user: 홀로그래피 원리가 뭐야?

gpt: **홀로그래피 원리**는 끈 이론의 특성이자 양자 중력의 가정된 특성으로, 공간의 부피에 대한 설명이 중력의 지평선과 같은 빛꼴 저차원의 경계선에 인코딩된 것으로 생각할 수 있다는 것이다. 쏜은 1978년 끈 이론이 중력이 현재 홀로그래피 방식으로 나타나는 저차원적 설명을 인정한다는 사실을 관찰했다. 홀로그래피의 대표적인 예는 AdS/CFT 대응성이다.

홀로그래피 원리는 블랙홀 열역학에서 영감을 얻었는데, 어떤 영역의 최대 엔트로피는 예상대로 반경의 세제곱이 아니라 ''제곱''에 따라 비례한다고 추측된다. 블랙홀의 경우, 블랙홀에 떨어진 모든 천체들의 정보 내용이 사건의 지평선의 표면 변동에 전적으로 포함될 수 있다는 통찰을 얻었다. 홀로그래피 원리는 끈 이론의 프레임워크 안에서 블랙홀 정보 역설을 해결한다. 그렇지만, 면적 법칙이 허용하는 엔트로피 값보다 더 큰, 따라서 원칙적으로 블랙홀보다 더 큰 값을 허용하는 아인슈타인 방정식에 대한 고전적 해법이 존재한다. 이를 소위 "휠러의 황금 주머니"라고 불린다. 이러한 해들의 존재는 홀로그래피 해석과 상충되며, 또한 홀로그래피 원리를 포함한 양자 중력 이론에서 그 효과는 아직 완전히 이해되지 않았다.
양자 중력과 끈 이론에서 **홀로그래피 원리**는 공간의 부피에 대한 정보가 구역의 중력 지평선과 같은 빛꼴 경계에 집적되어 있는 것으로 기술될 수 있다는 가설이다.
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user: 블랙홀 엔트로피는?

gpt: 상대적으로 높은 엔트로피를 가진 물체는 뜨거운 기체처럼 미시적으로 무작위적이다. 알려진 고전적 장들의 구성은 영 엔트로피를 갖는다: 전기장 및 자기장 또는 중력파 등에 무작위적인 것은 아무것도 없다. 블랙홀은 아인슈타인 방정식의 정확한 해법이기 때문에 엔트로피가 전혀 없는 것으로 여겨졌다.

하지만 제이콥 베켄슈타인은 이것이 열역학 제2법칙을 위반하는 결과를 초래한다는 점에 주목했다. 만일 엔트로피가 있는 뜨거운 기체를 블랙홀에 던져 넣으면, 일단 그것이 사건의 지평선을 넘어가면, 그 그 엔트로피가 사라진다. 그 블랙홀이 가스를 흡수하고 안정된 후에는 더 이상 가스의 무작위적인 특성을 보이지 않게 될 것이다. 제2째 법칙을 살리는 한 가지 방법은 만일 블랙홀이 실제로는 소비된 가스의 엔트로피보다 더 큰 양의 엔트로피를 가진 무작위 물체일 경우이다.

부피가 고정되어 있다면, 그 부피를 포함하는 사건 지평선을 가진 블랙홀이 엔트로피가 가장 높은 물체여야 한다. 그렇지 않으면, 우리가 엔트로피가 더 큰 물체를 가진다고 가정하면, 그 물체에 더 많은 질량을 투입하면 엔트로피가 더 적은 블랙홀을 얻게 되어, 제2법칙을 위반하게 된다.

만일 블랙홀들이 유한한 엔트로피를 갖는다면, 그것들은 또한 유한한 온도를 가져야 마땅하다. 특히, 그것들은 광자들의 열적 기체와 평형을 이룰 것다. 이것은 블랙홀들은 광자를 흡수할 뿐만 아니라 상세한 균형을 유지하기 위해 적절한 양의 광자들을 방출해야 한다는 것을 의미한다.

시간 독립적 배경은 에너지를 보존하기 때문에 장 방정식에 대한 시간 독립적 해법들은 방사선을 방출하지 않는다. 호킹은 이 원리를 바탕으로 블랙홀이 방사선을 방출하지 않는다는 것을 보여주기 시작했다. 그러나, 놀랍게도, 면밀한 분석을 통해 그는 그것들이 방출하며 또한 유한한 온도에서 기체와 평형을 이루기 위한 적절한 방식으로 라는 것을 확신하게 되었다. 호킹의 계산으로 비례 상수는 1/4로 고정되었다; 한 블랙홀의 엔트로피는 플랑크 단위로 수평선 면적의 4분의 1이다.

