[论文解读] 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 1

一句话总结

本文提出，即使经典能量和电荷分布表明应形成黑洞，黑洞也并非从明确的量子态形成。相反，通过量子简并态的平均所得到的经典极限，导致量子相干性丧失，时空及其因果结构显现，最终形成黑洞，从而通过弦理论中的D-膜机制解决了信息悖论。

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

研究动机与目标

• 利用D-膜与黑洞物理之间最近的联系，解决黑洞信息丢失难题。
• 解释为何尽管经典预测存在，明确的量子态仍无法产生黑洞。
• 阐明通过经典极限，从量子简并中涌现出时空与因果结构的机制。
• 调和弦理论与量子引力中的黑洞热力学及幺正性。

提出的方法

• 利用最近的D-膜构造，在弦理论中模拟黑洞微观态。
• 分析经典极限作为对量子简并态的平均，以解释量子相干性的丧失。
• 应用弦对偶性和统计力学框架，推导宏观黑洞行为。
• 证明只有在经典极限下，具有因果性质的时空才会出现，而非源自纯粹的量子态。
• 利用D-膜熵与贝肯斯坦-霍金熵之间的对应关系验证该模型。
• 确立信息在完整量子态中得以保存，表观丢失源于粗粒化。

实验结果

研究问题

• RQ1 黑洞形成如何与量子引力中的幺正性保持一致？
• RQ2 为何尽管经典预期存在，明确的量子态仍无法导致黑洞形成？
• RQ3 量子简并性在时空与因果结构的涌现中起什么作用？
• RQ4 D-膜系统如何解决黑洞物理中的信息丢失悖论？
• RQ5 从量子相干性到经典时空的转变背后的作用机制是什么？

主要发现

• 即使经典能量和电荷分布表明应形成黑洞，明确的量子态也不会导致黑洞形成。
• 经典极限——源自对量子简并态的平均——是导致量子相干性丧失的原因。
• 具有因果性质的时空仅在经典极限下出现，而非源自基本的量子态。
• 信息丢失悖论得以解决，因为幺正性在量子层面得以保持，表观丢失源于粗粒化。
• D-膜系统提供了与贝肯斯坦-霍金公式一致的黑洞熵的微观一致实现。
• 黑洞行为的出现并非基本的，而是源于经典极限下集体量子效应的涌现。