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Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Schwarze Löcher, wohl die mysteriösesten Objekte im All: Entstehung, Geometrie, Dynamik, Quantenaspekte
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Frank
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Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von Frank » 19. Sep 2019, 10:07

Aber mal ganz langsam mit den scheuen Pferden....
Da ich bekannterweise ja kein promovierter Physiker bin, komme ich da verständlicherweise nicht ganz mit.

Mein bescheidener Kenntnisstand:
Neue Analysen legen nahe, dass Schwarze Löcher tatsächlich "keine Haare haben" und bestätigen damit einmal mehr eine Schlussfolgerung aus Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie auch an den extremsten Orten des Universums. Das sogenannte Keine-Haare-Theorem wurde von dem Physiker John Wheeler formuliert und fasst mit simplen Worten die Erkenntnis zusammen, dass Schwarze Löcher vollständig durch ihre Masse, elektrische Ladung und ihren Drehimpuls charakterisiert werden. Mehr Informationen gibt es nicht, also "keine Haare". Anhand der Daten des ersten geglückten Nachweises von Gravitationswellen haben Forscher das nun nachgewiesen, berichten sie in den Physical Review Letters.
https://www.heise.de/newsticker/meldung ... 33318.html

Wenn ich es richtig verstanden habe, dann gibt es bei einem SL nur eine Richtung, nämlich die in das SL. Es kommt also keine Information jemals wieder raus.

Das No-Hair-Theorem legt nahe, dass Schwarze Löcher einen Verlust an Information bewirken, da die bei der Auflösung entstehende Hawking-Strahlung keine Information über die Entstehungsgeschichte des Schwarzen Lochs enthält. Anders als bei allen sonstigen durch die Quantenmechanik oder die Relativitätstheorie beschriebenen Vorgängen ist es prinzipiell nicht möglich, dass die Entstehung, das Wachstum und die Auflösung eines Schwarzen Loches in umgekehrter Reihenfolge passieren. Das bedeutet, dass diese Vorgänge durch einen eindeutigen Zeitpfeil ausgezeichnet sind. Diese Verletzung der Unitarität der Zeitentwicklung wird auch als Informationsparadoxon Schwarzer Löcher bezeichnet.
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Schwarz ... %C3%B6cher

Stephen Hawking hat ja seine Meinung darüber geändert.
Prominente Vertreter dieser Sicht waren Kip Thorne und lange Zeit auch Stephen Hawking. Stephen Hawking änderte jedoch seine Meinung und erklärte auf der 17. International Conference on General Relativity and Gravitation (18.–23. Juli 2004 in Dublin), dass Schwarze Löcher doch Haare haben könnten. Weiterhin nehmen unter anderem Roger Penrose, John Preskill und Juan Maldacena an, dass zumindest gewisse Informationen zusätzlich nach außen dringen könnten. Auch in seinem Buch Das Universum in der Nussschale äußert Stephen Hawking die Annahme, dass Schwarze Löcher bei ihrem Ableben die gesammelte Information wieder abgäben. Das Informationsparadoxon ist von Joseph Polchinski im Feuerwall-Paradoxon verschärft worden. 2013 schlugen Juan Maldacena und Leonard Susskind eine Lösung durch die Äquivalenz von Quantenverschränkung und Wurmlöchern vor (ER-EPR-Vermutung), weiter ausgebaut durch einen expliziten Vorschlag solcher durchquerbarer Wurmlöcher durch Ping Gao, Daniel Louis Jafferis und Aron C. Wall (siehe Wurmloch).
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Schwarz ... %C3%B6cher

- Heißt das nun, dass ein SL "ewig" besteht, da kein Verlust nach "draußen" da ist und somit auch nichts verloren geht?
- Es gibt also bei einem SL keinen Masseverlust, da alles immer nur in eine Richtung geht?
- Heißt das auch, dass die berühmte Hawkings Strahlung nun endgültig vom Tisch ist?

Sind vielleicht naive Fragen, aber das ist mir jetzt egal. Möchte das ganze verstehen. ;?
Mit freundlichen Grüßen

Frank

Herr5Senf
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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von Herr5Senf » 19. Sep 2019, 12:09

Für eine "endgültige Entscheidung" sind die Gravitationswellenmessungen noch viel zu ungenau- man hat nur den "Grundton" Chirp.
Ausgewertet wurde hier der Ringdown, also das Abklingen des Ereignishorizontes nach der Verschmelzung - das geht ganz zügig.
Sicher ist, das schwarze Löcher, also Ereignishorizonte verschmolzen sein müssen, massive Objekte würden länger nachklingen.
Man muß nach Oberwellen gucken wie bei Glocken. Findet man welche, würden schwarze Löcher vlt. weiche Haare haben.

