¿Es la paradoja del cortafuegos realmente una paradoja?

Aquí están mis dos centavos.

Hay una comunidad en la que se ignoró la solución de Hawking, y la única aceptada fue la complementariedad del agujero negro de Susskind, Thorlacius y Uglum . La discusión sobre el firewall tiene lugar dentro de ese mundo.

Susskind afirma en su libro The Black Hole War: My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics , y otros lo siguen , que derrotó a Hawking, quien, en 2004, concedió la apuesta contra Preskill. De hecho, a Hawking probablemente no le convenció la propuesta de Susskind, sino la correspondencia AdS/CFT de Maldacena . Pero AdS/CFT no da la explicación de cómo se recupera la información, y Hawking propone su propia solución , que no se basa en la complementariedad del horizonte extendido y el agujero negro. De hecho sigue creyendo que, si consideramos sólo una historia, para la Relatividad General + Física Cuántica el problema persiste, y sólo se resuelve sumando todas las topologías.

Parece que el artículo de AMPS considera solo la complementariedad del agujero negro. No consideran otras propuestas, como la de Hawking. Entonces, con respecto a ese marco, AMPS encuentra un problema con la complementariedad del agujero negro, a saber, que no es suficiente y se debe agregar un firewall. Susskind consideró esta idea anteriormente en su libro Una introducción a los agujeros negros, la información y la revolución de la teoría de cuerdas, página 84 , cuando la llamó "pared de ladrillo". La "paradoja" es que el firewall parece ser requerido por unitaridad, pero la existencia de tal firewall contradice el principio de equivalencia.

Entonces, en mi opinión, sí, la solución de Hawking no necesita un firewall, y la complementariedad del agujero negro lo necesita. Y si aceptamos el cortafuegos, la complementariedad del agujero negro ya no es necesaria. Así que Hawking debería escribir un libro sobre su guerra ( de no acción ) con Susskind.

Actualizar.

En mi respuesta, argumenté que la discusión sobre el firewall tiene lugar en un círculo en el que no se reconoce la solución de Hawking. Después de un comentario, permítanme acercarme a la pregunta de por qué no se aceptó la solución de Hawking. No conozco ningún argumento decisivo contra la solución de Hawking.

La razón principal por la que encuentro su argumento insuficiente es que realmente no resuelve el problema, a menos que se sume sobre diferentes topologías, y la medida utilizada permite que las soluciones que violan la unitaridad se cancelen entre sí. De nuevo es una opinión personal.

Creo que la razón por la que su solución no fue aceptada como la de Susskind es porque se basa en un enfoque menos popular de la gravedad cuántica. El argumento de Susskind, Thorlacius y Uglum (STU) se presentó de una forma que hace que parezca que solo se basa en tres principios aceptados por todos:

1. conservación de la información
2. Sin teorema de clonación
3. principio de equivalencia,

por lo que no parece confinado a un enfoque particular de gravedad cuántica. Además, parecía resolver el problema para cada espacio-tiempo, y no solo en una suma sobre topologías.

Otra razón puede ser que, en el momento en que Hawking propuso su solución, la complementariedad del agujero negro fue considerada durante más de una década como la buena solución por parte de una comunidad dominante. Estimuló la investigación en la teoría de supercuerdas de los agujeros negros, y otros enfoques de la gravedad cuántica intentaron explicar la información del horizonte extendido.

También es posible que se trate de un accidente histórico, y si Hawking hubiera propuesto su solución antes que Susskind, habría sido aceptada por él, y no por Sussikind. De hecho, creo que el de Susskind habría sido rechazado mucho antes que el argumento AMPS, si hubiera una alternativa para salvar la unitaridad. Probablemente los argumentos habrían sido

1. Susskind, Thorlacius y Uglum (STU) afirman confiar en el teorema de no clonación, pero en realidad admite la clonación, solo que afirma que no hay ningún observador que vea ambas copias.
2. STU afirma confiar en el principio de equivalencia, pero consideremos en lugar del horizonte de eventos, un horizonte de Rindler. Digamos que Bob se está moviendo con aceleración y ve a Alice atravesar el horizonte de Rindler. Bob la ve destruida y ella no ve nada. Pero ahora, a diferencia del caso del horizonte de eventos de Schwarzschild, Bob puede regresar y revisar a Alice y encontrarla bien. Entonces, esto no funcionará para el horizonte de Rindler, por lo que el principio de equivalencia es de hecho violado por la complementariedad de BH.
3. La complementariedad de BH afirma que está bien admitir la contradicción, siempre que la contradicción no se observe directamente. Realmente no creo que, si la contradicción se ve solo en la teoría, y nunca en el experimento, esté bien.
4. Ha argumentado que si Alice envía una señal justo después de pasar por el horizonte, Bob también puede bucear y recibirla después de que entre en el horizonte, por lo que se pueden comparar los dos puntos de vista. Susskind afirma que no puede, porque llegará a la singularidad antes de recibir el mensaje y, de hecho, hay una prueba para esto. Pero, esto solo funciona para los agujeros negros de Schwarzschild. Si el agujero negro está rotando o cargado, entonces la singularidad es temporal y puede evitarse por un tiempo indefinido. Entonces Alice y Bob realmente pueden conocer y comparar las dos copias, violando el mismo principio que STU afirma salvar.

