ブラックホール情報パラドックス
利点:古典的な燃焼の過程における情報の回復と量的に類似しているため、直感的に理解しやすい。 難点:(ブラックホールからの情報の漏れを許容しない)古典的、半古典的重力論からの多くの逸脱を必要とする。
1975年、スティーブン・ホーキングとヤコブ・ベッケンシュタインは、ブラックホールがゆっくりとエネルギーを放出していることを示した。ブラックホール脱毛定理からは、ホーキング放射が、ブラックホールに落ち込む物質とは完全に独立であることが期待される。にも関わらず、ブラックホールに落ち込む物質が純粋な量子状態である場合、ホーキング放射が混合状態に変化することで、元の量子状態に関する情報を破壊する。これは、リウヴィルの定理を破り、物理学的なパラドックスを生じる。
より正確に言うと、量子もつれの純粋状態があり、もつれの一部を保ったまま他の一部をブラックホールに投げ入れると、混合状態となる。しかし、有限の時間内に、ブラックホール内部の全ての物は重力の特異点に集まるため、部分跡も物理系から完全に消失する。
ホーキングは、ブラックホール熱力学の方程式とブラックホール脱毛定理から、量子情報が破壊されるという結論が導かれると確信していた。これは、多くの物理学者を悩ませ、ジョン・プレスキルは、1997年にホーキング及びキップ・ソーンと、ブラックホール内の情報は失われないという賭けをしたことが有名である。ホーキングの洞察は、サスキンドとホーキングの論争を引き起こした。この中で、レオナルド・サスキンドとヘーラルト・トホーフトは、ホーキングの解法に対して公開の「宣戦布告」を行った。
パラドックスの解決に向けた提案が天文学者により発表されているが、何れも難点があるが故解決に結びつくものには至っていないのが現状である。
彼の主張は、AdS/CFT対応のユニタリティを仮定するもので、熱的共形場理論に対して二重性を持つAdSブラックホールを示唆するものであった。彼の結論が公表されると、ホーキングは1997年の賭けに負けたことも認め、プレスキルに「その中から情報を意のままに取り出すことのできる」百科事典を送った。しかし、ソーンはホーキングの証明に納得しなかった。
ロジャー・ペンローズによると、量子系でのユニタリティの喪失は問題ではなく、量子測定は、それ自体で既に非ユニタリティである。ペンローズは、量子系は実は、まさにブラックホールの中のように、重力が働いてももはやユニタリティを進化させないと主張する。ペンローズが支持する共形サイクリック宇宙論は、情報はブラックホールで失われるという条件に決定的に依存している。この新しい宇宙論モデルは、将来的には、宇宙マイクロ波背景放射の詳細な分析で実験的に検証されるかもしれない。もし真であれば、宇宙マイクロ波背景放射は、若干低い、または若干高い温度での円形のパターンを描くはずである。2010年11月、ペンローズとV. G. Gurzadyanは、WMAPとBOOMERanGのデータから、円形のパターンの証拠を発見したと発表した。この発見の重要性については、議論されている。