Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Einstein über die Schulter geschaut: Fragestellungen zur Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie, mathematische Methoden, Bedeutung und Interpretation
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deltaxp
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Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von deltaxp » 1. Apr 2014, 11:07

Ich habe gerade das Buch von leonard susskind "Black hole wars" gelesen (super gut geschrieben und sehr spannend noch dazu, daumen hoch, lesenswert)
ich hab da noch ein paar lücken zum thema hwakingstrahlung.

das beispiel ist immer alice und bob. alice fällt frei ins schwarze loch, alice bemerkt den erignishorizont nicht und fällt ohne besondere vorkomnisse durch. bob, der weit weg ist un zu sieht, sieht alic a verlangsam und b in der nahe des event-horizon heissen heissen hawking-strahlung verbrennen. beide betrachtungen sind komplementer und gültig je nach beobachterperspektive (ähnlich wie in qm wellen, teilchen eigenschaften) und über das holographie-prinzip dual zueinander.

aber was ist, wenn bob sich entscheidet in dem moent wo alice anfängt zu verbrennen auch frei zu fallen, wenn er frei fällt sieht er dann keine hawkingstrahlung und alice müsste wundersam wieder eins werden, oder kommt es auf den relativen unterschied beider im gravitationspotential an und der relativen beschleunigung beider, obwohl beide aus ihrter perspektive frei fallen ?

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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von seeker » 1. Apr 2014, 12:00

deltaxp hat geschrieben:bob, der weit weg ist un zu sieht, sieht alic a verlangsam und b in der nahe des event-horizon heissen heissen hawking-strahlung verbrennen. beide betrachtungen sind komplementer und gültig je nach beobachterperspektive (ähnlich wie in qm wellen, teilchen eigenschaften) und über das holographie-prinzip dual zueinander.
Ist die Hawkingstrahlung am EH so heiß?
Na gut, ich glaub's einfach.
Dennoch glaube ich nicht, dass Bob Alice verbrennen sieht.
Ich glaube, dass Bob sieht, dass Alice aus seiner Sicht verbrennen müsste, weil's dort (so wie er es sieht) so heiß ist, dass sie das aber wundersamer Weise auch aus seiner Sicht nicht tut (weil sie sich anders = schneller in der Zeit bewegt und daher tatsächlich weniger Energie/Zeit abkriegt als Bob sieht, womit sie "robuster" erscheint als Bob zunächst meinen könnte).
Alles andere wäre doch sonst ein Widerspruch? (tote Alice/lebendige Alice)
deltaxp hat geschrieben:aber was ist, wenn bob sich entscheidet in dem moent wo alice anfängt zu verbrennen auch frei zu fallen
Da Bob weit entfernt ist, beschleunigt er nur langsam. Daher dürfte das keinen großen Unterschied ausmachen, in dem, was er sieht.
Anders sähe es aus, wenn Bob (per Antrieb) genauso stark beschleunigt wie Alice, sodass sie sich im gleichen Winkel durch die Raumzeit bewegen.

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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von Skeltek » 1. Apr 2014, 12:40

Verwurschtelt nicht phänomenologische mit tatsächlich existierenden Effekten.
Frame-dragging und Verlangsamung am EH beruhen allein auf der Tatsache wie das Licht überhaupt in der Lage ist unser Auge zu erreichen.
Nur dem EH gegenüber radiales Licht kann von knapp überhält entkommen.
Auch wird es zum Übel gebrochen.
Gruss Skel

ps: gestern ist übrigens gelungen ein stabilen Mini-SL am LHC zu produzieren.
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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von positronium » 1. Apr 2014, 13:45

Skeltek hat geschrieben:ps: gestern ist übrigens gelungen ein stabilen Mini-SL am LHC zu produzieren.
Deshalb fühle ich mich also heute so verspannt... :wink:

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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von seeker » 1. Apr 2014, 15:39

Das Mini-SL wurde doch schon vor genau 2 Jahren, am 1. April 2012 aus Higgs-Teilchen erzeugt:
http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drac ... n-erzeugt/

Keine Ahnung, was die inzwischen damit gemacht haben.
Wahrscheinlich haben's die Reichsdeutschen mit ihrer Reichsflugscheibe in ihre geheime Basis nach Neuschwabenland in der Antarktis gebracht, von wo aus sie heimlich die Welt beherrschen und wo auch der Eingang zur geheimen Hohlwelt/inneren Erde ist, wie allgemein bekannt ist.

