] 발신 입자와 유입 입자는 웜홀에 의해 어떻게든 연결되어 있으므로 독립적인 시스템이 아니라고 [17][18]제안했다.

퍼즈볼 사진은 '털이 없는' 진공 상태를 끈이 있는 양자 상태로 대체함으로써 딜레마를 해결하며, 따라서 방출되는 호킹 방사선을 블랙홀의 [19][20]형성 이력과 명시적으로 결합시킨다.

스티븐 호킹은 1월 2014년에 비공식 proposal[21]과infalling 문제고 퇴원해 있는"시수평선"과, 블랙 홀의 지평선을 교체하는 데 하지만, 몇몇 과학자들 정확히 무엇이 어떻게 제안 제안하기 것 혼란을 표현하였던 광범위한 주류 언론 보도를 받았다.sol모순을 [22]낳다.

특징과 검출

방화벽은 블랙홀의 이벤트 지평선에 존재하며 이벤트 지평선 밖의 관측자에게는 보이지 않을 것입니다.사건의 지평선을 통과해 블랙홀로 들어가는 [5]물질은 방화벽에서 임의로 뜨거운 '입자 소용돌이'에 의해 즉시 '바삭바삭하게 연소'됩니다.

두 블랙홀의 병합에서 방화벽(있는 경우)의 특성은 파동이 흐릿한 사건 수평선 근처에서 튕겨나갈 때 나가는 중력 방사선에 "메아리"로 표시를 남길 수 있다.물리학자들은 현재 방화벽의 좋은 물리적 모델을 가지고 있지 않기 때문에 이러한 에코의 예상 양은 이론적으로 불분명합니다.2016년 우주학자 니아예시 아프쇼르디와 다른 사람들은 LIGO에 [23]의해 검출된 최초의 블랙홀 합성의 데이터에 그러한 반향의 잠정적인 징후가 있다고 주장했다. 보다 최근의 연구는 데이터에 [24]그러한 반향에 대한 통계적으로 유의미한 증거가 없다고 주장했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Almheiri, Ahmed; Marolf, Donald; Polchinski, Joseph; Sully, James (11 February 2013). "Black holes: complementarity or firewalls?". Journal of High Energy Physics. 2013 (2): 62. arXiv:1207.3123. Bibcode:2013JHEP...02..062A. doi:10.1007/JHEP02(2013)062. S2CID 55581818.
  2. ^ Chowdhury, Borun D.; Puhm, Andrea (2013). "Decoherence and the fate of an infalling wave packet: Is Alice burning or fuzzing?". Physical Review D. 88 (6): 063509. arXiv:1208.2026. Bibcode:2013PhRvD..88f3509C. doi:10.1103/PhysRevD.88.063509. S2CID 3104184.
  3. ^ a b Raju, Suvrat (January 2022). "Lessons from the information paradox". Physics Reports. 943: 1–80. arXiv:2012.05770. Bibcode:2022PhR...943....1R. doi:10.1016/j.physrep.2021.10.001. S2CID 228083488.
  4. ^ Polchinski, Joseph (31 August 2017). "Memories of a Theoretical Physicist". arXiv:1708.09093 [physics.hist-ph].
  5. ^ a b c d e f Merali, Zeeya (2013). "Astrophysics: Fire in the hole!". Nature. 496 (7443): 20–23. Bibcode:2013Natur.496...20M. doi:10.1038/496020a. PMID 23552926. S2CID 4388169.
  6. ^ Page, Don N. (1993). "Information in black hole radiation". Phys. Rev. Lett. 71 (23): 3743–3746. arXiv:hep-th/9306083. Bibcode:1993PhRvL..71.3743P. doi:10.1103/PhysRevLett.71.3743. PMID 10055062. S2CID 9363821.
  7. ^ Page, Don N. (1993). "Average entropy of a subsystem". Phys. Rev. Lett. 71 (9): 1291–1294. arXiv:gr-qc/9305007. Bibcode:1993PhRvL..71.1291P. doi:10.1103/PhysRevLett.71.1291. PMID 10055503. S2CID 17058654.
  8. ^ Lubkin, Elihu (1 May 1978). "Entropy of an n‐system from its correlation with a k‐reservoir". Journal of Mathematical Physics. 19 (5): 1028–1031. Bibcode:1978JMP....19.1028L. doi:10.1063/1.523763.
  9. ^ Ouellette, Jennifer (21 December 2012). "Black Hole Firewalls Confound Theoretical Physicists". Scientific American. Retrieved 29 October 2013. 원래 Archived 2014-06-03은 2012년 12월 21일 Quanta의 Wayback Machine에서 발행되었습니다.
  10. ^ Almheiri, Ahmed; Hartman, Thomas; Maldacena, Juan; Shaghoulian, Edgar; Tajdini, Amirhossein (21 July 2021). "The entropy of Hawking radiation". Reviews of Modern Physics. 93 (3): 035002. arXiv:2006.06872. Bibcode:2021RvMP...93c5002A. doi:10.1103/RevModPhys.93.035002. S2CID 219635921.
