양자역학의 정보보존에 대해서 궁금증

Question

호킹복사 때문에 정보손실이 발생된다고 하는데 여기서 말하는 정보는 무엇인가요?

그리고 양자역학에서 왜 정보보존이 있어야 된다고 보는 건가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

정보를 질량이나 에너지 그 자체라고 보면 됩니다.

정보란 실물의 꽃을 단순히 '꽃'이라는 문자로 표현한 것에 불과하다고 보면 됩니다.

우주에 블랙홀 하나만 있다고 가정합니다. 블랙홀의 나이는 100억년이고 우주의 나이도 100억년입니다.

블랙홀의 나이, 우주의 나이 100억년이 되는 시점부터 블랙홀 표면 가까이에서 쌍생성이 일어나서... 쌍생성으로부터 입자가 튀어나오고 반입자가 블랙홀의 입자와 쌍소멸하여 블랙홀이 점차 사라진다(증발한다)고 가정합니다. (호킹 복사)

다시 100억년 후 블랙홀이 모두 증발했을 때, 우주를 형성하는 입자들의 나이는 100억년부터 0.0000001초 까지 다양하지만 나이가 100억년을 넘는 입자는 없습니다. 우주의 나이는 200억년인데도 불구하고 말이죠. 즉, 이 때 우주에 존재하는 입자는 블랙홀을 구성했던 입자가 아닙니다. 우주에는 쌍생성으로 발생한 입자만 존재합니다.

쌍생성 자체는 질량 보존의 법칙에 위배되지 않습니다.

하지만 수치상의 질량은 보존 되었지만, 200억년 전의 질량이 보존된 것이 아닙니다.

다른 표현으로는, 200억년 전의 정보가 보존된 것이 아닙니다.

더구나 증발된 블랙홀의 질량이 복사에너지의 형태로 우주에 존재한다고 가정한다면, 그 에너지를 질량으로 환산하면 우주에는 처음보다 2배의 질량이 존재하는 겁니다.