Newfound Wormhole Allows Information to Escape Black Holes

1985年、Carl Saganが小説Contactを書いていたとき、彼は主人公のDr.Ellie Arrowayを地球から星Vegaに素早く輸送する必要がありました。 彼は彼女にブラックホールに入って光年離れたところを出させましたが、これが意味をなさないかどうかはわかりませんでした。 コーネル大学の天体物理学者でテレビスターは、カリフォルニア工科大学のブラックホールの専門家であるキップ-ソーン(今月初めにノーベル賞を受賞した)に相談した。 ソーンは、アローウェイがブラックホールを介してベガに行くことができないことを知っていた。 しかし、彼女はアルバート-アインシュタインの一般相対性理論と一致する別の種類の穴を利用するかもしれないことを彼に起こった:時空の遠い場所を結ぶトンネルまたは”ワームホール”。

最も単純な理論的なワームホールは、何かが通過する前にすぐに崩壊して消えますが、ソーンは、”無限に高度な”sf文明が、何かまたは誰かがそれを横断す 彼は、そのような文明が実際にはワームホールの喉を崩壊する傾向を打ち消す”エキゾチックな材料”で並べることができることを考え出しました。 物質は負のエネルギーを持っており、それは放射線を偏向させ、それ自体から離れて時空を反発させるでしょう。 サガンは接触でトリックを使用しました,詳細に入ることを避けるために、以前のにエキゾチックな材料の発明を帰します,失われた文明. 一方、それらの細目は、横断可能なワームホールとその理論的な意味を探求する年を過ごしたソーン、彼の学生や他の多くの物理学者を魅了しました。 彼らは、これらのワームホールがタイムマシンとして役立つことを発見し、タイムトラベルのパラドックス-エキゾチックな材料が自然界で禁止されていることの証拠を呼び起こした。

今、数十年後、横断可能なワームホールの新しい種が出現し、エキゾチックな材料がなく、物理学者がブラックホールについての不可解なパラドックスを解決するのを助ける可能性がいっぱいになった。 このパラドックスは、コンタクトの初期の草案を悩ませ、ソーンが最初に横断可能なワームホールを熟考するように導いた非常に問題です。 この情報の完全な消去は量子力学の規則を破り、近年、ブラックホールの内部は実際には存在しないと主張している専門家を困惑させています。

調査結果の突風は、開いたままにするためにエキゾチックな材料の挿入を必要としない最初の横断可能なワームホールを報告した論文で昨年始まり 代わりに、ハーバード大学のPing GaoとDaniel Jafferisとスタンフォード大学のAron Wallによると、ワームホールの喉の反発する負のエネルギーは、ワームホールの2つの口を形成するブラックホールのペアの間の特別な量子接続によって外部から生成することができます。 ブラックホールが正しい方法で接続されているとき、一つに投げられた何かがワームホールに沿って輝き、外の宇宙での特定のイベントに続いて、第二を出 注目すべきことに、Gao、Jafferis、Wallは、彼らのシナリオが量子暗号の鍵であり、実験室の実験で実証できる量子テレポーテーションと呼ばれるプロセスと数学的に等価であることに気づいた。

カリフォルニア工科大学のブラックホールと量子重力の専門家であるジョン-プレスキルは、新しいトラバーサブルワームホールは、ブラックホール情報のパラドックスとブラックホールの内部に影響を与えることで、驚きとして来ると言います。 “私が本当に好きなのは、観測者がブラックホールに入り、彼女が見たことを伝えるために逃げることができるということです。”これは、ブラックホールの内部が本当に存在することを示唆している、と彼は説明し、何が出てくる必要があります。