  11. ^ Guo, Bin; Hughes, Marcel R. R.; Mathur, Samir D.; Mehta, Madhur (15 November 2021). "Contrasting the fuzzball and wormhole paradigms for black holes". arXiv:2111.05295 [hep-th].
  12. ^ Papadodimas, Kyriakos; Raju, Suvrat (October 2013). "An infalling observer in AdS/CFT". Journal of High Energy Physics. 2013 (10): 212. arXiv:1211.6767. Bibcode:2013JHEP...10..212P. doi:10.1007/JHEP10(2013)212. S2CID 53650802.
  13. ^ Papadodimas, Kyriakos; Raju, Suvrat (29 April 2014). "State-dependent bulk-boundary maps and black hole complementarity". Physical Review D. 89 (8): 086010. arXiv:1310.6335. Bibcode:2014PhRvD..89h6010P. doi:10.1103/PhysRevD.89.086010. S2CID 119118804.
  14. ^ Carroll, Sean (5 June 2013). "Firewalls, Burning Brightly". Preposterous Universe.
  15. ^ Karch, Andreas (21 October 2013). "What's Inside a Black Hole's Horizon?". Physics. American Physical Society. 6: 115. Bibcode:2013PhyOJ...6..115K. doi:10.1103/Physics.6.115. Retrieved 10 January 2022.
  16. ^ Maldacena, J.; Susskind, L. (2 September 2013). "Cool horizons for entangled black holes". Fortschritte der Physik. 61 (9): 781–811. arXiv:1306.0533. Bibcode:2013ForPh..61..781M. doi:10.1002/prop.201300020. S2CID 119115470.
  17. ^ Overbye, Dennis (12 August 2013). "A Black Hole Mystery Wrapped in a Firewall Paradox". New York Times. Retrieved 29 October 2013.
  18. ^ "The Firewall Paradox". New York Times. 12 August 2013. Retrieved 29 October 2013.
  19. ^ Mathur, Samir D. (2009). "The information paradox: A pedagogical introduction". Classical and Quantum Gravity. 26 (22): 224001. arXiv:0909.1038. Bibcode:2009CQGra..26v4001M. doi:10.1088/0264-9381/26/22/224001. S2CID 18878424.
  20. ^ Avery, Steven G.; Chowdhury, Borun D.; Puhm, Andrea (2013). "Unitarity and fuzzball complementarity: "Alice fuzzes but may not even know it!"". Journal of High Energy Physics. 2013 (9): 12. arXiv:1210.6996. Bibcode:2013JHEP...09..012A. doi:10.1007/JHEP09(2013)012. S2CID 118522176.
  21. ^ Hawking, Stephen (22 Jan 2014). "Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes". arXiv:1401.5761 [hep-th].
  22. ^ "Why some physicists aren't buying Hawking's new black hole theory". Christian Science Monitor. 29 January 2014. Retrieved 15 March 2014.
  23. ^ Mera;o, Zeeya (2016). "LIGO black hole echoes hint at general-relativity breakdown". Nature. 540. doi:10.1038/nature.2016.21135. S2CID 125931362.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  24. ^ Westerweck, Julian; Nielsen, Alex B.; Fischer-Birnholtz, Ofek; Cabero, Miriam; Capano, Collin; Dent, Thomas; Krishnan, Badri; Meadors, Grant; Nitz, Alexander H. (15 June 2018). "Low significance of evidence for black hole echoes in gravitational wave data". Physical Review D. 97 (12): 124037. arXiv:1712.09966. Bibcode:2018PhRvD..97l4037W. doi:10.1103/PhysRevD.97.124037.