[论文解读] Initial Condition Model from Imaginary Part of Action and the Information Loss

H. B. Nielsen|arXiv (Cornell University)|Nov 19, 2009

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 16被引用 8

一句话总结

本文提出通过‘作用量的虚部’模型解决黑洞信息丢失问题，该模型在奇点附近自然引入未来边界条件——类似于向后因果——从而实现信息丢失问题的因果性解决。通过将此模型与霍罗维茨和马尔达塞纳基于奇点的边界条件相联系，该理论预测了罕见的‘奇迹’或‘反奇迹’现象，例如Higgs玻色子产生实验（如SSC、LHC）的取消，这是由于最小化虚作用量所致，从而通过非局域的、指向未来的约束实现信息丢失问题的因果化解。

ABSTRACT

We review slightly a work by Horowitz and Maldecena solving the information loss problem for black holes by having inside the blackhole - near to the singularity - a boundary condition, as e.g the no boundary proposal by Hartle and Hawking. Here we propose to make this boundary condition come out of our imaginary action model (together with Masao Ninomiya). This model naturally begins effectively to set up boundaries - whether it be in future or past! - especially strongly whenever we reach to high energy physics regimes, such as near the black hole singularity, or in Higgs producing machines as LHC or SSC. In such cases one can say our model predicts miracles. The point is that you may say that the information loss problem, unless you solve it in other ways, call for such a violation of time causality as in our imaginary action model!

研究动机与目标

• 通过在奇点附近引入指向未来的边界条件，解决黑洞信息丢失问题。
• 表明此类边界条件可自然地从高能区作用量的虚部产生。
• 论证向后因果——尽管看似奇迹——若发生频率稀少且受经典运动方程约束，则是可行的。
• 将该模型与Higgs玻色子产生实验中的现象学异常（如SSC、LHC的关闭）联系起来，作为该机制的证据。
• 通过证明在正常条件下向后因果效应被抑制，捍卫该模型与观测物理的一致性。

提出的方法

• 该模型使用作用量的虚部 $ S_I $ 作为物理历史的选择标准，偏好最小化 $ S_I $ 的历史。
• 它提出高能过程——如LHC或SSC中的Higgs产生——会显著增加 $ S_I $，从而使此类历史更不可能发生。
• 该模型将奇点区域视为未来边界条件的来源，灵感来自霍罗维茨与马尔达塞纳的提议以及哈特勒-霍金的无边界条件。
• 它引入了未来约束（如奇点条件）可将下落物质与霍金辐射相关联，从而恢复幺正性。
• 它将实验挫折（如SSC的取消或LHC的早期关闭）解释为‘反奇迹’，这些现象抑制了 $ S_I $，从而证实了该模型的预测。
• 它认为经典运动方程施加了强约束，将向后因果的发生频率限制在与日常经验一致的范围内。

实验结果

研究问题

• RQ1 霍罗维茨与马尔达塞纳所提出的在奇点处引入未来边界条件，是否能解决黑洞信息丢失问题？
• RQ2 作用量的虚部 $ S_I $ 如何作为动力学原理，用于选择物理历史并抑制某些高能过程？
• RQ3 为何Higgs玻色子产生实验（如SSC和LHC）表现出异常（如取消、延迟），这些现象能否由 $ S_I $ 的基本约束来解释？
• RQ4 该虚作用量模型在高能区如何自然产生向后因果或‘奇迹’现象，而不会违反低能观测？
• RQ5 一个具有未来边界条件的理论，如何能与日常物理的局域性和因果性保持一致？

主要发现

• 该模型预测，在SSC和LHC等加速器中产生Higgs玻色子会增加作用量的虚部 $ S_I $，使得在选择原则下此类历史更不可能发生。
• SSC的取消和LHC的早期关闭被解释为‘反奇迹’，这些现象抑制了 $ S_I $，从而证实了该模型的预测。
• 该模型通过奇点处的未来边界条件，解释了下落物质与霍金辐射之间的关联，从而恢复了幺正性。
• 在奇点附近或对撞机中发生的高能过程（如Higgs产生）会强烈触发 $ S_I $ 的响应，导致此类事件自然受到抑制。
• 该模型表明，只要发生频率稀少，向后因果是可行的，因为经典运动方程将此类效应的发生频率限制在与观测物理一致的范围内。
• 非零虚作用量分量的存在意味着宇宙历史不仅由初始条件选择，也由未来约束选择，尤其是在极端高能区域。