摘要:我们制定并朝着证明弱宇宙审查猜想的量子版本迈出了两大步。我们首先证明“密码审查”:一个定理,表明当全息 CFT 的时间演化算子在某些代码子空间上近似为伪随机(或 Haar 随机)时,则在相应的体对偶中一定存在事件视界。这个结果提供了一个一般条件,保证(在有限时间内)事件视界的形成,同时对全局时空结构做最少的假设。我们的定理依赖于最近量子学习不可行定理的扩展,并使用伪随机测量集中的新技术来证明。为了将此结果应用于宇宙审查,我们将奇点分为经典、半普朗克和普朗克类型。我们说明经典和半普朗克奇点与近似伪随机 CFT 时间演化兼容;因此,如果此类奇点确实近似伪随机,那么根据密码审查,它们在不存在事件视界的情况下不可能存在。该结果提供了一个充分条件,保证了关于量子混沌和热化的开创性全息结果(其普遍适用性依赖于视界的典型性)不会因 AdS/CFT 中裸奇点的形成而失效。
读到这里,读者可能会抱怨,如果引力中的量子效应只在黑洞奇点附近才重要,那么对于生活在黑洞外进行实验的观察者来说,它们可能没有任何意义。然而,斯蒂芬·霍金在 1974 年宣布了他的研究结果 [7, 8],震惊了物理学界。他发现,黑洞视界附近的量子效应会导致事件视界的半径不断减小并最终消失。正如我们上面提到的,黑洞的视界半径是宏观尺寸(对于质量等于地球质量的黑洞,视界半径为 9 毫米,对于质量等于太阳质量的黑洞,视界半径为 3 千米),我们完全理解这些宏观长度尺度上的物理定律。这就是为什么霍金的结果对事件视界的确切性质不敏感。
渐近对称性是在无穷远处不消失并能保持边界条件的局部对称性。它们被认为代表了系统的物理对称性。例如,在 AdS/CFT 对偶的背景下,渐近 AdS 时空中的渐近对称性对应于边界系统的全局对称性。对于黑洞几何,重点通常放在视界以外的物理上。在这种情况下,可以方便地将事件视界视为有效意义上的“边界”,例如在所谓的膜范式 [ 1 ] 中就是这样做的。将渐近对称性的讨论扩展到事件视界并考虑保持黑洞几何视界的微分同胚 [ 2 – 6 ] 及其物理含义是很自然的。
已经证明,一些洛伦兹不变量子场论,例如具有负系数的高维算子的场论,在某些经典背景下会导致超光速。虽然超光速本身在逻辑上并不矛盾,但这些理论还预测在经典层面上形成封闭的时间曲线,从没有这种曲线的初始条件开始。这导致了柯西视界的形成,从而阻止了对此类系统时间演化的完整描述。受广义相对论时序保护论证的启发,我们表明低能量子的量子力学效应对此类配置产生强烈的反作用,激发未知的短距离自由度并使经典预测无效。因此,这些算子的存在没有明显的低能障碍。
2 – 一个人写出追求真理的文本,就会部署一支隐喻和人际关系大军。但文本拥有一个视界,在这个视界中,文本与保证从文本中挖掘真理的解释者的视界进行批判性融合。文本以理解为前提。因此,对军队的批判性解释(理想理解)使得真理得以揭示。批判性视界的融合反映了文本所表达的愿望对象,即激励人们达到神化的地位。因为作者的意图和愿望是神化的隐喻大军,所以它是全面的。在给定的评价和解释背景下,作者是先行解释的仲裁者,这种仲裁者会自动适应真理,因为作者在写作文本的那一刻就只瞄准真理。
摘要:量子力学与广义相对论之间存在着不可调和的矛盾,导致了黑洞信息悖论和防火墙悖论。本文探讨了这两个悖论产生的原因,并提出了一些可能的解决办法。信息悖论是想探究信息落入黑洞后是否真的会丢失,本文简要介绍了马尔达西那对偶原理、黑洞互补原理以及其他解决该悖论的模型。防火墙悖论是想探究穿过黑洞视界的物体是否会被防火墙摧毁,计算复杂性的引入和ER=EPR模型可能有助于解决这一悖论。此外,如果防火墙真的存在,引力波撞击防火墙的反弹可能有助于探测到它。总的来说,黑洞悖论的解决可能为我们统一量子力学和广义相对论提供一种可能的途径。
摘要:利用最近提出的量子极值曲面构造方法,忽略反作用和灰体因子,计算了四维永恒Reissner-Nordström黑洞的Page曲线。没有岛,霍金辐射的熵随时间线性增长,这导致了永恒黑洞的信息悖论。通过极值化允许岛贡献的广义熵,我们发现岛延伸到了Reissner-Nordström黑洞视界之外。当考虑到岛的影响时,结果表明,在远离黑洞视界的给定区域,晚期霍金辐射的纠缠熵再现了Reissner-Nordström黑洞的Bekenstein-Hawking熵,并附加一个表示物质场影响的项。该结果与永恒黑洞辐射的纠缠熵的有限性相一致。这有助于在上述近似下解决当前情况下的黑洞信息悖论问题。
理论物理学中尚未解决的主要问题之一是将粒子物理学的标准模型与爱因斯坦的引力理论统一起来。与此密切相关的另一个问题是黑洞的微观量子描述。根据贝肯斯坦著名的公式,黑洞的经典熵等于其视界的表面积(以普朗克单位表示)。在量子描述中,该熵应与黑洞不同量子态数量的对数成正比。由于黑洞熵的尺度与边界面积而非体积相似,因此这表明黑洞具有全息描述。马尔达西那的 AdS/CFT 猜想是该方向的重大突破,它将 D 维的经典引力系统与 D-1 维的强耦合规范理论联系起来。这种全息规范-引力对偶性激发了一种全新的统一问题和相关黑洞量子物理学方法。本课程通过量子多体系统、量子场论和量子信息科学的视角,提供基于问题解决的全息术简介。其目的是加深对理论物理学中最重要的发展之一的基础知识的理解,并提高研究技能。
肖恩·哈特诺尔。高能物理学和凝聚态物理学围绕着对称破缺和重正化群等共同的基本概念展开,并共享费曼图和拓扑等核心数学机制。这导致了这两个领域之间历史上卓有成效的交汇。在过去的几十年里,出现了两个新的联系点。首先,全息对偶性已经证实,黑洞视界的经典演化精确地捕捉了物质强量子相的耗散动力学。近年来,这种联系已经超越了简单的相关函数(描述粗粒度热平衡方法),转向了更细微的可观测量,可以探测多体量子混沌的特征。与这种转变密切相关的是 Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 模型的出现。该模型具有成熟的全息理论的许多特征(和局限性),但在微观上更接近传统的凝聚态哈密顿量,并且受到更大的技术控制。其次,多体量子纠缠同时成为这两个领域的组织原则。看来,支持全息引力出现的量子态具有纠缠结构,可能类似于物质拓扑非平凡相的纠缠结构。充实这种联系有望成为未来进步的源泉。