Grüße Dip

deltaxp
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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von deltaxp » 20. Sep 2019, 13:30

Frank hat geschrieben:
19. Sep 2019, 10:07
- Heißt das nun, dass ein SL "ewig" besteht, da kein Verlust nach "draußen" da ist und somit auch nichts verloren geht?
- Es gibt also bei einem SL keinen Masseverlust, da alles immer nur in eine Richtung geht?
- Heißt das auch, dass die berühmte Hawkings Strahlung nun endgültig vom Tisch ist?
Nein, ein SL lebt nicht ewig, sondern verliert Masse durch die Hawkingstrahlung (zumindest in der semiklassischen theorie), bis es letzlich vollständig verdampft (solang es nicht elektrich geladen ist).

In der Berechnung von Hawking kam aber heraus, dass die Hawkingstrahlung ein rein thermische Strahlung ist (schwarzkörper-strahlung). Das heisst dass ihr Spektrum NUR durch die Temperatur (die wiederum durch die masse des sl, ich weiss nicht ob jemand das mit drehimpuls und ladung berechnet hat) gegeben ist und keine weitere info enthält.

Kurzum, egal woraus sich das schwarze loch einmal gebildet hat, und egal was irgendwer mal reingeworfen hat, die schwiegermutter, sein zeugnis, ein stein. keine weitere information als die masse spielt eine rolle. man kann also aus der (gesammelten) Hawking-strahlung nach vollständiger Verdampfung (da streiten sich auch noch die wissenschaftler, weil die quasi-klassische behandlung kurz vor der endverdampfung wohl nicht mehr gültig ist) NICHT mehr darauf zurückschliessen, was einst das schwarze loch gebildet hat, oder was da irgendwer reingeworfen hat.

In diesem Sinne geht Information verloren und das steht im krassen widerspruch zur QM.

Prinzipiell kann man nämlich Entstehung und verdampfung als Streuprozess betrachten. Aus der negativen unendlichkeit fliegen teilchen ein die bilden den |in> zustand, dann entsteht ein schwarzes loch, was mit den teilchen schindluder treibt, sozusagen ne streumatrix S, weil am ende wieder alles in hawking-strahlung in der postiven unendlicheit ended, die den |out> zustand bildet: also

|out> = S |in>

In der QM gilt aber die Unitarität der Streumatrix (Erhaltung der Wahrscheinlichkeit, in der klassischen QM bei Teilchenerhaltung ist das also nur eine Drehung des |in> zustandsvektors im Hilbertraum, in der QFT wo teilchenanzahlen selber sozusagen koordinaten im "größeren" Fockraum eben dort eine Drehung des |in> zustandsvektors). So oder so, kann man in der QM zu mindest prinzipiell den prozess IMMER umkehren (auch wenn es praktisch "schwierig" sein kann, also

|in> = S^-1 |out>

man kann also aus dem outcome immer bestimmen was der income war. und das aber geht mit der Hawkingstrahlung rein nach der Hawkingtheorie nicht, die einzige information ist die temperatur. es ist also nicht ein-ein-deutig. Information geht beim schwarz-loch-streuprozess verloren, was eine zeitrichtung demnach vorgibt.

das ist das informationsparadoxon. in der semiklassischen schwarzloch-streuung näherung geht information über den |in> zustand verloren, er lässt sich nicht mehr rekonstruieren, die unitarität der Streumatrix ist zerstört. Aus quantenmechanischer sicht ist dies aber ein Höchstverbrechen, denn da geht keine information verloren, man kann den |in> zustand immer (prinzipiell) rekonstruieren.

Und dieser widerspruch, der zunächst nichtmal was mit der singularität in der mitte des sls zu tun hat, der ist nicht pille palle, der ist absolut fundamental und meinen augen der wichtigste grund, warum ART und QM nicht beide friedlich nebeneinander existieren können sondern es fundamentaleres geben muss, dass diesen widerspruch, eben ein echtes paradoxon löst.

und da gibt es eben mehrere ansätze, die das versuchen aufzulösen.

die einen sagen, he, dann ist die unitarität der streumatrix eben nciht immer zu 100% gesichert, wir müssen die qm anpassen, die anderen sagen, nene, qm ist fundamental, vielleicht sollten wir das starke äquivalenzprinzip auf dem die ART basiert nicht ganz so streng nehmen (das führt dann zusammen dem nocopy-theorem der qm, was ebenso fundamental ist zur firewall hypothese)

Andere ansätze sind kommen eben aus der AdS/CFT-Korrespondenz (weshalb hawkiing seine ansicht geändert hat) was zur ER-EPR-Vermutung führt (Spacetime from Entanglement), wonach die Hawkingstrahlung eben doch Information trägt und die ausgehnde hawkingstrahlung mit dem eingefallen part durch wurmlöcher (ER) verschränkt bleibt (EPR) (dann hat das sl MASSIG Haare), bzw beides gleichwertig ist. Was davon nun tatsächlich oder ob überhaupt was davon in der welt realisiert ist weiss keiner. auf jeden fall treibt dieses paradoxon zumindest die theoretische physik voran, messtechnisch ist das ohnehin nicht zu bewerkstelligen, und eventuell sogar nie.

