Deutsche Erstausgabe
Veröffentlicht im Rowohlt Verlag, Reinbek bei Hamburg, Mai 2014
Copyright © 2014 by Rowohlt Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg
«Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes» Copyright © 2014 by Stephen W. Hawking
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Lektorat Frank Strickstrock
Umschlaggestaltung und Abbildung ZERO Werbeagentur, München
Satz CPI books GmbH, Leck
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ISBN 978-3-644-04411-1
www.rowohlt.de
ISBN 978-3-644-04411-1
Vortrag gehalten anlässlich des fuzz or fire workshops im August 2013 am Kavli Institut für Theoretische Physik, Santa Barbara.
A. Almheiri, D. Marolf, J. Polchinski, J. Sully, Black Holes: Complementarity or Firewalls? J. High Energy Phys. 2, 062 (2013)
S.W. Hawking, Breakdown of Predictability in Gravitational Collapse, Phys. Rev. D 14, 2460 (1976)
A. Almheiri, D. Marolf, J. Polchinski, J. Sully, Black Holes: Complementarity or Firewalls? J. High Energy Phys. 2, 062 (2013)
1 A. Almheiri, D. Marolf, J. Polchinski, J. Sully, Black Holes: Complementarity or Firewalls? J. High Energy Phys. 2, 062 (2013)
M.S. Fawcett, The Energy-Momentum Tensor near a Black Hole Commun. Math. Phys. 89, 103–115 (1983)
K.W. Howard, P. Candelas, Quantum Stress Tensor in Schwarzschild Space-Time, Physical Review Letters 53, 5 (1984)
S.W. Hawking, Black Holes and Thermodynamics, Phys. Rev. D 13, 2 (1976)
P. Bizon, A. Rostworowski, Weakly Turbulent Instability of Anti-de Sitter Space, Phys. Rev. Lett. 107, 031102 (2011)
S.W. Hawking, D.N. Page, Thermodynamics of Black Holes in Anti-de Sitter Space, Commun. Math. Phys. 87, 577–588 (1983)
J. Maldacena, Eternal black holes in anti-de Sitter, J. High Energy Phys. 04, 21 (2003)
S.W. Hawking, Information Loss in Black Holes, Phys. Rev. D 72, 084013 (2005)
Wer weiß, was Schwarze Löcher sind und wem der Name Schwarzschild etwas sagt, kann seine Reise getrost mit dem Kapitel «Schwarze Löcher müssen nicht zum Friseur» beginnen. Für ganz Ungeduldige und/oder Experten enthält die Übersetzung der Originalarbeit bei einigen unterstrichenen Schlüsselworten {Sprungadressen} zu den entprechenden Unterkapiteln.
S.W. Hawking[*] DAMTP, University of Cambridge, UK
Aus dem Englischen von Bernd Schuh
In [1] wurde vorgeschlagen, dass die Auflösung des Informationsparadoxons für verdampfende Schwarze Löcher darin besteht, dass die Löcher von Feuerwänden – auslaufenden Strahlungsfronten – umgeben sind, die jeden einfallenden Beobachter zerstören würden. Solche Feuerwände würden die CPT-Invarianz der Quantengravitation verletzen und scheiden offenbar auch aus anderen Gründen als Erklärung aus. Es wird eine andere Auflösung des Paradoxons vorgestellt, nämlich dass der Gravitationskollaps nur scheinbare Horizonte erzeugt, aber keine Ereignishorizonte, hinter denen die Information verloren ist. Dieser Vorschlag wird von der AdS-CFT-Dualität gestützt und stellt die einzige Auflösung des Paradoxons dar, das mit CPT verträglich ist. Der Kollaps, der zur Bildung eines Schwarzen Lochs führt, wird im Allgemeinen chaotisch verlaufen, und die duale CFT auf dem Rand des AdS wird turbulent sein. Ganz wie bei der Wettervorhersage ginge deshalb Information praktisch verloren, obwohl die Unitarität gewährleistet wäre.
Vor einiger Zeit[1] löste ich mit einer Veröffentlichung eine Kontroverse aus, die bis heute anhält. In der Arbeit führte ich aus, dass der auslaufende Zustand ein Gemisch wäre, falls es einen Ereignishorizont gäbe. Sollte das Schwarze Loch vollständig verdampfen, ohne etwas zurückzulassen, so wie die meisten Leute glauben und wie es auch die CPT-Invarianz verlangt, hätte man einen Übergang von einem reinen Anfangszustand zu einem Gemisch als Endzustand und damit den Verlust von Unitarität. Andererseits deutet die AdS-CFT-Dualität darauf hin, dass das verdampfende Schwarze Loch zu einer unitären konformen Feldtheorie auf dem Rand des AdS dual ist. Das ist das Informationsparadoxon.
In letzter Zeit ist das Interesse am Informationsparadoxon wieder erwacht.[2] Die Autoren von[3] schlagen vor, dass die konservativste Auflösung des Informationsparadoxons darin besteht, dass ein einlaufender Beobachter am Ereignishorizont auf eine Feuerwand von auslaufender Strahlung treffen würde.
Es gibt verschiedene Einwände gegen den Feuerwandvorschlag. Erstens: Falls die Feuerwand auf dem Ereignishorizont lokalisiert wäre, ist die Lage des Ereignishorizonts nicht lokal bestimmt, sondern eine Funktion der zukünftigen Raumzeit.
Ein weiterer Einwand lautet, dass Berechnungen des regularisierten Energie-Impuls-Tensors sich vor dem ausgedehnten Schwarzschild-Hintergrund im Hartle-Hawking-Zustand regulär verhalten.[4][5]