¿Podrían las ondas gravitacionales tener una gran entropía en la gravedad cuántica?

La pregunta es amplia y todavía no sabemos qué es la gravedad cuántica. Pero déjame ser más específico.

En la pregunta (en este sitio, ver más abajo) sobre si las ondas gravitacionales tienen entropía, las respuestas fueron que sí, pero típicamente una pequeña cantidad, o quizás ninguna en absoluto cuando se trata de una solución de las ecuaciones de Einstein. Muchas gracias por las respuestas a Peter Diehr, Lawrence Crowell y wetsavannaanimal-aka-rod-vance.

Ver: ¿Las ondas gravitacionales tienen entropía?

Sin embargo, la discusión estaba en el ámbito de la Relatividad General (GR) clásica, sin efectos cuánticos. La pregunta excluyó también los efectos del tipo de radiación de Hawking. La pregunta aquí es si los resultados son diferentes si tenemos en cuenta la gravedad cuántica (no solo los campos cuánticos en la gravedad clásica)

En GR clásico se pensaba que los agujeros negros no tienen entropía, o muy poca, debido al teorema del no-hair. Las ondas gravitacionales, clásicamente, que interactúan muy débilmente con la materia (como cualquier campo gravitatorio), se termalizarían muy lentamente y, por lo tanto, adquirirían poca aleatoriedad para tener mucha entropía (usando una medida de entropía de Shannon o de mecánica estadística, o eso parece en la intuición/física). jardines). Los grados de libertad que las ondas gravitacionales podrían tener estadísticamente, por ejemplo, para la radiación gravitatoria emitida por los agujeros negros fusionados (BH), y detectados en 2015 por LIGO, no son obvios, pero clásicamente no parece mucho. Las ondas parecen estar bastante bien definidas (incluso si no calculamos en todos los órdenes) por los dos parámetros de los agujeros negros.

La pregunta es si lo mismo sería cierto teniendo en cuenta el efecto cuántico. Esta pregunta fue sugerida en esa otra pregunta, por wetsavannaanimal-aka-rod-vance.

Aunque la termodinámica de BH (es decir, la entropía final >= entropía inicial y las ecuaciones de entropía/masa/área de BH) se sostienen consistentemente (a partir de los datos observados y las deducciones), es interesante que las 3 masas solares, que cuando formaban parte del BH contribuyó a una medida máxima de entropía, después de que la radiación parece estar contribuyendo mucho menos. Por supuesto, la entropía total es aún mayor, por lo que no se violó la física. Posiblemente, alguna cantidad de entropía podría estar involucrada en el momento angular de las ondas gravitacionales (algunas deben haber sido irradiadas), pero nuevamente parece haber sido un proceso bastante determinista, no está claro de dónde podría provenir mucha aleatoriedad.

Entonces, la pregunta es, ¿podría la entropía ser muy diferente al tener en cuenta la gravedad cuántica?

Una posible opción podría ser si hay algo que pueda concluirse a partir de la correspondencia AdS/QFT y la conjetura holográfica, o un cálculo a partir de ella. -- esto fue sugerido claramente por wetsavannaanimal-aka-rod-vance en sus comentarios, pero la redacción (y cualquier malentendido) es mía

¿O de alguna manera el fuerte campo gravitacional que creó las ondas gravitatorias durante la fusión (las 3 fases, principalmente en la región del campo fuerte) realmente necesitaría incluir sus efectos en los campos de gravedad cuántica (pero aún no estamos en la escala Planckiana, entonces Probablemente no)?

Si esa radiación gravitacional se enfocó de alguna manera y una gran parte fue absorbida por un BH más grande (de modo que tenga una lambda significativamente más pequeña que el tamaño del BH más grande y la sección transversal sea mayor (hay artículos sobre la absorción de radiación gravitatoria por un BH , muy lambda y dependiente de la geometría, también espín, pero incluso ningún espín absorberá), la entropía (y el área) de BH tendría que crecer debido a la masa-energía de la onda gravitacional absorbida. Eso ciertamente proporciona un máximo a la entropía que el La onda gravitacional puede transportar (fácil, lo mismo que un BH con su masa), pero no proporciona un mínimo.

¿Hay algo que se pueda concluir o sugerir con nuestra comprensión actual de la gravedad cuántica y/o la física en general?

