膜パラダイム

ブラックホール理論において、ブラックホール膜パラダイムは、量子力学の原理や計算を使わずに、ブラックホールの外部物理について量子力学によって予測される効果を視覚化および計算するのに役立つ簡略化されたモデルです。ブラックホールを、ブラックホールの事象の地平線にあるか、それに極めて近い薄い古典的に放射する表面（または膜）としてモデル化します。ブラックホール理論に対するこのアプローチは、キップ・S・ソーン、RH・プライス、DA・マクドナルドによって考案されました。

ソーン (1994) は、ブラックホールを研究するこのアプローチは、1970 年代初頭にハンニ、ルフィニ、ワルド、コーエンが、ブラックホールに落とされた電荷を帯びたペレットは遠くから見ると事象の地平線のすぐ外側にとどまっているように見えるはずなので、その像が持続するのであれば、その電界線も持続し、「凍結」された像の位置を指し示すはずであるという認識に至ったことに端を発していると述べています (1994、406 ページ)。ブラックホールが回転し、ペレットの像が引き寄せられる場合、関連する電界線も一緒に引き寄せられ、基本的な「電気ダイナモ」効果が生じるはずです (ダイナモ理論を参照 )。

さらに計算を進めると、見かけの電気抵抗などのブラックホールの特性が明らかになった (pp. 408)。これらの磁力線特性は事象の地平線まで現れるようであり、一般相対性理論では外部との動的相互作用は地平線まで及ばないと主張しているため、これらの電気的特性が属すると言える地平線 上の表面を発明することが便利だと考えられた。

膜アプローチは、地平線の理論的な電気的特性をモデル化するために導入された後、量子力学によって予測されたホーキング放射効果をモデル化するために利用されました。

遠く離れた静止した観測者の座標系では、ホーキング放射は量子力学的な粒子対生成効果（仮想粒子を含む）として記述される傾向があるが、ホールの近くに浮かんでいる静止した観測者にとって、その効果は実際の粒子を含む純粋に従来の放射効果のように見えるはずである^{[なぜ？ ]}。膜パラダイムでは、ブラックホールは、これらの静止した吊り下げられた非慣性観測者の配列によって見られるべき方法で記述され、それらの共有座標系は事象の地平線で終わるため（一般相対性理論では観測者が事象の地平線またはその下に合法的に浮かぶことはできないため）、この従来型に見える放射は、この座標系が機能しない事象の地平線またはそのすぐ上にある任意の薄い高温物質の殻から放射されると記述される。

電気の場合と同様に、膜パラダイムは、これらの効果が事象の地平線までずっと現れるはずであるが、一般相対性理論では地平線を通過することが許可されていないため有用である。これらの効果を地平線にある仮想的な薄い放射膜に帰属させることで、事象の地平線表面は避けられないという一般相対性理論の予測に明示的に矛盾することなく、これらの効果を古典的にモデル化することができる。

1986 年、キップ・S・ソーン、リチャード・H・プライス、DA・マクドナルドは、この考えを検討したさまざまな著者による論文集「ブラックホール: 膜パラダイム」を出版しました。

• ホログラフィック原理
• ブラックホールの相補性

• プライス、リチャード H. &ソーン、キップ (1988)。「ブラックホールの膜パラダイム」。サイエンティフィック・アメリカン。258 ( 4): 69–77。Bibcode :1988SciAm.258d..69P。doi :10.1038/scientificamerican0488-69。
• レナード・サスキンド、「ブラックホールと情報パラドックス」、サイエンティフィック・アメリカン、1997年4月号（表紙記事）。特別版「物理学の限界」にも再掲載されている。
• キップ・S・ソーン、RH・プライス、DA・マクドナルド（編）「ブラックホール：膜パラダイム」（1986年）
• ソーン、キップ、『ブラックホールとタイムワープ：アインシュタインのとんでもない遺産』、WW ノートン社、再版、1995 年 1 月 1 日、ISBN 0-393-31276-3、第 11 章、397 ～ 411 ページ