不可解な方程式

新しいワームホールの仕事は、2013年にJafferisが韓国で開催されたStrings conferenceで興味深い講演に出席したときに始まりました。 スピーカー,フアンMaldacena,プリンストンの高等研究のための研究所の物理学の教授,ニュージャージー州,最近結論していました,様々なヒントや引数に基づいて,”ER=EPR. つまり、時空の遠い点の間のワームホールは、アインシュタイン-ローゼンまたは”ER”ブリッジと呼ばれる最も単純なものは、アインシュタイン-ポドルスキー-ローゼンまたは”EPR”ペアとも呼ばれる絡み合った量子粒子と等価である(いくつかの定義が間違っているにもかかわらず)。 スタンフォード大学のマルダセナとレナード・サスキンドによって提起されたER=EPR予想は、一般相対性理論によって支配される時空幾何学を、アインシュタインが「遠くで不気味な行動」と呼んだ遠く離れた粒子間の瞬間的な量子接続に結びつけることによって、悪名高いブラックホール情報パラドックスの現代化を解決しようとした試みであった。”

パラドックスは、1974年以来、英国の物理学者スティーブン—ホーキングは、ブラックホールが蒸発することを決定したときに近づいている-ゆっくりと今”ホーキング放射 ホーキングは、この熱は完全にランダムであり、ブラックホールの内容に関する情報は含まれていないと計算した。 ブラックホールが存在から点滅するように、その中に入ったすべての宇宙の記録を行います。 これは量子論のバックボーンである”ユニタリティ”と呼ばれる原理に違反しています粒子が相互作用するにつれてそれらについての情報は失われることはなく、スクランブルされるだけであるということです宇宙の量子進化における時間の矢を逆転させると、物事が過去の正確な再創造に解読されるのを見るでしょう。

ほとんどの人は、情報がブラックホールを脱出しなければならないことを意味し、ユニタリティを信じています—しかし、どのように? 過去5年間で、何人かの理論家、特にカリフォルニア大学サンタバーバラ校のジョセフ・ポルチンスキーは、ブラックホールは内部が全くない空の殻であると主張している—エリー・アローウェイは、ブラックホールの出来事の地平線に当たったときに、「ファイアウォール」にぶつかり、再び放射するだろう。

多くの理論家は、ブラックホールの内部(そして彼らの地平線を越えて穏やかな遷移)を信じていますが、それらを理解するためには、内部にある情報の運命を発見しなければなりません。 これは、重力の働く量子理論、極端な重力が量子スケールで作用するブラックホールの内部で最も鋭い救済に入ってくる自然の量子と時空の記述の長量子重力接続は、Maldacena、および後のJafferisをER=EPRのアイデア、およびワームホールに導いたものです。

ER=EPRによってもたらされる時空間のトンネルと量子もつれとの間の暗黙の関係は、空間が本質的に量子もつれによって存在にステッチされるという最近の一般的な信念と共鳴した。 ワームホールは、時空をつなぎ合わせ、ブラックホール情報をブラックホールから抜け出すために果たす役割を持っていたようですが、これはどのように機能す JafferisがMaldacenaが彼の不可解な方程式とその証拠について話すのを聞いたとき、彼は標準的なERワームホールが不安定で横断不可能であることを知っていました。 しかし、彼はMaldacenaの二重性がThorneや他の人が数十年前に遊んだもののような横断可能なワームホールにとって何を意味するのか疑問に思っていました。 韓国の話の3年後、Jafferisと彼の協力者GaoとWallは彼らの答えを発表しました。 この研究は、標準的なワームホールと絡み合った粒子のペアではなく、横断可能なワームホールと量子テレポーテーション(1993年に発見されたプロトコル)を同一視することによってER=EPRの考え方を拡張している。

MaldacenaがGao、Jafferis、Wallの論文を読んだとき、”私はそれを本当に素晴らしいアイデアと見なしました。 Maldacenaと2人の共同研究者、Douglas StanfordとZhenbin Yangは、すぐにブラックホール情報パラドックスのための新しいワームホールの影響を探索し始めました。 スタンフォード大学のSusskindとYing Zhaoは、7月にワームホールのテレポーテーションについての論文を発表しました。 ワームホールは、”テレポーテーションがどのように起こるかについて興味深い幾何学的画像を与える”とMaldacenaは語った。 “メッセージは実際にワームホールを通過します。”

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