画像クレジット：NASA
スティーブン・ホーキングとキップ・ソーンはジョン・プレスキルに一連の百科事典を借りているかもしれません。
1997年に、3人の宇宙論者は、ブラックホールに入った情報が存在しなくなったかどうか、つまり、ブラックホールに入った粒子の特性によって、ブラックホールの内部がまったく変更されていないかどうかについて有名な賭けをしました。
ホーキングの研究は、粒子がまったく影響を及ぼさないことを示唆しました。しかし、彼の理論は量子力学の法則に違反し、「情報パラドックス」として知られる矛盾を生み出しました。
現在、オハイオ州立大学の物理学者たちは、宇宙のすべての粒子が小さな振動する弦でできているという理論である弦理論を使った解決策を提案しています。
Samir Mathurと彼の同僚は、情報が存在し続けることを強く示唆する広範な方程式のセットを導き出しました—コアからその表面へのブラックホールを埋める文字列の巨大なもつれに束縛されています。
この発見は、科学者が長い間考えてきたように、ブラックホールは滑らかで特徴のない実体ではないことを示唆しています。
代わりに、それらは糸のようなファズボールです。
オハイオ州立大学の物理学教授であるMathurは、HawkingとThorneが、Nuclear Physics Bの3月1日号に掲載された研究結果に特に驚かないと疑っています。
彼らの賭けでは、ケンブリッジ大学の数学の教授であるホーキングと、カルテックの理論物理学の教授であるソーンは、ブラックホールに入った情報が破壊されることに賭け、一方、プレスキル—カルテックの理論物理学の教授—は、反対の見方。賭けは一連の百科事典でした。
？1995年にひも理論のアイデアが目立つようになったときに、情報が破壊されるという考えをあきらめた人はほとんどいないと思いますか？マトゥールは言った。 「それは、情報が今まで存続していることを誰も証明できなかったことだけです。」
ブラックホールがどのように形成されるかの古典的なモデルでは、巨大な星などの超大質量の物体が崩壊して、特異点と呼ばれる非常に小さな無限の重力点を形成します。空間の特別な領域が特異点を囲み、その領域の境界を越えるオブジェクト（イベントホライズンと呼ばれる）はブラックホールに引き込まれ、戻ることはありません。
理論的には、光さえブラックホールから逃れることはできません。
イベントの範囲の直径は、それを形成したオブジェクトの質量に依存します。たとえば、太陽が特異点に崩壊した場合、そのイベントの地平線は直径約3キロ（1.9マイル）になります。地球がそれに追随した場合、その事象の地平線は1センチ（0.4インチ）しか計測しません。
特異点とその事象の地平線の間の領域にあるものについては、物理学者は文字通り常に空白を描いてきました。どのような種類の材料が特異点を形成していたとしても、イベントホライズンの内側の領域には、構造や測定可能な特性がないと考えられていました。
そしてそこに問題があります。
古典理論の問題は、粒子の任意の組み合わせを使用してブラックホール（陽子、電子、星、惑星など）を作成できることであり、それが違いを生むことはありません。ブラックホールを作成するには何十億もの方法があるはずですが、古典的なモデルでは、システムの最終状態は常に同じですか？マトゥールは言った。
そのような均一性は、可逆性の量子力学的法則に違反している、と彼は説明した。物理学者は、ブラックホールを作成するプロセスを含む、あらゆるプロセスの最終生成物を、それを作成した条件まで追跡できる必要があります。
すべてのブラックホールが同じ場合、ブラックホールをその固有の始まりまでたどることはできず、ブラックホールを作成したパーティクルに関する情報は、ホールが形成された瞬間に永久に失われます。
今は誰もそれを本当に信じていませんが、誰も古典的な議論に間違いを見つけることはできませんでしたか？マトゥールは言った。何が問題だったか提案できるようになりました。
2000年に、ストリング理論家は、次のミレニアム中に解決される物理学の問題のトップ10リストで、情報パラドックスを8番目に指定しました。そのリストには、「陽子の寿命は？」などの質問が含まれていました。と？量子重力はどのように宇宙の起源を説明するのに役立ちますか？
マチュールはマサチューセッツ工科大学の助教授であったときに情報のパラドックスに取り組み始め、2000年にオハイオ州立大学の教員に加わった後、フルタイムで問題に取り組みました。
ポスドク研究者のOleg Luninと共に、Mathurは単純なストリング状態と大きな古典的なブラックホールの間にあるオブジェクトの構造を計算しました。小さなオブジェクトではなく、それらは大きいことが判明しました。最近、彼と2人の博士課程の学生（Ashish SaxenaとYogesh Srivastava）は、同じファズボールの写真を見つけました。古典的なブラックホールに似ているオブジェクトに対しても当てはまります。それらの新しい結果はNuclear Physics Bに表示されます。
弦理論によれば、宇宙のすべての基本粒子（陽子、中性子、および電子）は、弦のさまざまな組み合わせでできています。しかし、ストリングと同じくらい小さいので、Mathurは、フラクショナルテンションと呼ばれる現象によってそれらが大きなブラックホールを形成できると信じています。
弦は伸縮性があると彼は言ったが、ギターの弦と同じように、弦にはそれぞれ一定の張力がかかっています。フラクショナルテンションでは、ストリングが長くなるにつれてテンションが低下します。
Mathur氏によると、長いギターの弦の方が短いギターの弦よりも弾きやすいのと同じように、結合された長い量子力学の弦のストランドは、単一の弦よりも伸びやすい。
したがって、ブラックホールのような非常に巨大なオブジェクトに必要な多くの粒子を形成するために、非常に多くの文字列が結合すると、結合された文字列のボールは非常に伸縮性があり、広い直径に拡張します。
オハイオ州の物理学者がストリングで作られたファジーなブラックホールの直径の式を導き出したとき、彼らはそれが古典的モデルによって示唆されたブラックホールの事象の地平線の直径と一致することを発見しました。
Mathurの推測は、ストリングがブラックホール内に存在し続けることを示唆しており、ストリングの性質は元のソースマテリアルを構成する粒子に依存するため、各ブラックホールは星、惑星、または銀河と同じように一意です。それがそれを形成した。ブラックホールに入る後続のマテリアルからのストリングも追跡可能なままです。
つまり、ブラックホールは元の状態までたどることができ、情報は存続します。
この研究は、米国エネルギー省によって部分的にサポートされていました。
元のソース：オハイオ州立大学ニュースリリース
