Escape from a Black Hole

ブラックホールの情報パラドックス　解決へ新たな糸口

By Steven B. Giddings

S. B. ギディングス


Humankind caught its first glimpse of a black hole on April 10, 2019. The Event Horizon Telescope (EHT) team, which uses an Earth-spanning network of radio observatories acting in concert, shared images it had captured of an apparent black hole with 6.5 billion times the mass of our sun in the center of the nearby M87 galaxy. This was a breathtaking achievement—our first views of one of the most mysterious objects in the universe, long predicted but never directly “seen.” Even more exciting, the images, and the observations that should follow, are beginning to provide new clues about one of the deepest puzzles in physics.		2019年4月10日，人類は初めてブラックホールを目にした。イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）のチームが，M87銀河の中心にあり太陽の65億倍の質量を持つブラックホールの画像を公開したのだ（35ページの画像）。この画像は，世界各地の電波望遠鏡を連携させた地球サイズの望遠鏡ネットワークで撮影された。息をのむような素晴らしい成果だ。長らく予測されていたものの直接“見る”ことはなかった，宇宙で最も神秘的な存在が初めて見えたのだ。さらにエキサイティングなことに，この画像とその後の観測によって，物理学における最も深遠な謎の1つに関する新たな手がかりが得られ始めている。
This enigma is the “paradox” of what happens to information in a black hole. By investigating this question, physicists have discovered that the mere existence of black holes is inconsistent with the quantum-mechanical laws that so far describe everything else in our universe. Resolving this inconsistency may require a conceptual revolution as profound as the overthrow of classical physics by quantum mechanics.		その謎とは，ブラックホール内の情報に関わる“パラドックス”だ。物理学者はこの問題を追究するなかで，ブラックホールの存在自体が，今のところそれ以外の宇宙のすべてを記述できる量子力学の法則と矛盾することを発見した。この矛盾を解決するには，古典物理学が量子力学によって覆されたのと同じくらい大きな概念的革命が必要になるだろう。
Theorists have explored many ideas, but there has been little direct evidence to help resolve this problem. The first image of a black hole, however, begins to offer actual data to inform our theories. Future EHT observations—especially those that can show how black holes evolve over time—and recent detections of colliding black holes by gravitational-wave observatories could provide important new insights and help to usher in a whole new era of physics.		多くのアイデアが検討されてきたが，問題の解決に役立つ直接的な証拠はこれまでほとんどなかった。しかし，ブラックホールの最初の画像によって，理論研究の指針となるデータが得られ始めている。今後のEHTによる観測，特にブラックホールの時間発展を明らかにする観測と，近年の重力波天文台によるブラックホールどうしの衝突の観測が重要な知見をもたらすとともに，物理学をまったく新しい時代に導く可能性がある。
THE INFORMATION PROBLEM Though deeply mysterious, black holes seem to be ubiquitous in the cosmos. The EHT observations and the gravitational-wave measurements are just the latest and most robust evidence that black holes, despite sounding fantastical, do indeed appear to be real—and remarkably common. Yet their very existence threatens the present foundations of physics. The basic principles of quantum mechanics are thought to govern all the other laws of nature, but when they are applied to black holes they lead to a contradiction, exposing a flaw in the current form of these laws.		情報パラドックス　ブラックホールは極めて神秘的ではあるものの，宇宙にあまねく存在しているようだ。EHTの画像と重力波の観測は，奇抜なアイデアにも思えるブラックホールが実在し，非常に一般的であることを示す最新かつ最も確かな証拠だ。しかし，ブラックホールの存在そのものが物理学の現在の基盤を脅かしている。量子力学の基本原理はすべての自然法則を支配していると考えられているが，ブラックホールに適用すると矛盾が生じ，現在知られている法則の欠陥が浮かび上がる。