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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von gravi » 1. Apr 2014, 20:00

Ja, soweit ich weiß, holen die es jetzt jedes Jahr für diesen einen, denkwürdigen Tag aus dem Lager und stellen es der Allgemeinheit zur Ansicht aus - natürlich unter strengster Bewachung, das Produkt ist schließlich das Teuerste, was die Physik je erschaffen hat.. Da es aber ein Mini- SL ist, können die meisten Menschen es gar nicht sehen - das ist nur wenigen Spezialisten vorbehalten. Auf jeden Fall zollen wir den Wissenschaftlern Dank dafür, dass sie auf diese Weise eine solch schöne Tradition pflegen! ;j

Gruß
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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von deltaxp » 1. Apr 2014, 23:28

also das ist hier kein april-scherz.

Leonard susskind stellt fest dass beide Beobachtungen komplementär sind. wenn bob Alice verbrennen sieht, kann Alice bob niccht sagen dass es ihr gut geht, da sie hinterm Horizont ist (bedenke, Alice fällt in endlicher Eigenzeit hindurch, von aussen fällt sie nie hindurch)

nehmen wir ein anderes Scenario, was dem oberen ähnlich ist.

Alice fällt frei, bob ist weit weg, fällt nicht, sieht Alice (redshifted verbrennen über langen Zeitraum), Charlie fällt frei an bob vorbei. sieht Charlie Alice nun auch verbrennen obwohl chrlie und Alice frei fallen (aber natürlich an unterschiedlichen stellen im gravitationspotential, Alice nahe dem Horizont, Charlie weit weg, etwa da wo bob ist). Charlie kann mit bob Information austauschen. wenn Charlie Alice verbrennen sind und bob nicht und sie sich darüber austauschen können wäre es nicht mehr komplementär sondern ein wirkliches paradoxon. deshalb nehme ich an dass Charlie (oder bob, wenn loslässt, es kann ja auch ein Orbit sein, ist auch freier fall) dennoch Alice verbrennen sehen, weil es ein relative Beschleunigung zwischen Charlie und Alice (oder im anfangs beschrieben fall bob und Alice) noch gibt, da Alice nahe dem Horizont ist und Charlie (bzw anfangs auch bob) weit weg. ich bin mir aber nicht sicher und bedarf da wirklich einer fundierten antwort. ich kann mir, um ein wirkliches paradoxon zu vermeiden, nur als Erklärung vorstellen dass wenn 2 fallende beobachte sind, der eine nahe dem horizon in der heissen Zone und der andere fern dem horizon in der gravitationschwache Zone, letzterer den ersten dennoch erhitzen (und rotverschoben und zeitlich dilatiert) sieht, weil beide unterschiedlich tief im potential sind, und unterschiedliche graviationspotentiale sie relativ beschleunigen und quantenfeldtheoretisch unterschiedliche Vakua haben, so dass der äussere dennoch den inneren erhitzen sieht, bzw hawking Strahlung empfängt. auf der andere seite haben wir aber das äquivalenzprinzip. frei fallen im Gravitationsfeld ist wie gleichförmig geradlinig ohne Gravitationsfeld. und da sollte der beobachter auch kein Wärmebad sehen. ich bin da ech etwas verwirrt. und wäre für fundierte hilfe dankbar.