wenn man davon ausgeht, das die qm gilt, kann man nämlich zeigen, das das erste bit information ünber den |in> zustand nämlich erst nach der HÄLFTE der zerfallszeit außen zu vorschein kommt, also rekonstruiert werden aknn aus der gesammelten Hawking strahlung. und das heisst für atronimische schwarze löcher typischerweise trillionen von jahren oder so. kein wunder , sogar aus qm-sicht, dass in der ersten näherung für grosse sl, wo hawkings semiklassischer ansatz (also qft auf klassich gekrümmter raumzeit) ein thermisches spektrum rauskommt.

ich hoffe das brachte etwas klarheit, und ich hoffe, dass das halbwegs korrekt ist. das muss tom sonst mal rüberschauen und korrekturen anbringen

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von seeker » 20. Sep 2019, 14:51

deltaxp hat geschrieben:
20. Sep 2019, 13:30
In der QM gilt aber die Unitarität der Streumatrix (Erhaltung der Wahrscheinlichkeit, in der klassischen QM bei Teilchenerhaltung ist das also nur eine Drehung des |in> zustandsvektors im Hilbertraum, in der QFT wo teilchenanzahlen selber sozusagen koordinaten im "größeren" Fockraum eben dort eine Drehung des |in> zustandsvektors). So oder so, kann man in der QM zu mindest prinzipiell den prozess IMMER umkehren (auch wenn es praktisch "schwierig" sein kann, also

|in> = S^-1 |out>

man kann also aus dem outcome immer bestimmen was der income war.
Ich frage mich, ob das gesichert ist oder nur eine rein theoretisch-konstruktive Forderung, rein aus der Theorie heraus, aus einer bestimmten philosophischen Grundhaltung zur Deutung der gefundenen mathematischen Beschreibung.
Denn: Wenn wir die QT incl. bornscher Regel betrachten und z.B. einen mehrstufigen Zerfall betrachten, was dann? Lässt sich das dann umdrehen?

Beispiel:
Nehmen wir eine Zerfallsreihe A -> B -> C an, die Einzelzerfälle unterliegen Halbwertszeiten. Wenn ich nun C finde, kann ich dann -wenigstens im Prinzip- zurückverfolgen, wann der Zerfall A -> B stattgefunden hat bzw. rückwärts in der Zeit angeben, wann genau er geschen muss? Ich glaube nicht, ich glaube diese Information ist genauso verloren gegangen.

Nun kann man die bornsche Regel aus theoretisch-philosophischen Gründen natürlich ablehnen, wie in der VWI, aber man muss halt nicht, insbesondere hat man derzeit noch keine wirklichen empirischen Argumente dafür in der Hand. Deshalb frage ich mich, ob dieses "Informationsparadoxon" nicht etwas ist, das derzeit eher nur für die Theoretiker relevant ist und nur ein rein akademisches Problem ist?
Grüße
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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von deltaxp » 26. Sep 2019, 12:49

seeker hat geschrieben:
20. Sep 2019, 14:51
Ich frage mich, ob das gesichert ist oder nur eine rein theoretisch-konstruktive Forderung, rein aus der Theorie heraus, aus einer bestimmten philosophischen Grundhaltung zur Deutung der gefundenen mathematischen Beschreibung.
Denn: Wenn wir die QT incl. bornscher Regel betrachten und z.B. einen mehrstufigen Zerfall betrachten, was dann? Lässt sich das dann umdrehen?
Die Unitarität ist fundamental in der QM verankert, Es gibt kein Experiment, was den daraus folgenden Ergebnissen widerspricht. Im Gegensath. QM (QFT) sind die Theorien mit den präzisesten Voraussagen (11 stellen nach dem komma bei einer messung der größenordnung um 1 (also etwa gyromagnetisches verhältnis des elektrons). Heisst das es ist gesichert ? nein natürlich nicht, es braucht nur ein experiment was dem widerspricht. aber bisher gab es da nichts. das Vertrauen in die Theorie ist daher sehr groß. Nichtsdestoweniger gibt es Forscher die sich an der Veränderung der QM versuchen, um offene Fragen (oder interprationsabhängige Fragen) wie den Kollaps der Wellenfunktion und eben möglichen Informationsverlust theoretisch zu erklären, ohne den bisherigen Ergebnissen zu widersprechen und konsistent zu sein. Mit den QM-Veränderungsversuchen kenn ich mich allerdings nicht aus, aber bisher hab ich noch nichts von einer solchen Variante gehört, die konsistent und anomaliefrei ist und bisherige messungenergebnisse reproduzieren kann. Vielleicht kennt sich jemand anders mit QM-Alternativen besser aus.

