[論文レビュー] A string piloted understanding of black hole loss of quantum coherence

D. Amati|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 1997

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、古典的エネルギーおよび電荷分布がそれらを示唆しているにもかかわらず、ブラックホールが明確な量子状態から形成されないことを提案する。代わりに、量子デゲネラシー状態の平均化から生じる古典的極限が、量子コherenceの喪失、因果的構造を持つ時空の出現、そして最終的にブラックホールの形成をもたらし、ストリング理論的Dブレーン機構を通じて情報パラドックスを解決する。

ABSTRACT

On the basis of recently discovered connections between D-branes and black holes I will show the emergence of a consistent solution of the information puzzle. The bottom line will be that a welldefined quantum state does not give rise to a black hole even if the apparent distribution of energy, momenta, charges, etc. would predict one on classical grounds. It is the classical limit with its average over quantum degenerate states that provides- on the same token- the loss of quantum coherence, the emergence of a space time description with causal properties and thus the formation of a black hole. Many extraordinary coincidences between string theory and black hole physics have been recently uncovered and different opinions have been advanced on how these coincidences may “explain “ or “solve “ the well-known information loss puzzle. The original idea

研究の動機と目的

• Dブレーンとブラックホール物理学の最新の関係を用いて、量子重力におけるブラックホール情報消失パズルを解明すること。
• 古典的予測がそれらを示唆しているにもかかわらず、明確な量子状態がブラックホールを生じさせない理由を説明すること。
• 古典的極限による量子デゲネラシーから時空および因果的構造がどのように出現するかを明確にすること。
• ストリング理論が量子重力におけるブラックホール熱力学およびユニタリティをいかに統合するかを明らかにすること。

提案手法

• ストリング理論におけるブラックホールの微視的状態をモデル化するために、最近のDブレーン構成を用いる。
• 量子デゲネラシー状態の平均化としての古典的極限を分析し、量子コherenceの喪失を説明する。
• ストリング双対性および統計力学の枠組みを適用して、巨視的ブラックホール行動を導出する。
• 因果的構造を持つ時空は、純粋な量子状態からではなく、古典的極限でのみ出現することを示す。
• DブレーンのエントロピーとBekenstein-Hawkingエントロピーの対応関係を用いて、モデルを検証する。
• 情報は完全な量子状態では保存され、見かけ上の消失は粗粒度化に起因することを確立する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子重力におけるユニタリティと整合するブラックホール形成はどのように可能か？
• RQ2 古典的予測がそれらを示唆しているにもかかわらず、明確な量子状態がブラックホールを生じさせないのはなぜか？
• RQ3 量子デゲネラシーが時空および因果的構造の出現に果たす役割は何か？
• RQ4 Dブレーン系はブラックホール物理学における情報消失パラドックスをどのように解決するか？
• RQ5 ブラックホール形成において、量子コherenceから古典的時空への移行を規定するメカニズムは何か？

主な発見

• 古典的エネルギーおよび電荷分布がそれらを示唆しているにもかかわらず、明確な量子状態はブラックホールを生じさせない。
• 古典的極限は、量子デゲネラシー状態の平均化から生じ、これが量子コherenceの喪失を引き起こす。
• 因果的性質を持つ時空は、基本的な量子状態からではなく、古典的極限でのみ出現する。
• 情報消失パラドックスは、量子レベルでのユニタリティが保たれ、見かけ上の消失が粗粒度化に起因するため、解決される。
• Dブレーン系は、Bekenstein-Hawking式と一致するブラックホールエントロピーの一貫した微視的実現を提供する。
• ブラックホール行動の出現は根本的ではなく、古典的極限における集団的量子効果に起因する。