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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von Skeltek » 2. Apr 2014, 00:50

charlie sieht bei exaktem Überqueren von bobs punktförmiger Position exakt dasselbe.
Würde Bob aus das SL zubeschleunigen, würde sich der EH des SLs zwar Richtung Zentrum verschieben, allerdings auf keinen Fall schneller als Alice fällt.
Das heißt selbst wenn Bob unendlich schnell beschleunigt, wird er den Schatten von Alice wohl nicht überholen.
Bob würdesich dem "Schatten"(vom EH verzögert entkommenden rotverschobenen Photonen) von Alice lediglich annähern, ihn jedoch nie erreichen.
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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von seeker » 2. Apr 2014, 08:57

deltaxp hat geschrieben:wenn bob Alice verbrennen sieht, kann Alice bob niccht sagen dass es ihr gut geht, da sie hinterm Horizont ist (bedenke, Alice fällt in endlicher Eigenzeit hindurch, von aussen fällt sie nie hindurch)
Verstehe ich nicht. Die Alice, die Bob sieht, kann ihm doch auch Informationen schicken, die besagen, dass es ihr gut geht?
Sonst könnte sie ja Bob gar nicht sehen. Dass er sie sieht, IST Information, die ihn von Alice erreicht.
Sieht für mich nach nem direkten Paradoxon aus und dürfte nicht sein.
Bob sieht Alice auch nicht ewig lange am Horizont festkleben: Sie erscheint immer dunkler und immer rotverschobener, bis sie dann ganz aus seinem Blickfeld verschwindet.

Wir müssen bei diesem Szenario jedenfalls sehr aufpassen: "Gleichzeitigkeit" gibt es hier nicht.
Wir können also nicht ohne weiteres sagen "jetzt" ist Alice schon hinter dem EH, "während" Bob sie noch vor/an dem EH festkleben sieht.
Das führt uns nur in die Irre. Es gibt kein eindeutig definierbares "jetzt", das für beide Beobachter Geltung hat und gleich wäre.

Könntest du bitte kurz erklären, warum Alice überhaupt verbrennen soll?
Wenn's ein kleines SL wäre, dann würde sie weit vor dem EH zerrissen und zu Spaghetti verarbeitet.
Es muss also ein sehr großes SL sein.

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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von Skeltek » 2. Apr 2014, 09:41

seeker hat geschrieben: Verstehe ich nicht. Die Alice, die Bob sieht, kann ihm doch auch Informationen schicken, die besagen, dass es ihr gut geht?
Sonst könnte sie ja Bob gar nicht sehen. Dass er sie sieht, IST Information, die ihn von Alice erreicht.
Moment jetzt mal kurz. Welchen Bob meinst du jetzt speziell? (Wieso geht mir jetzt "zeitlich siamesische Unendlichlinge" durch den Kopf?)
seeker hat geschrieben: Könntest du bitte kurz erklären, warum Alice überhaupt verbrennen soll?
Glaube das läuft auf dieses alternative Modemodell hinaus, laut dem direkt hinterm EH die Photonensphäre angesammelt lauert oder die Schwarzschildstrahlung hochgekrochen kommt oder so und dann die Leute röstet.
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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von deltaxp » 2. Apr 2014, 12:39

seeker hat geschrieben: Verstehe ich nicht. Die Alice, die Bob sieht, kann ihm doch auch Informationen schicken, die besagen, dass es ihr gut geht?
Sonst könnte sie ja Bob gar nicht sehen. Dass er sie sieht, IST Information, die ihn von Alice erreicht.
Sieht für mich nach nem direkten Paradoxon aus und dürfte nicht sein.
Bob sieht Alice auch nicht ewig lange am Horizont festkleben: Sie erscheint immer dunkler und immer rotverschobener, bis sie dann ganz aus seinem Blickfeld verschwindet.
um gleichzeitigkeit geht es hier auch gar nicht. wenn bob alice (vor dem horizont) verbrennen sieht, tut er das extrem rotverschoben und kann diese info auch nur über einen langen zeitraum rekonstruieren. entsprechend auch ihre info. bei der heissen schicht, bzw gestreckter horizont, wie susskind ihn nannte, reden wir hier von plancklängen über dem EH. Aber alice wird bob nie sagen können, dass sie den EH sicher passiert hat, auch die letzten plancklängen. diese info meine ich
seeker hat geschrieben: Könntest du bitte kurz erklären, warum Alice überhaupt verbrennen soll?
Wenn's ein kleines SL wäre, dann würde sie weit vor dem EH zerrissen und zu Spaghetti verarbeitet.
Es muss also ein sehr großes SL sein.
ja, supermassiv soltle es schon sein, selbst bei eiem stellaren sl sind die tidalkräfte am eh schon zu groß. beim supermassiven aber nicht. prinzipiell gibt es ja keine grenze nach oben für ein SL. von weit weg weg hat ein SL eine Temperatur gemäß hawking. sie ist klein weit weg, wegen der rotverschiebung. umgerechnet aber wird wegend er blauverschiebung in richtung des ereignishorizont die temperator plancklängen vor dem EH millionen von grad heiss sein.
so hab ich das jedenfalls verstanden in dem buch.