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von seeker » 26. Sep 2019, 14:09

deltaxp hat geschrieben:
26. Sep 2019, 12:49
Die Unitarität ist fundamental in der QM verankert, Es gibt kein Experiment, was den daraus folgenden Ergebnissen widerspricht.
Da bin ich nicht ganz sicher, ich denke das hängt von der Interpretation der Messergebnisse ab bzw. wie man die Theorie in Bezug zu den Messungen setzt, immerhin gilt die Theorie ja im Grunde nur für Ensembles, jede Einzelmessung aber widerspricht der Theorie in gewisser Weise, wenn man es unter einem bestimmten Blickwinkel betrachtet, indem die Theorie diese Einzelergebnisse nicht eindeutig vorhersagt. Und Messungen sind ja auch immer theoriegeladen.

Was ich meine: Ich glaube die Unitarität lässt sich nur aufrechterhalten, wenn man die QT unter bestimmten Blickwinkeln betrachtet, z.B. unter der Interpretation der VWI, also als "reine" QT, ohne weitere Zusätze. Das Problem ist ja nicht das was man misst oder messen kann, sondern das, was man nicht messen also auch nicht empirisch bestätigen kann, das die Theorie aber auch vorhersagt bzw. beinhaltet. Wenn es diese Dinge tatsächlich auch gibt, dann gut, wenn nicht, dann ist die Theorie in gewisser Weise "falsch", vielleicht besser gesagt unvollständig, unterbestimmt. Aber das wissen wir halt (zumindest noch) nicht. D.h. die Existenz der Unitarität ist bisweilen die im ockhamschen Sinne einfachste Möglichkeit, an der man festhalten soll, so lange keine experimentellen Befunde vorliegen, die dagegen sprechen.
Und wie das in Kombination mit der ART dann ausschaut ist immer noch interessant.
Grüße
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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von tomS » 29. Sep 2019, 11:47

@seeker:

deltaxp hat vollkommen recht, die Unitarität ist fundamental in der QM und allen weiteren QFTs. Das hat nichts mit dem Messprozess selbst zu tun, denn die von deltaxp genannte Argumentation gilt zunächst ohne bzw. vor einer Messung. Es hat auch nichts mit der Interpretation zu tun, denn diese interpretiert nur den zugrundeliegenden Formalismus, und der garantiert eben die Unitarität.

Man kann die Unitarität aufgeben, doch dann modifiziert man zwingend die Quantenmechanik selbst, d.h. man erhält eine andere Theorie mit anderen Vorhersagen, nicht nur eine andere Interpretation **)

Bsp. dafür siehe hier
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Objecti ... pse_theory
https://arxiv.org/abs/hep-th/9401109

Der nicht-unitäre Kollaps / das von-Neumannsches Projektionspostulat / ... werden heute von niemandem mehr ontisch aufgefasst, d.h. niemand behauptet, dass sowohl die Schrödingergleichung als auch der Kollaps physikalisch gültig sind bzw. stattfinden - dies ist letztlich inkonsistent.

Man rettet sich dadurch, dass man den Kollaps davon - oder sogar die gesamte Theorie - nicht-ontisch auffasst. Damit landet man allerdings in einem andren Dilemma, nämlich der Fragestellung, ob man überhaupt davon sprechen kann, ob SLs irgendwelche Eigenschaften haben. Letzteres kann man eben nur behaupten, wenn man die Theorie zumindest teilweise doch ontisch auffasst. Die Standard-QM lässt aber keine echte Beschreibung des Messprozesses zu, also kann man gerade den nicht ontisch auffassen - Ausnahme wäre die VWI, aber da haben wir universell gültige Unitarität.

Also:
alles nicht-ontisch - die Aussage, SLs hätten irgendwas oder hätten irgendetwas nicht ist letztlich inkonsistent wg. der Voraussetzung „nicht-ontisch“
Wellenfunktion & Schrödingergleichung ontisch, Messprozess nicht-ontisch - unvollständige Interpretation *)
Alles ontisch - VWI, kein Kollaps
Messprozess mit Kollaps ontisch - Kollaps nicht-unitär - modifizierter Formalismus, keine Standard-QM **)

*) in der Quantengravitation / Quantenkosmologie ist jede Art der Kopenhagener Interpretation sinnlos wg. der Anwendung der QM auf das gesamte Universum
**) alle derartige Ideen sind höchst problematisch, es existiert kein allgemein akzeptierter Ansatz, diese Themen werden im o.g. Kontext m.W.n. nicht betrachtet


Wenn man das keine-Haare-Theorem über den Messprozess anwenden oder modifizieren möchte, benötigt man eine Theorie des Messprozesses; diese liefert heute ausschließlich VWI inkl. Unitarität und ohne Kollaps. Eine vollumfängliche Anwendung auf SLs scheitert an den fehlenden Theorie zur Quantengravitation.

