引力关联与黑洞信息丢失之谜

霍金辐射之间是否存在关联是解决黑洞信息丢失问题的关键。两个系统之间存在相互作用时,二者便不再相互独立。黑洞是强引力系统,黑洞和辐射粒子存在引力相互作用,必然存在引力关联。文中提出一种计算引力关联的方法,并根据信息论得到了引力关联携带的信息量。基于此,证明施瓦兹黑洞和Reissner-Nordstrom黑洞的贝肯斯坦-霍金熵源于黑洞内部物质的引力关联。最后证明黑洞辐射粒子之间的引力关联可以携带信息,使得黑洞辐射过程中信息守恒。

关联与黑洞信息丢失问题

霍金计算发现黑洞会发出热辐射.由于热辐射之间不存在关联,因此辐射粒子无法将信息携带出黑洞,伴随着霍金辐射,黑洞内部的物质信息逐渐丢失.量子力学幺正性要求信息守恒,黑洞信息丢失与量子力学幺正性存在明确的冲突,此即黑洞信息丢失之谜.霍金辐射之间是否存在关联是解决黑洞信息丢失问题的关键.霍金最初的计算中没有考虑辐射粒子的反冲,得到的辐射谱为纯热谱.后来, Parikh和Wilczek的计算表明,如果计入辐射粒子的反冲,则辐射谱可能会轻微地偏离热谱.本文首先介绍了Parikh和Wilczek使用包含辐射粒子反冲的量子隧穿方法得到的非热谱.其次,介绍了张保成等人在非热谱基础上证明黑洞辐射粒子之间存在关联,并且黑洞辐射过程信息守恒的工作.最后,介绍了黑洞辐射之间如何产生关联的一种可能的物理机制,黑洞辐射粒子之间的引力关联可以携带信息,使得黑洞辐射过程中信息守恒.