Primero, un recordatorio sobre cuál es la paradoja de la información del agujero negro (BH). Clásicamente, la única información que tiene un agujero negro es su masa, momento angular y carga eléctrica (M, J, Q). Puede hacer dos BH de diferentes cosas pero terminar con agujeros negros clásicos idénticos. A continuación, el cálculo de Hawking (teoría del campo cuántico sobre un fondo BH) sugiere que los BH deben emitir radiación térmica cuántica. Dado que los BH solo tienen tres propiedades clásicas, en este nivel semiclásico, la radiación no puede “saber” nada sobre la información que cayó en el BH. La paradoja es que los BH se evaporan, y la información que ingresó parece haber desaparecido del universo. Esto rompe la mecánica cuántica en el nivel más básico, porque perder información es sinónimo de pérdida de unitaridad, por lo que la física ya no sería predictiva. Esta paradoja debe resolverse si queremos entender los aspectos cuánticos de la gravedad.
Ahora algunos antecedentes técnicos necesarios para el documento HPS. El vacío cuántico es degenerado, lo que significa que hay muchas vacunas distintas que tienen la energía más baja posible. El número infinito de vacunas está relacionado entre sí mediante transformaciones BMS (este es un tema para otra pregunta). HPS considera lo que sucede si hay un agujero negro en el espacio-tiempo. Hay transformaciones en el horizonte de eventos que son similares (ish) a las transformaciones BMS. Clásicamente, dejan el espacio-tiempo sin cambios, pero mecánicamente cuántico, lo llevan a un estado desigual pero degenerado.
La línea final del documento HPS es la siguiente. Puede tener dos agujeros negros con propiedades clásicas idénticas (M, J, Q), pero cuyos estados cuánticos difieren. Si espera a que se irradien, en ambos casos terminará con un espacio plano (clásico), un estado de vacío. Clásicamente, los dos estados finales son indistinguibles. Pero mecánicamente cuántica, los dos estados finales de vacío difieren según las supertranslaciones BMS.
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HPS sugiere que esto resolverá la paradoja de la información del agujero negro. Tome dos agujeros negros que estén en el mismo estado cuántico. Agregue a cada uno la misma masa total [matemática] \ delta m [/ matemática] y momento angular [matemática] \ delta j [/ matemática], pero de diferentes estados cuánticos. Clásicamente, terminas con dos agujeros negros idénticos, que se descomponen en el mismo espacio plano. Sin embargo, cuánticamente mecánicamente, terminas con dos agujeros negros no equivalentes, que difieren según las supertranslaciones del horizonte; y después de que se irradian, terminas con dos vacunas no equivalentes, que difieren en las supertranslaciones BMS.
Esta es una buena historia, pero hay algunos aspectos clave que faltan y algunos supuestos no declarados. HPS esencialmente asume que los agujeros negros se evaporan, sin dejar remanente, sin asuntos divertidos, sin singularidades desnudas, etc. Esto significa que técnicamente no hay horizonte de eventos. [El concepto de un horizonte de eventos podría no tener sentido; Sospecho que este escenario requiere efectos cuánticos para evitar singularidades, por lo que habrá una región “fuertemente cuántica” del espacio-tiempo donde las curvaturas son grandes y la geometría clásica ya no tiene sentido, por lo que no podemos definir horizontes de eventos.] no tienen ningún mecanismo o justificación para suponer que los agujeros negros se evaporan y sus horizontes de eventos no llegan a [math] \ mathscr {I} ^ + [/ math], es decir, que los horizontes de eventos simplemente no existen . En otras palabras, su diagrama conforme en la Figura 2 (abajo) parece haber sido sacado de un sombrero.
Otro agujero importante que han dejado abierto en su papel es sobre el número de “pelos” (cargas) que se pueden almacenar en el horizonte. Clásicamente, hay un número infinito de cargas BMS y también cargas de supertraducción de horizonte. Cada carga está asociada con un cierto modo angular [matemático] (\ ell, m) [/ matemático] en el horizonte, y estos números cuánticos van al infinito. HPS argumenta que no hay una forma física de excitar modos por encima de un determinado [math] \ ell _ {\ max} [/ math] que corresponde a la longitud de Planck. Obviamente, esto obtiene el orden de magnitud correcto para la cantidad de información que se puede almacenar en el horizonte, porque todo lo que hace es contar el área del horizonte en unidades de la longitud de Planck. Sin embargo, no es suficiente obtener el prefactor ni ninguna corrección cuántica.
Finalmente, permítanme comentar que las supertranslaciones del horizonte solo se entienden para los agujeros negros “eternos”, y no para aquellos que se forman dinámicamente a partir del colapso. De hecho, un experimento mental sugiere que algo extraño le sucederá a este grupo de simetría en el punto donde se forma un horizonte por primera vez, o en general cuando se unen nuevos generadores de horizonte (por ejemplo, cuando dos BH se fusionan, se agregan nuevos generadores de horizonte que no fueron allí antes). Hasta donde yo sé, nada de esto ha sido discutido en la literatura.
Como puede ver, los argumentos y las críticas anteriores son un poco confusos: discuten sobre la estructura del horizonte, pero al mismo tiempo sugieren que no hay horizonte; haciendo uso de los conceptos clásicos del espacio-tiempo, pero sospechando que existen regiones fuertemente cuánticas del espacio-tiempo. La historia está lejos de terminar y requiere mucha más investigación.