Alle mir bekannten Ansätze liefern immer „ART + semiklassische Korrekturen“; letztere sind jedoch unmessbar klein; z.B. wäre das ein modifiziertes Spektrum der Hawkingsstrahlung, aber diese kann man schon in nullter Ordnung nicht messen, geschweige denn Korrekturen erster Ordnung.

Dann gibt es Argumente von Susskind, dass Quantenkorrekturen in gewisser Weise nicht „klein“ sein können, da sie andernfalls nicht die Unitarität in der Hawkingstrahlung retten können. Dennoch können diese Korrekturen „asymptotisch klein“ sein, d.h. weit weg vom SL sieht dieses eben exakt so aus wie in der ART; die Korrekturen sind „groß“ im gesamten Bereich des SLs, d.h. es liegt ein makroskopisches Quantensystem der Größe des EH vor - dazu gibt es Ansätze in der LQG sowie der Stringtheorie

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Fuzzbal ... ng_theory)

Diese liefern - wie gesagt - asymptotisch nichts anderes als die ART.


Zum verlinkten Artikel:

"Das ist die erste experimentelle Messung, mit der sich direkt (?) das Keine-Haare-Theorem untersuchen lässt", ordnet Maximiliano Isi ein, der die Forschung geleitet hat... Wenn es sich aber weiter bewahrheitet, könnten künftige Messungen mit höherer Präzision es ermöglichen, Schwarze Löcher von bislang noch hypothetischen ähnlich kompakten Himmelskörpern zu unterscheiden. Denn deren "Läuten" müsste weitere Informationen preisgeben.

Direkt? Wir messen keine quantenmechanischen Aspekte sondern rein klassische Gravitationswellen. Ist denn überhaupt klar, dass „Haare“ wirken „klassische Haare“ wären?

Zu den künftige Messungen mit höherer Präzision wird nichts gesagt. Brauchen wir ein next-gen-LIGO direkt am EH?
Gruß
Tom

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von Skeltek » 29. Sep 2019, 18:09

Ich finde es faszinierend, wie du meinen verstaubten Wortschatz 'ganz nebenbei' wieder auffrischt.
alles nicht-ontisch - die Aussage, SLs hätten irgendwas oder hätten irgendetwas nicht ist letztlich inkonsistent wg. der Voraussetzung „nicht-ontisch“
Kann man an diesem Punkt nicht in Kategorien ähnlich Superpositionen vorgehen?
Wenn wir das phänomenologisch realisierte Sein vom Seienden trennen, dann wäre es doch möglich, dass mehrere Realisationen des Seienden hinter ununterscheidbaren phänomenologischen Realisationen versteckt sind? Hier würde man jedoch ein gewaltiges Thema aufstoßen (Identität exakt gleicher Instanzen bzw Konvergenz), über das man ewig debatieren könnte (was ich gerade nicht tun möchte).
Die Ununterscheidbarkeit von verschiedenen Zuständen ist nach einem Kollaps doch eher das Problem, als die Realisation eines bestimmten Zustandes?

Nicht ontischer Messprozess ist an sich bereits kritisch, da in meinen Augen kaum definierbar; ein Meßprozess ist zumindest in der Durchführung eine passiver Prozess - nicht der Detektor schaut das Photon an, sondern das Photon entscheidet ob es auf dem Detektor aufschlägt bzw Mesteilchen interagiert.

Ich muss aber ersteinmal den Thread und neuesten Beitrag auf mich wirken lassen, bevor ich diesen Post gegebenenfalls ändere oder etwas wirklich gehaltvolles dazu schreiben kann.
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  • Unentscheidbarkeit - Dieser Satz ist wahr.
  • Unvollständig - Aussage A: Es existiert nur ein Element A.
  • Widersprüchlich - Dieser Satz ist falsch.

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von deltaxp » 30. Sep 2019, 17:42

In dem paper geht es nur um die klassischen ART-Eigenschaften des SL. ich bin nur auf hawking-strahlung und Verdampfung eingegangen, weil Frank im eingangs-post dazu fragen hatte.

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von tomS » 1. Okt 2019, 07:04

Na ja, klassische Haare wären ein Widerspruch zur ART, quantenmechanische Haare eine Erweiterung. In etwa wie Maxwell und QED.
Gruß
Tom

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von Frank » 1. Okt 2019, 12:23

deltaxp hat geschrieben:
30. Sep 2019, 17:42
In dem paper geht es nur um die klassischen ART-Eigenschaften des SL. ich bin nur auf hawking-strahlung und Verdampfung eingegangen, weil Frank im eingangs-post dazu fragen hatte.
Was mir zum Teil auch sehr geholfen hat( weil ich immer noch nicht alles verstanden habe.)
Nochmals danke dafür. :well: ;th
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von seeker » 2. Okt 2019, 13:32

@tomS: Danke für die ausführliche Stellungnahme, das macht einiges klarer.

