ホーキング放射とは? わかりやすく解説

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ホーキング放射

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2025/05/02 02:06 UTC 版)

物理学の未解決問題
ホーキング放射は存在するか。仮に存在しない場合、ブラックホールが消失した時、その中にあった情報はどうなるのか。

ホーキング放射(ホーキングほうしゃ、英語: Hawking radiation)またはホーキング輻射(ホーキングふくしゃ)は、スティーヴン・ホーキングが存在を提唱・指摘した、ブラックホールからの熱的な放射のことである。

「ブラックホールは熱的な特性を持つだろう」と予言したヤコブ・ベッケンシュタインの名前を取って、ベッケンシュタイン・ホーキング輻射Bekenstein-Hawking radiation)と呼ぶこともある。

概説

一般相対性理論が予言するブラックホール天体には、量子効果を考えるならば、的な放射がある、と1974年にホーキングが提唱した。

ブラックホールの絶対温度 T が次式で定義される[1]

大きさ 形成 特徴 モデル 問題 計量 関連項目

ホーキング放射

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/04/16 06:33 UTC 版)

ブラックホール情報パラドックス」の記事における「ホーキング放射」の解説

1975年スティーブン・ホーキングヤコブ・ベッケンシュタインは、ブラックホールゆっくりとエネルギー放出していることを示したブラックホール脱毛定理からは、ホーキング放射が、ブラックホール落ち込む物質とは完全に独立であることが期待されるにも関わらずブラックホール落ち込む物質純粋な量子状態である場合、ホーキング放射が混合状態に変化することで、元の量子状態に関する情報破壊する。これは、リウヴィルの定理破り物理学的なパラドックス生じる。 より正確に言うと、量子もつれの純粋状態があり、もつれの一部保ったまま他の一部ブラックホール投げ入れると、混合態となる。しかし、有限時間内に、ブラックホール内部全ての物は重力の特異点に集まるため、部分跡も物理系から完全に消失するホーキングは、ブラックホール熱力学方程式ブラックホール脱毛定理から、量子情報破壊されるという結論導かれる確信していた。これは、多く物理学者悩ませ、ジョン・プレスキルは、1997年ホーキング及びキップ・ソーンと、ブラックホール内の情報失われないという賭けしたことが有名である。ホーキング洞察は、サスキンドとホーキング論争引き起こしたこの中でレオナルド・サスキンドヘーラルト・トホーフトは、ホーキング解法に対して公開の「宣戦布告」を行った。サスキンドは、2008年論争について有名な著者(The Black Hole War: My battle with Stephen Hawking to make the world safe for quantum mechanics, ISBN 978-0-316-01640-7)を著した。この本は、「戦争」純粋に科学上のもので、個人レベルでは友人関係のままであったことを注意深く述べている。論争終結させた問題解法は、トホーフトによって最初に提案され、サスキンドによって正確な弦理論解釈与えられホログラフィック原理である。この理論については、"Susskind quashes Hawking in quarrel over quantum quandary"という論文タイトル付けられた。 パラドックスどのように解決するかのアイデアには、様々なものがある。1997年AdS/CFT対応提案以降物理学者の間では、情報保存され、ホーキング放射は正確に熱的なものではなく量子補正受けているとの考え方大勢占めていた。その他の可能性には、情報は、ホーキング放射が終わった後に残されるプランキアンに含まれるというものがある。 2004年7月ホーキングは、事象の地平線量子摂動ブラックホールから情報を逃がすという、情報パラドックスの解決に繋がる理論発表した彼の主張は、AdS/CFT対応ユニタリティ仮定するもので、熱的共形場理論に対して二重性を持つAdSブラックホール示唆するものであった彼の結論公表されると、ホーキング1997年賭け負けたことも認め、プレスキルに「その中から情報意のまま取り出すことのできる」百科事典送った。しかし、ソーンホーキングの証明納得しなかった。 ロジャー・ペンローズによると、量子系でのユニタリティ喪失問題ではなく量子測定は、それ自体で既に非ユニタリティである。ペンローズは、量子系は実は、まさにブラックホールの中のように、重力働いてももはやユニタリティ進化させない主張するペンローズ支持する共形サイクリック宇宙論は、情報ブラックホール失われるという条件決定的に依存している。この新し宇宙論モデルは、将来的には、宇宙マイクロ波背景放射詳細な分析実験的に検証されるかもしれない。もし真であれば宇宙マイクロ波背景放射は、若干低い、または若干高い温度での円形パターンを描くはずである。2010年11月ペンローズV. G. Gurzadyanは、WMAPBOOMERanGデータから、円形パターン証拠発見した発表した。この発見重要性については、議論されている。

※この「ホーキング放射」の解説は、「ブラックホール情報パラドックス」の解説の一部です。
「ホーキング放射」を含む「ブラックホール情報パラドックス」の記事については、「ブラックホール情報パラドックス」の概要を参照ください。

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