¿Qué tan razonable es concluir que, desde el marco de un observador remoto, la materia que cae hacia un agujero negro nunca cruza el horizonte de eventos, porque ∆ t → 0 cuando v → c (según la transformada de Lorentz)?
Si esa es una visión sostenible, entonces parece resolver la paradoja de la información porque la materia que cae nunca se pierde realmente del universo observable. Además, debido a que la materia que cae, desde el marco del observador, permanece en el horizonte de sucesos, representa energía negativa (gravitacional), que equilibra la energía en la radiación de Hawking subyacente, preservando así la conservación de la materia/energía.
Los subprocesos existentes en StackExchange apuntan a respuestas muy divergentes a esto (por ejemplo , el horizonte de eventos del agujero negro ). Estas divergencias parecen determinadas en gran medida por la incompatibilidad de la mecánica cuántica y la relatividad general.
Entonces, supongo que estoy preguntando si esta visión clásica de los agujeros negros puede considerarse correcta o incorrecta, en lugar de "simplemente" incompatible con la mecánica cuántica.
Mi interpretación es que está planteando la siguiente objeción a la paradoja de la información del agujero negro:
Según los observadores distantes del agujero, las líneas causales tardan un tiempo infinito en coordenadas para cruzar el horizonte de sucesos. Para estos observadores, la información que cae nunca se pierde, sino que se desplaza hacia el rojo muy fuertemente; en esencia queda "pintado" en el horizonte, muy tenuemente, pero para siempre. Por lo tanto, no hay paradoja, solo un malentendido de cómo funcionan las coordenadas.
Hay varias respuestas a esta objeción estándar, pero a menudo no discutida.
La materia real está cuantizada . El corrimiento al rojo exponencial eventualmente conduce a una situación en la que hay un "último cuanto" para caer en el agujero. Eventualmente, cae, y el asunto realmente desaparece.
Destino del agujero después de la descomposición . Los agujeros negros emiten radiación de Hawking, lo que reduce su masa. Eventualmente reduce su masa a cero y los agujeros desaparecen. Después de este punto, solo queda la radiación de Hawking. Pero la radiación es exactamente térmica según la teoría, por lo que la información finalmente se pierde, incluso según los observadores distantes: comenzamos con un montón de materia y terminamos con un campo de radiación cuya temperatura depende solo de la masa total de la materia.
Uno podría entonces ofrecer la siguiente respuesta también estándar a la objeción 2:
Esta objeción solo muestra que algo extraño debe estar sucediendo durante la destrucción real del agujero. Pero esto es obviamente un efecto de gravedad cuántica. Por lo tanto, no hay necesidad de modificar nuestra comprensión de lo que le sucede al agujero antes de la descomposición: simplemente permanece pintado en el horizonte hasta que se destruye el agujero.
Algunas respuestas canónicas son:
Los restos parecen absurdos . Si esta respuesta se tomara en serio, esencialmente implicaría que toda la información sobre el agujero negro, ¡un objeto de masa potencialmente arbitraria! - de alguna manera puede estar contenido dentro de un volumen a escala de Planck. Esto sería muy extraño.
Escala de tiempo de la página . Se puede demostrar que aproximadamente la primera mitad de la información del agujero negro debe emitirse en la misma escala de tiempo de "Página" que se necesita para emitir aproximadamente la mitad de la masa. Esto parece implicar que algo mal entendido está sucediendo incluso cuando el agujero es grande.
Un primer problema es que en GR no existe tal cosa como "un marco de observadores", excepto en el habla descuidada. Hay varios sistemas de coordenadas. Dos sistemas de coordenadas pueden concordar para un observador tanto como se desee, pero diferir en otros aspectos. Y todos los sistemas de coordenadas están en pie de igualdad, no se prefiere ninguno.
¿Qué podría reemplazar el "marco del observador"? El candidato más plausible parece ser el uso de coordenadas armónicas: realmente simplifican esencialmente las ecuaciones de Einstein, se usan en el límite newtoniano y en el formalismo PPN ( ver aquí ) o en la existencia local y prueba de unicidad de Choquet-Bruhat, aproximadamente el único candidato razonable para las coordenadas preferidas. Para definir las coordenadas armónicas, se necesitan algunos valores iniciales, porque la condición armónica es solo una ecuación de evolución. para ellos, pero esto viene dado por las coordenadas de Minkowski antes del colapso. Esto da, aproximadamente, la coordenada de tiempo de Schwarzschild, por lo tanto, sería un sistema de coordenadas en el que el material de la estrella que colapsa nunca alcanza el horizonte.
Desde el punto de vista del GR clásico, la única objeción es que estas coordenadas no cubrirían la solución completa.
