Unsere Welt zu verstehen:  Schwarze Löcher

 

 
Können Schwarze Löcher Information exportieren?
 
Welche genau?

— hmsgnr0292z

 
 
Hawkings Argumentation, dass Schwarze Löcher Strahlung abgeben und daher irgendwann "verdampft" sein werden, wird allgemein anerkannt und gilt — obgleich experimentell noch nicht nachgewiesen — als eine der wichtigsten Erkenntnisse Theoretischer Physik.
 
Doch steht seitdem die Frage im Raum, ob — und wenn ja, in welchem Sinne genau — das Verdampfen Schwarzer Löcher Information zerstört.
 
Hawking selbst war ursprünglich der Meinung, die von ihm entdeckte Strahlung sei zu 100% thermisch, würde als keinerlei Information aus dem Schwarzen Loch heraustragen können. Da ins Schwarze Loch fallende Materie aber auf jeden Fall Informationsträger ist, müsste — spätestens nachdem das Loch verdampft ist — Information aus unserem Universum verloren gegangen sein.
 
Viele Physiker — insbesondere Susskind und Preskill — widersprachen ihm heftig und sind fest davon überzeugt, dass Information nicht verloren gehen kann. Dies hat zu zwei wichtigen Fragen geführt:

 

• Gibt es einen Erhaltungssatz für Information?
   
• Wenn ja: Auf welche Art von Information genau bezieht er sich?

Die zweite dieser Fragen findet man seltsamerweise nirgendwo wirklich diskutiert. Man scheint anzunehmen, dass es sich um genau die Information handelt, welche codiert ist durch die Wellenfunktion des Universums:

A fundamental postulate of the Copenhagen interpretation of quantum mechanics is that complete information about a system is encoded in its wave function up to when the wave function collapses. The evolution of the wave function is determined by a unitary operator, and unitarity implies that information is conserved in the quantum sense.
 
Man kann bezweifeln, ob das Argument, die Evolution sei wenigstens prinzipiell umkehrbar, hier Sinn macht: Die Umkehrung könnte ja schließlich nur dann gedacht werden, wenn die Natur für jeden Kollaps der Wellenfunktion festhalten würde, welcher Operator ihn bewirkt hat.
 
Glaubwürdiger erscheint: Wenn ein Schwarzes Loch ein Raumschiff verschluckt, in dem jemand gerade eben ein Gedicht schrieb oder einen zündenden Gedanken hatte, wird dieses Gedicht oder dieser Gedanke ein für alle Mal verloren sein.

 
Im Juli 2004 hat Hawking sich zur Meinung seiner Kritiker bekehrt und auf der 17. Internationalen Konferenz für Allgemeine Relativitätstheorie und Gravitation Argumente vorgetragen, die ihn zu seinem Sinneswandel bewogen hatten. Seine Beweisführung allerdings scheint niemand verstanden oder gar als ausreichend nachvollziehbar eingestuft haben.
 
Erst Jahre später, in 2016, hat Hawking auf ArXiv erneut ein Papier dazu veröffentlicht, das zu einem Beweis führen könnte. Es schließt mit den Worten:

We have reconsidered the black hole information paradox in light of recent insights into the infrared structure of quantum gravity. An explicit description has been given of a few of the pixels in the holographic plate at the future boundary of the horizon. Some information is accessibly stored on these pixels in the form of soft photons and gravitons. A complete description of the holographic plate and resolution of the information paradox remains an open challenge, which we have presented new and concrete tools to address.

 
Letztlich hat Hawking damit zugegeben, dass die Frage, ob Schwarze Löcher nicht vielleicht doch Information vernichten, bis heute noch nicht zuverlässig genug beantwortbar ist:
 
Obgleich die Mehrheit der Physiker nicht bereit ist, an Informationsverlust zu glauben, gibt es noch keinen wirklichen Konsens.
 
Insbesondere ist völlig unklar, wie Hawking-Strahlung Information aus dem Loch heraustragen könnte.