엔트로피는 거시적 설명은 그대로 두고 미시적으로 시스템을 구성할 수 있는 열거된 방법인 미시 상태들의 수의 로그에 비례한다. 블랙홀 엔트로피는 심오한 수수께끼같다 - 그것은 블랙홀의 상태 수의 로그가 내부의 부피가 아니라, 지평선의 면적에 비례한다는 것을 말한다.

나중에 라파엘 부소

호킹은 이것을 블랙홀이 파동 함수로 설명되는 순수한 상태에서 일부 광자들를 흡수하면 밀도 행렬로 기술되는 열 혼합 상태에서 새로운 광자를들을 재방출한다는 의미로 해석했다. 이는 양자역학에서 확률 진폭을 가진 중첩 상태는 결코 다른 가능성의 확률적 혼합 상태가 될 수 없기 때문에 양자역학을 수정해야 함을 의미할 것이다.

이 역설에 당황한 헤라르뒤스 엇호프트는 호킹 방사선의 방출을 더 자세히 분석했다. 그는 호킹 복사가 빠져나갈 때 들어오는 입자들이 나가는 입자들을 수정할 수 있는 방법이 있다는 점에 주목했다. 중력장은 블랙홀의 지평선을 변형시키고, 또한 변형된 지평선은 변형되지 않은 지평선보다 다른 나가는 입자들을 생성할 수 있다. 한 입자가 어떤 블랙홀에 떨어지면 외부 관측자에 비해 부스트되고 중력장은 보편적인 형태를 취한다. 엇호프트는 이 중력장이 블랙홀의 지평선에 로그 텐트폴 모양의 융기를 만들고, 그림자처럼 이 융기가 입자의 위치와 질량에 대한 대체 설명이 된다는 것을 보여주었다. 4차원 구형 비대전 블랙홀의 경우, 지평선의 변형은 끈 이론 세계면에서 입자들의 방출과 흡수를 설명하는 변형의 유형과 유사하다. 표면의 변형은 들어오는 입자들의 유일한 흔적이고, 이러한 변형이 나가는 입자들을 완전히 결정해야 하기 때문에 엇호프트는 블랙홀에 대한 올바른 설명은 어떤 형태의 끈 이론에 의해 이루어질 것이라고 믿었다.

이 아이디어는 홀로그래피를 개발하던 레오나드 서스킨드에 의해 대부분 독립적으로 더욱 정밀하게 만들어졌다. 서스킨드는 블랙홀의 지평선 진동이 유입되는 물질과 유출되는 물질 모두에 대한 완전한 설명이라고 주장했는데, 그 이유는 끈 이론의 세계면 이론이 바로 홀로그래피의 설명와 같았기 때문이다. 짧은 끈들은 영 엔트로피를 가졌지만, 그는 일반 블랙홀과 함께 매우 여기된 긴 끈 상태들을 식별할 수 있었다. 이것은 끈들이 블랙홀의 관점에서 고전적인 해석을 할 수 있다는 것을 밝혀냈다는 점에서 한 깊은 진전이었다.

이 연구는 끈 이론적 설명이 완전하고 모호하지 않으며 중복되지 않는다고 가정하고 양자 중력을 특이한 끈 이론적 방식으로 설명할 때 블랙홀 정보 역설이 해결된다는 것을 보여주었다. 양자 중력의 시공간은 저차원 블랙홀 지평선의 진동 이론에 대한 효과적인 설명으로 등장할 것이며, 끈뿐만 아니라, 적절한 특성을 가진 모든 블랙홀이 끈 이론 설명의 한 기초가 될 수 있음을 시사했다.

1995년에, 서스킨드는 공동 연구자들인 톰 뱅크스에 의해 처음 제안되었다. 이후 저자들은 동일한 행렬 모형들을 특정 한계들에서 점 블랙홀의 동역학을 설명하는 것으로 재해석했다. 홀로그래피를 통해 그들은 이러한 블랙홀의 역학이 M-이론의 한 완전한 비섭동 공식을 제공한다는 결론을 내릴 수 있었다. 1997년에, 후안 말다세나는 고차원 물체, 즉 3+1차원 유형 IIB 막에 대한 최초의 홀로그래피 설명을 제공함으로써 게이지 이론을 설명하는 끈 설명을 찾는 오랜 문제를 해결했다. 이러한 발전은 동시에 끈 이론이 일부 형태의 초대칭 양자장론과 어떻게 관련되어 있는지를 설명했다.