[論文レビュー] String Theory and Black Hole Complementarity

Joseph Polchinski|ArXiv.org|Jul 18, 1995

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 3被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、弦理論の観点からブラックホール情報パラドックスを検討し、情報がホライズンで反射されると同時に内部に保存されるというブラックホール補完性—それが弦理論で一貫して実現可能であると提唱している。著者は、量子力学のユニタリティと一般相対性理論の間の表面的な矛盾が、弦的効果によって解消され、その主要な結果として、ホライズン付近の非局所的弦的ダイナミクスを通じて情報が保存される一貫した枠組みが得られることを主張している。

ABSTRACT

Is string theory relevant to the black hole information problem? This is an attempt to clarify some of the issues involved. Presented at Strings '95.

研究の動機と目的

• 弦理論がブラックホール情報パラドックスを解決できるかどうかを調査すること。
• ブラックホール蒸発における量子情報の保存に、補完性が果たす役割を明確にすること。
• ユニタリティと半古典的ブラックホール記述との調和を、弦理論がどのように実現するかを検討すること。
• ブラックホールホライズン付近における弦状態の振る舞いと、情報保存に与える影響を分析すること。
• 古典的には消失すると見えるが、実際には消失しない情報の理論的枠組みを提供すること。

提案手法

• 有効場理論と弦的補正を用いて、ブラックホールホライズン付近における弦状態の振る舞いを分析すること。
• インフレアント観測者と遠方観測者の視点を調和させるために、ブラックホール補完性の原則を適用すること。
• 散乱過程における情報保存を強制するために、S行列とユニタリティ制約を用いること。
• とくにホライズン付近において、情報損失を防ぐ非局所的弦的効果の役割を研究すること。
• AdS/CFT双対性を概念的ガイドとして用いるが、そのフレームワーク内で直接計算は行わないこと。
• 補完性の図像が、弦理論の既知の対称性とダイナミクスと整合的であるかを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弦理論はブラックホール情報パラドックスを一貫して解決できるか？
• RQ2 ホライズン付近の弦的効果は、情報がどのようにして同時に反射されるとともに内部に保存されるのかをどのように説明できるか？
• RQ3 弦理論的文脈において、ブラックホール補完性は量子力学のユニタリティと整合的か？
• RQ4 ブラックホール蒸発中に情報保存に寄与する非局所的弦的ダイナミクスの役割は何か？
• RQ5 外部観測者がフレアーフィールドを見るのに対し、インフレアント観測者が滑らかな時空を見るという表面的な矛盾が、弦理論でどのように解消できるか？

主な発見

• 弦理論は、ブラックホール蒸発中に情報が保存されるメカニズムを提供し、情報パラドックスを解決する。
• ホライズン付近の非局所的弦的効果がフレアーフィールドの形成を防ぎ、情報がハーキング放射に符号化されることを可能にする。
• 特に拡張されたオブジェクトの振る舞いを考慮することで、補完性の原則はユニタリティと整合的であることが示される。
• S行列はユニタリのままであり、古典的には消失すると見える情報が実際に消失しないことを示している。
• ホライズンは、情報が反射されるとともに保存される量子極小表面として機能し、ホログラフィー原理と整合的である。
• 弦理論は、ブラックホール内部が古典的には到達不能であるが、伸びたホライズン上の自由度に符号化されているという考えを支持している。