Ein paar Anmerkungen:
tomS hat geschrieben:
29. Sep 2019, 11:47
deltaxp hat vollkommen recht, die Unitarität ist fundamental in der QM und allen weiteren QFTs. Das hat nichts mit dem Messprozess selbst zu tun, denn die von deltaxp genannte Argumentation gilt zunächst ohne bzw. vor einer Messung. Es hat auch nichts mit der Interpretation zu tun, denn diese interpretiert nur den zugrundeliegenden Formalismus, und der garantiert eben die Unitarität.
OK. Wenn das a priori ist, dann hat das allerdings zunächst etwas damit zu tun wie die Theorie bzw. das Modell konstruiert ist. Und das wiederum hat etwas mit uns zu tun, mit unserem Denken, unserer Herangehensweise, unseren Erwartungen und Forderungen an Theorien, unseren Grundannahmen* und unseren mathematischen Möglichkeiten.

*: Einige unserer Grundannahmen und Grundforderungen besagen, dass die Natur keine Sprünge macht und dass alles mathematisch berechenbar sein muss und dass alles aus einem Guss sein muss. Aber das muss nicht unbedingt 100%ig richtig sein.

Was haben wir?
Wir haben mit der QT zunächst ein mathematisches Modell der Natur, das unsere Erwartungen und Anforderungen in fast allen Fällen ganz hervorragend erfüllt. D.h. das Ding funktioniert richtig gut. Und es enthält im Kern eben auch die Unitarität, die aber eben auch einen a priori-Charakter hat.
Es ist völlig klar, dass man da nichts dran drehen will, es sei denn, man wäre wirklich dazu gezwungen. Und gerade darum geht es ja bei dieser Diskussion anhand von SLs. Es ist eine vornehmlich theoretische Diskussion, wo es darum geht alles konsistent unter einen Hut zu bekommen.

Auf der anderen Seite ist es aber auch so, dass es bei der Theorieentwicklung ganz normal ist, dass Theorien zunächst unterbestimmt sind, da sie Verallgemeinerungen darstellen, d.h. sie beschreiben u.a. nicht nur unsere Welt, sondern alle in den Rahmen passende Welten. Und es ist dabei eine leicht einzunehmende Haltung zu sagen, dass nicht alles was eine Theorie vorhersagt auch in der Natur verwirklicht sein muss. (Z.B. lässt die ART Zeitscheifen zu, die meisten Leute glauben aber mit gutem Grund, dass die Natur Zeitschleifen verbietet, schon wegen der damit verbundenen Paradoxien.)
Also verfeinert man Theorien in der weiteren Entwicklung: Sie werden bestimmter, durch immer weitere Einschränkungen immer näher an die Realität angeglichen.
Auch das ist normal. Das mag meist nur die Peripherie von Theorien betreffen, kann aber auch manchmal den Kern treffen.
D.h.: Die Unitarität ist auch nichts, dass man nicht aufgeben oder verfeinern oder einschränken könnte/würde, wenn man müsste.
tomS hat geschrieben:
29. Sep 2019, 11:47
Man kann die Unitarität aufgeben, doch dann modifiziert man zwingend die Quantenmechanik selbst, d.h. man erhält eine andere Theorie mit anderen Vorhersagen, nicht nur eine andere Interpretation **)
Ja, sehe ich ein. Solche Modifikationen könnten allerdings auch so klein ausfallen, dass sie am Rande oder sogar jenseits der heutigen Messmöglichkeiten liegen.
tomS hat geschrieben:
29. Sep 2019, 11:47
Der nicht-unitäre Kollaps / das von-Neumannsches Projektionspostulat / ... werden heute von niemandem mehr ontisch aufgefasst, d.h. niemand behauptet, dass sowohl die Schrödingergleichung als auch der Kollaps physikalisch gültig sind bzw. stattfinden - dies ist letztlich inkonsistent.
Inkonsistent zu was? Zu unseren Erwartungen/Forderungen/Grundannahmen?
tomS hat geschrieben:
29. Sep 2019, 11:47
Man rettet sich dadurch, dass man den Kollaps davon - oder sogar die gesamte Theorie - nicht-ontisch auffasst. Damit landet man allerdings in einem andren Dilemma, nämlich der Fragestellung, ob man überhaupt davon sprechen kann, ob SLs irgendwelche Eigenschaften haben. Letzteres kann man eben nur behaupten, wenn man die Theorie zumindest teilweise doch ontisch auffasst. Die Standard-QM lässt aber keine echte Beschreibung des Messprozesses zu, also kann man gerade den nicht ontisch auffassen - Ausnahme wäre die VWI, aber da haben wir universell gültige Unitarität.
Ich verstehe. Dennoch werde ich da gerade wieder schwankend, so sehr ich mich in letzter Zeit auch mit der VWI mit ihrer universell gültigen Unitarität angefreundet habe.
Ich denke die Sache ist wirklich auch eine philosophische: Im ockhamschen Sinne soll man so wenige Grundannahmen und Zutaten wie möglich für eine Theorie verwenden - aber nicht weniger.
Die grundsätzliche Unterbestimmtheit von Theorien lässt dabei immer eine Tür offen, dass man evtl. doch noch zu wenig davon eingeflochten hat.
Und unsere Grundannahmen und Grundforderungen stehen dabei auch stets zur Disposition, sie müssen stets geprüft und verteidigt werden.
Grüße
seeker