Puede calcular la entropía de la onda gravitacional a partir de su forma de onda y es minúscula. Creo que está confundiendo la capacidad de canal potencial de las ondas gravitacionales, que es tan grande como la capacidad de canal de las ondas electromagnéticas, con el contenido real, que es pequeño. Nadie niega que uno podría, teóricamente, construir un enrutador wifi interestelar basado en la gravedad. Es que en la práctica uno no puede y la naturaleza no. Para ir con Gertrude Stein: "Aburrido es aburrido es aburrido".
I@CuriousOne que ya se preguntó y resolvió en la pregunta a la que se hace referencia. Podrías haber mirado. Esa no era la pregunta, la pregunta es si incluir la gravedad cuántica en el pensamiento hace alguna diferencia. Como dije, no lo parece, pero ¿sabemos y cuál es el argumento o la razón? Absolutamente NO se trata de la capacidad del canal.
Sí, si cuantificas una onda clásica, pierdes el posible contenido de información porque no puedes reducir el ruido de forma arbitraria. En algún momento llegas al límite cuántico. Esa también es una idea trivial del electromagnetismo que se transfiere muy bien a las ondas gravitacionales. ¿Puedo hacer una sugerencia? Deja de tratar todo lo que tiene gravedad como algo especial. No es especial, en absoluto, y todo lo que sabe sobre las ondas de EM se transfiere bien, suponiendo que sepa cómo funciona esto para las ondas EM.
Su sugerencia no es aceptada, es incorrecta como un hecho. Hay diferencia entre la gravedad exacta no lineal (clásicamente) y EM. Sus teorías cuánticas tampoco son las mismas, como puede leer en algún lugar, ya que la gravedad no se puede volver a normalizar. De todos modos, esto ahora probablemente esté más allá de lo que estos comentarios están destinados.
No existe una teoría cuántica de la gravedad y las ondas gravitacionales, por el momento, son una construcción puramente clásica. Se desconoce si tienen un aspecto cuántico y probablemente permanecerá desconocido durante mucho tiempo. Como dije, debes dejar de tratar la gravedad como magia y simplemente aplicar lo que ya se sabe. Cuando lo haga, notará que las ondas gravitacionales son extremadamente aburridas.
Si no sabe nada sobre la gravedad cuántica, es razonable, no es necesario comentar preguntas al respecto. De hecho es aburrido.
Nadie ha visto un gravitón hasta ahora, pero si especulas sobre él como lo haría un físico, te das cuenta de que la física cuántica no aumenta el contenido de información de un fenómeno que vive completamente en la escala clásica (generalmente tres masas solares de energía son considerado clásico a este respecto). En este punto, me temo que no puede aceptar un no por respuesta, pero no podemos ayudar con eso.

Respuestas (1)

Buena pregunta.

Las ondas gravitacionales son soluciones de las ecuaciones de movimiento linealizadas y, como tales, no espero que el efecto de la gravedad cuántica cambie en una cantidad significativa el contenido de entropía de las ondas.

Sin embargo, existen enfoques de gravedad cuántica, por ejemplo, la propuesta de fuzzball en la teoría de cuerdas, donde la discrepancia con la física clásica es del tamaño del horizonte, por lo que se esperan pequeñas diferencias en la emisión de ondas gravitacionales. De hecho, cada fuzzball es diferente de otro (fuzzball tiene microestados, mientras que un agujero negro en la relatividad general es un solo objeto con entropía cero desde el punto de vista microscópico). En la actualidad, todavía no existe un modelo realista en 4d (pero la gente está trabajando en esto) y estudiar el proceso dinámico es muy difícil, por lo que es difícil dar declaraciones cuantitativas.

Sin duda, lo que es radicalmente diferente es la forma en que la información sale del agujero negro evaporado, pero esto sucede en una escala de tiempo mucho más larga. En la relatividad general no hay forma de hacer esto, y surge la paradoja de la información.

Gracias por tu respuesta. Las opciones de gravedad cuántica para condiciones que pueden ser parte de la generación de ondas gravitacionales (GW). El horizonte es uno, y el modelo fuzzball que usted dice debería predecir alguna diferencia con los GR GW. Dijiste PEQUEÑO. Podría suponer que sí, pero ¿podrías decir por qué diminuto? ¿Y tendrían entropía? En segundo lugar, dado que las bolas de pelusa no tienen horizontes, ¿podrían tener entropía las GW del interior de la bola de pelusa? Entiendo su declaración de que es difícil hacer cálculos dinámicos, solo me pregunto si hay alguna declaración general que se pueda hacer sobre tener GW cuánticos con entropía.
¿Podrían las ondas gravitacionales tener una gran entropía en la gravedad cuántica?
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