Потеря информации при уничтожении

Концепция потери информации обычно обсуждается применительно к черной дыре . Насколько я понимаю, какую бы материю вы ни поместили в черную дыру, у нее всего 3 «волоска», и поэтому, просто определив свойства черной дыры, нельзя узнать механизм, с помощью которого образовалась черная дыра. Произошло много событий, и теперь многие люди считают, что информация на самом деле не теряется, а искажается и т. д.

Почему эта потеря информации не обсуждается в гораздо более обыденном контексте? Если у вас есть частица и античастица, аннигилирующие, скажем, в два фотона; наблюдая за фотонами, вы не можете реконструировать скорости двух частиц. Вы потеряли информацию в этом случае? Идентична ли эта концепция информации определению Шеннона ? Если аннигиляция унитарна, а энтропия сохраняется, я понимаю, что информация Шеннона также сохраняется. Но мы не можем обратно эволюционировать до уникального начального состояния, не так ли? (Скорость не является лоренц-инвариантной, но, допустим, все выполняется в одной инерциальной системе отсчета.)

В более общем плане я не понимаю, как информация не теряется в таком количестве процессов, которые являются многими к одному из-за природы физики элементарных частиц, и почему это отличается от сценария с черными дырами.

Ответы (2)

КТП обратима во времени и унитарна. Что результат конкретного эксперимента по рассеянию (в данном случае е + + е 2 γ ) является случайным, не означает, что вы не можете сконструировать начальное состояние, предполагая, что вы воспроизвели эксперимент много раз и ничего не делали, кроме как измеряли конечные состояния фотонов.

Это то же самое, что сказать, что вы не знаете, где окажется конкретный электрон в эксперименте с двойной щелью, но вы будете знать окончательное распределение многих аналогично подготовленных электронов, попадающих в двухщелевой аппарат.

В этой ссылке сечение для этого столкновения находится в терминах переменных Мандельштама, обычно используемых для кодирования импульсов частиц в физике элементарных частиц. Обратите внимание, что ответ зависит от с , т , и ты . Поскольку дифференциальное сечение измеримо, это означает, что этот эксперимент позволяет нам измерить наши переменные Мандельштама, и, следовательно, мы можем получить информацию об импульсе электрона независимо от импульса позитрона.

Я рискну и предложу возможное решение через Черча большего гильбертова пространства . Перед излучением из черной дыры частица взаимодействует с другими частицами на горизонте или вблизи него и запутывается с ними. Если это так, то информация фактически не теряется, состояние стало смешанным только потому, что оно стало запутанным. Если бы вся черная дыра гипотетически испарилась, вся информация была бы восстановлена ​​во Вселенной.

(Кроме того, вот механизм, как это могло произойти. У нас есть наша частица в состоянии р 1 и другая частица в состоянии р 2 . Они взаимодействуют с некоторыми унитарными U , так что у нас есть U ( р 1 р 2 ) U . В результате первая частица вылетает из черной дыры, а вторая остается внутри. После выхода состояние первой частицы равно Ф ( р 1 ) "=" Тр 2 [ U ( р 1 р 2 ) U ] . Это очень похоже на декогеренцию, и обычно (но не обязательно) С ( Ф ( р 1 ) ) С ( р 1 ) . Операции, в которых увеличивается энтропия, распространены при взаимодействии с окружающей средой, и именно операции запутывания со средой, также называемые декогеренцией, вызывают увеличение энтропии в состояниях и появление классического мира. Для более подробного ознакомления с этим см. этот превосходный обзор Zurek: Decoherence, einselection and the квантовые истоки классического )