Quizás esto hizo Robert Wald en su reciente charla en el taller Fuzzorfire , para afirmar que las curas propuestas (incluyendo la complementariedad) son peores que la enfermedad:

Me parece irónico que algunas de las mismas personas que consideran que "puro -> mixto" es una violación de la teoría cuántica luego respalden alternativas verdaderamente drásticas que realmente son violaciones de la teoría cuántica (de campo) en un régimen en el que debería ser válido.

Por lo tanto, estoy de acuerdo con la pregunta de que el argumento de AMPS y las discusiones sobre el firewall son solo la comprensión de que la paradoja de Hawking no fue resuelta por la complementariedad de BH.

Permítanme mencionar otra posibilidad, más reciente y menos conocida. La mayoría de las soluciones se concentran en el horizonte de eventos y lo que sucede allí. Si bien esto es importante, no olvidemos que la información parece perderse no en el horizonte, sino en la singularidad.

Hay una extensión analítica de la solución de Schwarzschild a través de la singularidad . Este reemplaza el diagrama de Penrose habitual (fig. A) por otro (fig. B), que es globalmente hiperbólico y podría permitir recuperar información.

Me detendré aquí, porque se convierte en autopublicidad. Hay más preguntas, pero no las detallaré aquí. Algunos de ellos respondieron en los papeles aquí (donde también está mi dirección de correo electrónico). Un documento menos técnico está aquí . También planeo escribir más sobre esto pronto en mi blog .

Este es un tema polémico y obviamente obtendrá diferentes respuestas de diferentes personas. Pero por lo que sea que valga, aquí está mi opinión personal.

La "solución" de Hawking de 2005 al problema de la pérdida de información nunca ha tenido sentido para mí. Mi dificultad es cuantitativa: ¿cuál es exactamente la amplitud para que nunca se forme un agujero negro y para que la métrica siga siendo topológicamente trivial? Si la amplitud es exponencialmente pequeña, entonces no parece haber ninguna forma de que pueda unitarizar un proceso que de otro modo ni siquiera estaría cerca de ser unitario. Por otro lado, es difícil ver cómo la amplitud podría ser grande sin una desviación dramática de GR en regímenes donde se suponía que GR funcionaría. En cualquier caso, Hawking no especifica.

Por supuesto, es muy posible que simplemente me esté perdiendo algo obvio. Pero le pregunté a John Preskill y a varios otros expertos en información sobre agujeros negros, y me dijeron que tampoco entienden la resolución reclamada por Hawking (o en particular, cómo se supone que resuelve AMPS). Lubos Motl dice que lo entiende perfectamente, pero las publicaciones de su blog sobre el tema nuevamente no tienen ningún sentido para mí, tal vez alguien más pueda explicarlas.

Ahora, podría ser que las "métricas topológicamente triviales" que tienen grandes amplitudes realmente se vean y actúen casi exactamente como agujeros negros, y solo "no son agujeros negros" en el sentido de que la singularidad se resuelve por los efectos de la gravedad cuántica. Pero en ese caso, todavía tenemos el problema de explicar cómo un qubit que un observador que cae ve caer hacia la singularidad, también se emite desde el horizonte desde el punto de vista de un observador externo. ¿"Se abre camino lentamente" desde la singularidad de regreso al horizonte (como creo que sugiere el enfoque de fuzzball)? ¿Se teletransporta (como proponen Horowitz y Maldacena) o sale a través de un puente ER? ¿O estaba "también" en el horizonte todo el tiempo, desde una perspectiva complementaria? En otras palabras, parece que todavía tenemos el "

En términos más generales, creo que es fácil quedar atrapado en debates verbales infructuosos, por ejemplo, si un objeto cuántico-gravitacional que se ve y actúa como un agujero negro es "realmente" un agujero negro o "realmente" otra cosa. Entonces, para mí, una de las fortalezas de AMPS es que puede expresarse "operacionalmente", es decir, puramente como una pregunta sobre lo que experimentarán diferentes observadores (y cómo reconciliar sus experiencias), en lugar de como una pregunta sobre teorías particulares y cálculos aproximados. Es decir, la pregunta es esta:

Al actuar unitariamente sobre la radiación de Hawking emitida por un "objeto similar a un agujero negro" lo suficientemente antiguo, ¿puede un observador externo alterar radicalmente y "no localmente" lo que experimentará un observador que salta dentro de ese objeto?

Si crees en la complementariedad, AMPS argumenta que la respuesta parecería ser sí, ya que de lo contrario obtendríamos una grave violación de la monogamia del enredo. Entonces, en ese caso, tiene la carga de dar alguna explicación de cómo la influencia se propaga "no localmente" (por ejemplo, ¿lo hace a través de agujeros de gusano? ¿Necesitamos renunciar por completo al concepto de localidad?).

Fundamentalmente, no es una respuesta decir que "la radiación, dentro del cálculo semiclásico en el que la calculan (es decir, no la gravedad cuántica), no es unitaria". Porque no estamos preguntando cómo se ven las cosas en la aproximación semiclásica: más bien, estamos preguntando qué experimentaría realmente el observador que cae si hiciéramos el experimento real. Es decir, si se aplicara una transformación unitaria adecuada U a la radiación de Hawking lejana, ¿provocaría eso de manera no local que el observador que cae viera un cortafuegos (o el Conejo de Pascua, o cualquier otra cosa a la que U correspondiera), o no?