La complementariedad de los agujeros negros es una hipótesis que permite resolver la paradoja informacional de los agujeros negros , propuesta por los físicos teóricos estadounidenses Leonard Susskind , Larus Thorlasius [1] y el holandés Gerard t'Hooft .
La aplicación de la teoría cuántica a un agujero negro es que el agujero negro se evapora gradualmente debido a la radiación de Hawking . Si consideramos la caída libre de un cuerpo en un agujero negro, su masa como resultado de esto aumentará en la masa del cuerpo. La evaporación de un agujero negro hará que llegue un momento en que su masa disminuya a su valor original (antes de arrojar un cuerpo en él). Por lo tanto, resulta que el agujero negro convirtió el cuerpo original en una corriente de varias radiaciones, sin cambiar (porque volvió a su masa original). La radiación emitida es completamente independiente de la naturaleza del cuerpo que ha caído en ella. Es decir, el agujero negro destruía la información que caía en él . Pero si consideramos lo mismo para la caída y posterior evaporación de un sistema cuántico que se encuentra en algún estado puro, entonces, dado que el agujero negro en sí no ha cambiado, obtenemos la transformación del estado puro inicial en un "térmico" ( mezclado ). ) estado. Tal transformación no es unitaria, y toda la mecánica cuántica se basa en transformaciones unitarias . Por lo tanto, existe una contradicción con los postulados originales de la mecánica cuántica , llamada paradoja de la información .
De acuerdo con el principio de complementariedad (complementariedad) de la mecánica cuántica, para una descripción completa de los fenómenos de la mecánica cuántica, es necesario utilizar dos conjuntos de conceptos clásicos mutuamente excluyentes ("adicionales"), cuya totalidad proporciona información completa sobre estos fenómenos. como integrales. Por ejemplo, en mecánica cuántica, los patrones espacio-tiempo y energía-momento son adicionales.
L. Susskind, siguiendo este principio, propuso una solución radical a la paradoja de la información, suponiendo que existen dos procesos en los agujeros negros que se complementan en el sentido de la mecánica cuántica [2] .
De acuerdo con la hipótesis de Susskind, la información se refleja en el horizonte de eventos y pasa a través del horizonte de eventos, mientras que un observador no puede observar ambos procesos al mismo tiempo. Para un observador externo, la dilatación infinita del tiempo en el horizonte de sucesos hace que un objeto tarde una cantidad infinita de tiempo en llegar al horizonte. Susskind también introdujo el concepto de " horizonte estirado ", que es una membrana situada a una distancia del orden de la longitud de Planck del horizonte de sucesos. Para un observador externo, la información del incidente calienta el horizonte estirado, que luego lo vuelve a irradiar como radiación de Hawking , sin dejar de ser un objeto sólido. Al mismo tiempo, desde el lado del observador que cae, no sucede nada especial en el horizonte de eventos, y el observador mismo y la información caen en una singularidad. Esto no significa que haya dos "copias" de información, una en las inmediaciones del horizonte de eventos y la otra, dentro del agujero negro. Un observador puede detectar información en el propio horizonte de eventos o dentro de un agujero negro, pero no en ambos al mismo tiempo.