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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von tomS » 4. Okt 2019, 10:22

Wenn du die Unitarität aufgibst, dann kippst du du die ganze QM; dabei handelt es sich nicht nur um eine spezielle Theorie, sondern um den Rahmen für alle ggw. etablierten Theorien - außer ART. Wenn du gewählte Repräsentanten zugunsten von erblichen Herrschaftsansprüchen aufgibst, dann modifiziertes du auch nicht nur ein kleines bisschen die Demokratie.

Die Inkonsistenz des Kollaps auf ontologischer Ebene ist ganz einfach:
- durch die unitäre Zeitentwicklung gemäß der Schrödingergleichung geht ein Zustand in einen neuen Zustand über
- durch den nicht-unitären Kollaps im Zuge einer Messung geht ein Zustand in einen neuen Zustand über

Zum einen können nicht zwei sich formal widersprechende Gesetze koexistieren. Zum anderen kann niemand schlüssig erklären, wann und warum eine Interaktion mit einem Messgerät anders beschrieben werden soll als die Interaktion mit einem anderen Quantensystem. Photon trifft Metallplatte - Photoeffekt - ... unitär! Photon trifft Metallplatte - Photoeffekt - ...äh, nee, Metallplatte ist in einem Detektor eingebaut ... - Messung - nicht unitär!

Ich plädiere hier nicht für die VWI, sondern dafür, den Status der Unitarität angemessen zu berücksichtigen. Unitarität ist letztlich von der selben Gattung Heiliger Kühe wie Erhaltungssätze.
Gruß
Tom

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von seeker » 5. Okt 2019, 11:03

tomS hat geschrieben:
4. Okt 2019, 10:22
Ich plädiere hier nicht für die VWI, sondern dafür, den Status der Unitarität angemessen zu berücksichtigen. Unitarität ist letztlich von der selben Gattung Heiliger Kühe wie Erhaltungssätze.
Ja, das ist klar. :)
tomS hat geschrieben:
4. Okt 2019, 10:22
Wenn du die Unitarität aufgibst, dann kippst du du die ganze QM
Da bin ich nicht sicher. Z.B. könnte die Natur ein diskretes Verhalten haben, der Zeiger auf der Einheitskugel könnte Mikro-Sprünge machen, er könnte auch selbst unscharf sein, es könnte holistische Zusammenhänge geben, usw. Möglichkeiten von Modifikationen unterhalb der Messbarkeitsschwelle gibt es sicher viele.
Aber es ist mir auch klar, dass man das erst ernst nehmen dürfte, wenn man dazu auch etwas Konkretes in der Hand hätte, was anscheinend heute nicht der Fall ist, auch bei den Objekten "schwarzes Loch" noch nicht.
Also zurücklehnen und abwarten und bis dahin an der Unitarität festhalten... :)
tomS hat geschrieben:
4. Okt 2019, 10:22
Zum einen können nicht zwei sich formal widersprechende Gesetze koexistieren.
Nein. Genauer: Zwei sich formal widersprechende Gesetze sollen nicht koexistieren, weil das für uns widerwärtig ist. Das widerspräche unserer Grund-Forderung nach einer einheitlichen Welt bzw. einer einheitlichen und vollständigen Beschreibung der Welt.
tomS hat geschrieben:
4. Okt 2019, 10:22
Zum anderen kann niemand schlüssig erklären, wann und warum eine Interaktion mit einem Messgerät anders beschrieben werden soll als die Interaktion mit einem anderen Quantensystem.
Ja. Es geht hier um unsere Forderung an Theorien, dass sie uns etwas erkären sollen - so dass wir es verstehen, so wie unser Verstehen eben gegeben ist.

Nicht missverstehen: Ich denke wir sind einer Meinung, ich versuche nur den Bogen zu uns zurück zu schlagen, weil ich diese Analyse/Reflektion für interessant und wichtig halte.
Grüße
seeker


Mache nie eine Theorie zu DEINER Theorie!
Denn tut man das, so verliert man zumindest ein Stück weit seine Unvoreingenommenheit, Objektivität.

