[논문 리뷰] Black Hole Horizons as Patternless Binary Messages and Markers of Dimensionality

Szymon Łukaszyk|arXiv (Cornell University)|2019. 10. 14.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 26

한 줄 요약

이 논문은 블랙홀 사건의 지평선이 최대 샤논 엔트로피를 가진 패턴이 없는 이진 메시지로 기능하며, 시공간 차원성을 표시하는 허프로틱 스크린으로 기능한다고 제안한다. 변분 잠재력과 관성 잠재력을 도입함으로써, 정보 이론을 통해 블랙홀 열역학을 재해석하며, 플랑크 척도의 디제너레이션과 비평형 열역학 조건을 통해 블랙홀 정보 역설을 해결한다.

ABSTRACT

This study aims to reconcile quantum theory with the universality of the speed of light in vacuum and its implications on relativity through an information-theoretic approach. We introduce the concepts of a holographic sphere and variational potential. Entropy variation expressed in terms of the information capacity of this sphere results in the concept of binary potential in units of negative, squared speed of light in vacuum. Accordingly, the event horizon is a fundamental holographic sphere in thermodynamic equilibrium with only one exterior side: a noncompressible binary message that maximizes Shannon entropy. Therefore, the Jordan-Brouwer separation theorem and generalized Stokes theorem do not hold for black holes. We introduce the concept of inertial potential and demonstrate its equivalence to the variational potential, which ensures that any inertial acceleration represents a nonequilibrium thermodynamic condition. We introduce the concept of the complementary time period and relate it with the classical time period through integral powers of the imaginary unit to formulate the notions of unobservable velocity and acceleration, which are perpendicular and tangential to the holographic sphere, respectively, and bound with the observable velocity and acceleration based on Pythagorean relations. We further discuss certain dynamics scenarios between the two masses. The concept of black hole informationless emission is introduced as a complement to informationless Bekenstein absorption and extended to arbitrary wavelengths. Black hole quantum statistics with degeneracy interpreted as the number of Planck areas on the event horizon are discussed. The study concludes that holographic screens and equipotential surfaces are spherical equivalents, and every observer is a sphere in nonequilibrium thermodynamic condition. Lastly, we propose a solution to the black hole information paradox.

연구 동기 및 목표

• 정보 이론 원리를 사용하여 양자역학을 빛의 보편적 속도와 상대론적 불변성과 통합한다.
• 블랙홀의 지평선이 열역학적 평형 상태에 있으며 최대 엔트로피를 가진 기본적인 허프로틱 구로 설정한다.
• 지평선을 정보가 없는 이진 메시지로 모델링하여 블랙홀 정보 역설을 해결한다.
• 관성 잠재력과 변분 잠재력을 동일시함으로써 가속도를 비평형 열역학과 연결한다.
• 허수 단위의 거듭제곱을 통해 보조적인 시간 주기와 관측할 수 없는 속도를 도입하며, 관측 가능한 역학과 연결한다.

제안 방법

• 허프로틱 구를 외부가 하나뿐인 열역학적 경계로 도입하여, 압축 불가능한 이진 메시지를 나타낸다.
• 정보 용량의 엔트로피 변화로부터 유도된 음의 제곱된 빛의 속도 단위로 이진 잠재력을 정의한다.
• 조르당-브라우어 분리 정리와 일반화된 스토크스 정리를 적용하여, 블랙홀에 대해 그들이 실패함을 보여준다.
• 관성 잠재력을 도입하고, 변분 잠재력과의 동치성을 입증함으로써 가속도를 비평형 열역학과 연결한다.
• 허수 단위의 정수 거듭제곱을 사용하여 고전적 시간 주기와 보조 시간 주기를 연결하고, 관측할 수 없는 속도와 가속도를 정의한다.
• 피타고라스 관계를 적용하여 관측 가능한 성분과 관측할 수 없는 성분 간의 속도와 가속도를 연결한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블랙홀의 지평선은 어떻게 패턴이 없는 이진 메시지로 해석될 수 있으며, 최대 샤논 엔트로피를 가질 수 있는가?
• RQ2 이 정보 이론적 프레임워크 하에서 조르당-브라우어 정리와 일반화된 스토크스 정리는 블랙홀에 대해 어떻게 실패하는가?
• RQ3 관성 잠재력은 변분 잠재력과 어떻게 동일한가, 그리고 이는 비평형 열역학에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 허수 단위의 거듭제곱을 통해 관측할 수 없는 속도와 가속도는 어떻게 정의되며, 관측 가능한 역학과 어떻게 관련되는가?
• RQ5 정보가 없는 방출 개념은 어떻게 블랙홀 정보 역설을 해결하는가?

주요 결과

• 사건의 지평선은 열역학적 평형 상태에 있는 허프로틱 구로 기능하며, 최대 샤논 엔트로피를 가진 압축 불가능한 이진 메시지만을 인코딩한다.
• 이진 잠재력은 정보 용량의 엔트로피 변화로부터 유도된 음의 제곱된 빛의 속도 단위로 정량화된다.
• 조르당-브라우어 정리와 일반화된 스토크스 정리는 블랙홀에 대해 적용되지 않으며, 내부가 없고 지평선이 한쪽 면만을 가진 경계이기 때문이다.
• 관성 잠재력은 수학적으로 변분 잠재력과 동일하며, 모든 관성 가속도가 비평형 열역학 상태를 의미함을 확인한다.
• 보조 시간 주기는 허수 단위의 정수 거듭제곱을 통해 고전적 주기와 연결되며, 각각 허프로틱 구에 수직이고 탄성 방향의 관측할 수 없는 속도와 가속도를 정의한다.
• 블랙홀 양자 통계는 사건의 지평선 상의 플랑크 면적의 수와 동일한 디제너레이션으로부터 유도되며, 베켄슈타인 흡수와 보완적인 정보가 없는 방출을 지지한다.