Si uno incluye la radiación de Hawking en la consideración, uno debe preocuparse por el problema transplanckiano (para deducir que la radiación de Hawking dura más de un segundo después del colapso, uno tiene que presuponer que la teoría semiclásica sigue siendo válida para distancias de de longitud de Planck más o menos). La forma principal de resolver este problema es confiar en algunos resultados de Boulware y otros en que queda algo de radiación de Hawking si se consideran varias regularizaciones. El problema es que estas regularizaciones rompen la covarianza, por lo que requieren coordenadas preferidas, y obtienen radiación de Hawking solo si las coordenadas preferidas son las relacionadas con los observadores que caen. Si están estacionarios, no habrá radiación de Hawking. Y si uno quiere confiar en las modificaciones de GR con coordenadas preferidas, consulte los candidatos anteriores.
Si uno ignora esto y asume la radiación de Hawking, entonces puede publicar la idea de que el BH se evapora antes de formarse incluso en Phys.Rev., como lo hizo Gerlach, PRD 14, 1479 (1976), y obtener citas de libros de texto estándar como Birrell. , Davies, campos cuánticos en espacio-tiempo curvo, por lo que está lo suficientemente cerca de ser defendible.
Tenga en cuenta que la propiedad "agujero negro" es relativa a un observador. Un observador en caída libre no notará nada extraño como un horizonte de eventos, etc. Esos observadores no tendrán una paradoja de información. Pero de manera similar, un observador en reposo en relación con el agujero negro tampoco tendrá paradoja de información, ya que nada cae en él.
Para un enfoque de cálculo, consulte esto: https://physics.stackexchange.com/a/171596/75518
Si considera una nave espacial como v → c, entonces alguien en un marco estacionario observando la nave espacial también verá ∆ t → 0 (en la nave espacial). Lo que hay que tener en cuenta es que la nave espacial todavía se está moviendo hacia adelante cerca de c. El tiempo solo se congela para las cosas que se mueven en la nave espacial (como lo observa alguien en un marco estacionario), pero la nave espacial en sí sigue avanzando a un ritmo muy rápido.
Lo mismo sucede con la materia que cae en un agujero negro. El tiempo se ralentiza (como lo observó un observador remoto), pero la materia en su conjunto (digamos una nave espacial) sigue viajando hacia el agujero negro a velocidades cercanas a c.
Tiene razón en que hay puntos de vista muy divergentes sobre esto (y mucha confusión). Esto surge (en mi opinión) del hecho de que la luz que escapa de un agujero negro tarda más en escapar que en caer. Por ejemplo, un fotón exactamente en el horizonte de eventos que se aleja directamente del agujero negro no puede escapar y, en teoría, puede permanecer estacionario. Un fotón justo fuera del agujero negro escapará muy lentamente y así sucesivamente.
Esto tiene el efecto de que un observador remoto (es decir, observar la luz que se refleja en la materia que cae) nunca verá caer el objeto. Esto se debe a que la luz que se refleja en la materia tarda cada vez más en llegar al observador. se acerca al horizonte de eventos y, en esencia, la imagen que ven se desvanece lentamente. El asunto real hace mucho que cruzó el horizonte de eventos, pero el observador externo nunca puede ver que esto ocurra.
Ahora puedes tomar el punto de vista de que las cosas realmente suceden, incluso si nadie las observa, o puedes tomar el punto de vista de que con la Relatividad todo es relativo a un marco de referencia, de modo que solo puedes describir algo desde un marco de referencia. referencia (por ejemplo, el observador remoto nunca ve que la materia cruza el horizonte de eventos (y ningún otro marco de referencia lo hace), por lo que no lo hace).
Así que aceptemos que la materia cae en un agujero negro. Esto no resuelve la paradoja de la información y, que yo sepa, no hay una explicación satisfactoria. Podríamos decir que o nos falta algo en la solución O una de las premisas en las que se basa es incorrecta (y por lo tanto no hay paradoja).
Una de las premisas es que un agujero negro se evapora (debido a la radiación de Hawking) y, por lo tanto, se pierde la información sobre las partículas que caen en él. La radiación de Hawking es causada por fluctuaciones de vacío alrededor del horizonte de eventos que dan lugar a partículas virtuales, una de las cuales escapa (con energía positiva (no confundir con carga)) y otra cae en el agujero negro (que por la conservación de energía tiene energía negativa y por lo tanto hace que el agujero negro se evapore).
Mi pregunta sería, si la energía de estas partículas virtuales viniera del exterior del agujero negro (por ejemplo, entrara en el pequeño espacio como partículas invisibles, digamos colisiones de materia oscura u otra cosa), entonces no habría necesidad de partículas de energía negativa, agujeros negros. no se evaporaría y no habría paradoja de la información?
usuario10851
qmecanico