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tomS
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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von tomS » 5. Okt 2019, 14:07

seeker hat geschrieben:
5. Okt 2019, 11:03
tomS hat geschrieben:
4. Okt 2019, 10:22
Wenn du die Unitarität aufgibst, dann kippst du du die ganze QM
Da bin ich nicht sicher. Z.B. könnte die Natur ein diskretes Verhalten haben, der Zeiger auf der Einheitskugel könnte Mikro-Sprünge machen, er könnte auch selbst unscharf sein, es könnte holistische Zusammenhänge geben, usw. Möglichkeiten von Modifikationen unterhalb der Messbarkeitsschwelle gibt es sicher viele.
Nee, das ist tatsächlich eher eine Prinzipfrage, so wie Diktatur, schwanger, ...
seeker hat geschrieben:
5. Okt 2019, 11:03
Aber es ist mir auch klar, dass man das erst ernst nehmen dürfte, wenn man dazu auch etwas Konkretes in der Hand hätte, was anscheinend heute nicht der Fall ist, auch bei den Objekten "schwarzes Loch" noch nicht.
Da kennt man zwar das Problem der Hawkingstrahlung, denkt jedoch einerseits, dass dies eher ein Indiz für die unvollständige Kenntnis der QG, und kennt andererseits keine vernünftige Lösung mittels nicht-Unitarität (Hawking hat daran gearbeitet)

seeker hat geschrieben:
5. Okt 2019, 11:03
tomS hat geschrieben:
4. Okt 2019, 10:22
Zum einen können nicht zwei sich formal widersprechende Gesetze koexistieren.
Nein. Genauer: Zwei sich formal widersprechende Gesetze sollen nicht koexistieren, weil das für uns widerwärtig ist. Das widerspräche unserer Grund-Forderung nach einer einheitlichen Welt bzw. einer einheitlichen und vollständigen Beschreibung der Welt.
Ich würde sagen, es widerspricht schlichtweg der Logik.
seeker hat geschrieben:
5. Okt 2019, 11:03
tomS hat geschrieben:
4. Okt 2019, 10:22
Zum anderen kann niemand schlüssig erklären, wann und warum eine Interaktion mit einem Messgerät anders beschrieben werden soll als die Interaktion mit einem anderen Quantensystem.
Ja. Es geht hier um unsere Forderung an Theorien, dass sie uns etwas erkären sollen - so dass wir es verstehen, so wie unser Verstehen eben gegeben ist.
Auch hier geht‘s nur um die Logik.
Gruß
Tom

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Re: Dank Gravitationswellen bestätigt: Schwarze Löcher haben "keine Haare"

Beitrag von Skeltek » 14. Okt 2019, 22:47

Hab mir diese Woche mal Leonard Susskind - Inside Black Holes angesehen. War echt enttäuscht. Falls das echt die ganzen Gründe für die Deduktionen sind, weiss ich nicht mehr was ich wovon halten soll. Die argumentative Kette ist meiner Meinung nach völlig fehler- und lückenhaft. Ich bekomme das Gefühl, dass hier entweder völlig simplifiziert wird oder das Ganze auf völligem Unsinn beruht.
Die Rückschlüsse und Erkenntnisse scheinen in meinen Augen teilweise bereits per bzw durch die Definition der Anfangsannahmen widerspruchsfrei und 'passend' zu sein. Wieso nach einer beliebigen Zeitspanne z.B. noch alle 'Photonen' knapp über dem EH schweben sollen wird einfach so postuliert. Da sind mir zu viele Dinge, die einfach so hingeklatscht werden, welche so gar keinen Sinn ergeben und dann noch nicht einmal erklärt oder erläutert werden.
Dass sich die Residuen der hineingefallenen Teilchen aus Sicht eines fernen Beobachters immer schneller asymptotisch auf den EH zu bewegen, wird einfach weg gelassen. Letztlich hat man Photonen, die dieselbe Wellenlänge wie der EH haben aber auch direkt am EH kleben. Dass diese bereits durch geringfügigstes Anwachsen des EHs verschlungen werden, scheint völlig irrelevant. Vor allem glaube ich nicht, dass auf der gesamten Trajektorie von Teilchen ein 'Residuum' hinterlassen... dann würde ja auch ein Teilchen außerhalb eines SL-Einflussbereiches auf seinem gesamten Vergangenheitslichtkegel gleichzeitig seine Existenz verewigen.
Hier kommen Aspekte zum Einsatz, die man in der normalen Physik schlicht ignoriert oder für Schwachsinn halen würde.

Vielelicht könnte mich mal einer darüber aufklären, was da genau am EH kleben bleiben soll? Irgendwann sind die Photonen ausgedünnt und keins mehr übrig.
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