スティーブン・ホーキングの有名なブラックホールのパラドックスがついに解決されるかもしれません

スティーブン・ホーキングの有名なパラドックスに対する新しい解決策は、ブラック ホールから放出される「ホーキング放射」が最終的に情報を運ぶことができる可能性があることを示唆しています。

物理学者スティーブン・ホーキングの最も有名なパラドックスの 1 つがついに解決される可能性があります。ブラック ホールは、実際には、それらを作成した大質量星に関する情報に依存している可能性があることが、新しい研究によって示されています。

この情報は、口語的には「量子ヘア」として知られるブラック ホールの周囲の放射に潜んでいる可能性があり、理論的には、これらのブラック ホールの起源を再確認するために取得できる可能性があることを研究は示唆しています。

これらの調査結果は、3 月 6 日にジャーナルPhysics Letters Bに掲載されました。(新しいタブで開きます)、ホーキング博士が晩年に取り組んでいた厄介な問題を最終的に解決するかもしれません。

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ホーキング博士の研究によると、放射はブラック ホールから熱エネルギーの形でゆっくりと「漏れ」、「ホーキング放射」として知られるようになりました。しかし、その熱的性質のために、この放射線は情報を運ぶことができません。つまり、ブラック ホールが蒸発するにつれて、ブラック ホールを作成した星に関するすべての情報が系統的に破壊されます。これは、情報を破壊することはできず、オブジェクトの最終状態から初期状態の手がかりが得られるという量子力学の法則に反しています。この問題は何十年にもわたって宇宙論者を悩ませてきたもので、「ホーキング情報のパラドックス」として知られています。

「[この研究は]パラドックスの棺桶の最後の釘です。なぜなら、情報が崩壊するブラックホールから逃れる正確な物理現象を理解したからです」と主任研究著者のXavier Calmetは述べています(新しいタブで開きます)、サセックス大学の物理学教授は、ライブサイエンスに電子メールで語った. 彼は、ホーキング放射を「非熱的」にし、ブラックホールの最終的な運命から離れて情報を運ぶことができるようにする修正を提案しています.

1989 年、物理学者のスティーブン ホーキング博士。(画像クレジット: Jean-Regis Rouston/Roger Viollet via Getty Images)

ブラックホール問題

ブラック ホールは非常に巨大な天体であり、その重力から逃れられるものは何もなく、光でさえありません。それらは、巨大な星が燃料を使い果たし、崩壊したときに形成されます。

古典物理学では、ブラック ホールは「非常に単純な物体」であるとカルメットは述べています。「非常に単純なので、質量、角運動量、電荷の 3 つの数値で特徴付けることができます。」

有名な物理学者のジョン ウィーラーは、「ブラック ホールには毛がない」と言って、この際立った特徴の欠如を説明しました。しかし、最終的なブラックホールは非常に単純ですが、それを生み出した元の星は複雑な天体物理学的物体であり、陽子、電子、中性子の複雑な混合物で構成されており、化学組成を構築する要素を形成しています.その星の。

ブラック ホールにはかつての星の「記憶」はありませんが、量子物理学の法則によれば、情報は宇宙から簡単に消去することはできません。1976 年、ホーキング博士は、この情報が外部宇宙から遮断されたブラック ホール内に無期限に存在することはできないことを示すことで、この宇宙軟膏にハエを導入しました。量子力学の法則をブラック ホールに適用して、ホーキングは、後にホーキング放射と呼ばれる一種の熱放射を放出することを示唆しました。膨大な時間をかけて、この放射の漏れによりブラック ホールが完全に蒸発し、真空だけが残ります。このようにして、情報は取り返しのつかないほど失われます。

「しかし、これは、このブラックホールの「生命」の映画が巻き戻される可能性があると仮定する量子物理学によって許可されていません」とカルメットは言いました. 「放射線から始めて、元のブラックホールを再構築し、最終的に星を再構築できるはずです。」

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ブラックホールの「毛」を見つける

同僚のスティーブ・シューと共に(新しいタブで開きます)ミシガン州立大学の理論物理学の教授であるカルメットは、2021 年からホーキングのパラドックスを解明するために取り組んできました。2022 年 3 月に発表された以前の研究で、チームは、ブラック ホールには実際に「量子ヘア」があり、それを取り巻く重力場に固有の量子痕跡の形をしていると主張しました。

彼らの新しい研究では、チームはホーキングの1976年の計算を再評価しましたが、今回は「量子重力」の影響を説明しました - 量子力学の原理による重力の記述 - ホーキングがしなかった何か.

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「これらの量子重力補正は非常に小さいですが、ブラック ホールの蒸発には非常に重要です」と Calmet 氏は述べています。「これらの効果が、ホーキング放射を非熱的にするような方法で変更することを示すことができました。言い換えれば、量子重力を考慮に入れると、放射線は情報を含むことができます。」

Calmetand Hsuの以前の研究で示唆された量子ヘアは抽象的な数学的概念でしたが、チームは現在、情報がホーキング放射を介してブラックホールから逃れる正確な物理現象と、それが外部の観測者によってどのように取り出されるかを特定しました. ホーキング放射を測定するのに十分な感度の機器が必要になるため、これは現在不可能です。これは現在純粋に理論的なものです。

現在のところ、天体物理学者が研究者が提案する効果を測定する実際の方法はありません。それは非常に小さいためです. 代わりに、彼は、この理論を発展させる 1 つの方法は、地球上の実験室でブラック ホールのシミュレーションを研究することであると示唆しています。チームのホーキング放射とブラック ホールの数学的モデリングは、これらのシミュレーションで非常に貴重であることが証明される可能性があります。

（リンク：https://www.livescience.com/stephen-hawkings-famous-black-hole-paradox-may-finally-have-a-solution）