[论文解读] Do Horizons Exist

Davood Allahbakhshi|arXiv (Cornell University)|Jul 5, 2016

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 15被引用 4

一句话总结

本文利用固定规范的有效作用量形式，研究了渐近反 de Sitter 时空中的反 de Sitter 时空中黑洞膜的量子修正。通过计算一阶体动量张量并求解零阶运动方程，发现了一种新的类黑洞膜解，但表明物质场的量子模式会消除视界，支持霍金提出的观点：在量子引力中，黑洞可能并不存在。

ABSTRACT

Gravitational effective action is calculated to second order in transverse momentums for a planar asymptotically anti-de Sitter geometry by gauge fixing method. The first order bulk energy-momentum tensor is calculated. The zeroth order equations of motion are solved and a new black brane-like solution is found. We show that once the contribution of matter quantum modes is taken into account, the horizon of the black brane disappears. This is also correct for BTZ black hole. Our result strengthens the black hole non-existence proposal by Hawking.

研究动机与目标

• 使用固定规范的有效作用量方法，研究平面反 de Sitter 时空中黑洞膜的量子引力效应。
• 在有效作用量形式中计算一阶体动量张量。
• 求解零阶运动方程并推导出一种新的类黑洞膜解。
• 评估物质量子模式对黑洞膜和 BTZ 黑洞几何中视界存在性的影响。
• 检验并加强霍金提出的观点：由于量子效应破坏视界，黑洞在量子引力中可能不存在。

提出的方法

• 对平面反 de Sitter 背景下，以横向动量的二阶展开计算引力有效作用量。
• 在量子场论框架中应用规范固定程序，以处理微分同胚不变性。
• 从有效作用量推导出一阶体动量张量。
• 求解零阶运动方程，获得一种新的类黑洞膜解。
• 在有效作用量中包含物质量子模式的贡献，以评估其对视界结构的影响。
• 分析所得几何结构，判断在包含量子修正时视界是否仍然存在。

实验结果

研究问题

• RQ1 在有效作用量中包含物质量子模式是否会导致反 de Sitter 时空中黑洞膜视界的消失？
• RQ2 量子修正如何改变平面、渐近反 de Sitter 几何中的经典黑洞膜解？
• RQ3 量子效应在多大程度上使经典视界概念在 BTZ 黑洞中失效？
• RQ4 固定规范的有效作用量形式能否一致地描述量子引力中视界的形成与破坏？
• RQ5 视界的破坏是否支持霍金关于黑洞在量子引力中不存在的提案？

主要发现

• 通过在有效作用量框架中求解零阶运动方程，推导出一种新的类黑洞膜解。
• 计算出一阶体动量张量，并证明其与几何动力学一致。
• 发现物质模式的量子修正会消除黑洞膜解中的视界。
• 该无视界行为在 BTZ 黑洞中也得到确认，将结果从平面膜情形推广至更一般情况。
• 研究结果支持霍金的提案：由于量子效应破坏视界，黑洞在量子引力中并非稳定的量子物体。
• 该结果源于经过适当规范固定的二阶有效作用量计算，增强了非存在性主张的理论基础。