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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von Skeltek » 2. Apr 2014, 13:04

Temperatur ist ein makroskopisches Konzept, sie ist eigentlich nicht in allen Richtungen gleich.
Druck spielt auch eine Rolle, der ja in dynamischen Systemen Richtungs-abhängig ist.
Außerdem wäre die Temperatur auf diesen Wellenlängen ultra-nuclear nicht feststellbar, außer durch eine sub-nucleare Reaktion welche die Teilchenstabilität kompromittiert.
Das Teilchen würde auf einer entlang der Geodäte bewegten Fläche äquidistanter Eigenzeit zerstreut. Der Kegel mit Kegelspitze am EH würde nach Innen zeigen, was außerhalb des EHs nicht erkennbar wäre.
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Re: Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs

Beitrag von seeker » 3. Apr 2014, 13:19

deltaxp hat geschrieben:ja, supermassiv soltle es schon sein, selbst bei eiem stellaren sl sind die tidalkräfte am eh schon zu groß. beim supermassiven aber nicht. prinzipiell gibt es ja keine grenze nach oben für ein SL. von weit weg weg hat ein SL eine Temperatur gemäß hawking. sie ist klein weit weg, wegen der rotverschiebung. umgerechnet aber wird wegend er blauverschiebung in richtung des ereignishorizont die temperator plancklängen vor dem EH millionen von grad heiss sein.
so hab ich das jedenfalls verstanden in dem buch.
OK. Danke.
Was ich aber dann nicht verstehe: Wenn dem so ist, warum sollte Alice dann unbeschadet den EH erreichen (oder fast erreichen) können?
SIE erlebt ja diese Blauverschiebung, wenn sie mit c den EH passiert - oder doch nicht?
Wenn dem so wäre, müsste Alice tatsächlich verbrennen (und das auch selbst so bemerken) und Bob würde detektieren bzw. rekonstruieren, dass Alice tatsächlich verbrannt ist.
Wo ist in dem Fall der Widerspruch bzw. die Komplementarität bzw. das Paradoxon?

Sollte Alice tatsächlich den EH unbeschadet erreichen können (auch wenn mir derzeit noch nicht kar ist, was jetzt Sache ist), also nicht verbrennen, dann kann Bob aus seinen Beobachtungen unmöglich richtig rekonstruieren, dass das nicht passiert ist.
Andernfallls hätten wir tatsächlich einen klaren Widerspruch.

Alles, wo sie sich theoretisch überhaupt uneins sein können, ist der direkte Effekt, die Strahlungstemperatur, die am EH vorherrscht, nicht in einem von beiden beobachtbaren und daraus folgenden Sekundär-Effekt, wie einer Verbrennung oder Auflösung.
Oder nicht?


Ich denke, man könnte ein ähnliches Szenario auch aus der Unruhstrahlung konstruieren:

Beschleunige einen Partikel (Alice) im Vakuum extrem.
Ein entferneter Beobachter (Bob) sieht was?

Alice sieht, wie sie (der Partikel) sich auflöst, weil sie sich extremer Temperatur (wegen dem Unruh-Effekt) ausgesetzt sieht.
Bob mag zwar nichts direktes von dieser Temperatur sehen (und daher vielleicht rätseln, was mit ihr warum passiert) - er wird sich doch aber einig mit Alice darüber sein, dass sie sich auflöst?
Anders kann es doch gar nicht sein?

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