Mohou černé díry explodovat kvantovým odrazem?  
Co když při zhroucení hvězdy vlastně černá díra nevznikne a během pár mžiků se překlopí do bílé díry? Kvůli dilataci času by ve vesmíru zatím uplynula spousta miliard a bilionů let. Tvrdí to nová teorie založená na smyčkové kvantové gravitaci.


 

Zvětšit obrázek
Bílá díra. Kredit: thiagochackal/ deviantart.

I když je z toho sama nejspíš nešťastná, tak obecná relativita předpovídá, že když umírá dostatečně velká hvězda, utrhne se její gravitační křeč z řetězu a hvězda se totálně zhroutí do černé díry. V rovnicích obecné relativity se přitom vynoří zlovolný horizont události a nepříjemná singularita s neuchopitelnými parametry, která dodnes ztrpčuje život astrofyzikům. Znáte to, ani světlo neunikne, nekonečná hustota, nekonečně zakřivený prostor, klasické fyzikální zákony k ničemu, kdo by měl černou díru rád … Není divu, že s tím nejeden fyzik odmítá smířit. Mnozí mají za to, že během hroucení masivní hvězdy v určitou chvíli vstoupí do hry kvantová gravitace a svojí autoritou zamezí vzniku opovrženíhodné singularity.

 

Carlo Rovelli. Kredit: Edge.


Jedním z dominujících konceptů, které spojují kvantovou mechaniku a gravitaci, je smyčková kvantová gravitace. Podle téhle, doposud zcela teoretické představy není časoprostor zcela hladký, ale utkaný z myriád zcela nepatrných a dále nedělitelných smyček. Jeden z hlavních tvůrců smyčkové kvantové gravitace Carlo Rovelli z francouzské Univerzity Aix-Marseille a jeho spolupracovník Hal Haggard nedávno spočítali, že by smyčková struktura časoprostoru měla zarazit hroucení hvězdy do černé díry. Podle nich se v jednom okamžiku kvantové smyčky hmoty hroutící se hvězdy namačkají tak, že to už víc nejde. Vzápětí dojde ke kvantovému odrazu (quantum bounce) a z téměř hotové nenasytné černé díry se jako mávnutím kouzelného proutku stane velkorysá bílá díra, která hmotu naopak vyvrhuje. Kdo kdy byl na maturitním plesu, tak si jistě udělá obrázek. Zároveň by nevznikl horizont událostí, na který se poslední dobou nabalují nepříjemné paradoxy, ale jen zdánlivý horizont (apparent horizon), který by měl být přijatelnějším pro kvantovou mechaniku.

 

Hal Haggard. Kredit: UC Berkeley.


Haggardova a Rovelliho teorie praví, že se vznikající černá díra překlopí do bílé díry prakticky ihned. Jenže zdrcující gravitace hroutící se hvězdy způsobuje závratnou dilataci času, konkrétně jeho extrémní zpomalení. V okolním vesmíru by tudíž uběhlo hodně miliard až hodně bilionů let, podle hmotnosti původní černé díry. Pokud mají autoři pravdu, tak by jsme mohli pozorovat zániky malých černých děr, které snad vznikly ve velmi mladém vesmíru. Není prý vyloučeno, že některé záblesky vysokoenergetického záření jsou právě smrtelné výkřiky umírajících černých děr, které se překlopily na bílou díru.

 

Steve Giddings. Kredit: UC Santa Barbara.


Jiní kvantoví smyčkaři už před časem popsali podobnou situaci pro celý vesmír. Ten by podle nich mohl být cyklický a procházet Velkými odrazy (Big Bounce). Celý slavný Velký třesk by pak byl důsledkem odrazu při zhroucení předchozího vesmíru. Podle Haggarda s Rovellim ale není ke kvantovému odrazu nutné zhroutit hned celý vesmír. Může se odehrát i v ohraničeném okrsku časoprostoru, jako je třeba hroutící se hvězda. Kvantový odraz z černé na bílou díru také vlastně nabízí řešení informačního paradoxu černých děr. Jednoduše řečeno, bílá díra chrlí všechno ven, takže žádná informace vlastně nezmizí.

 

Abhay Ashtekar. Kredit: Penn State.


Autoři přiznávají, že některé jejich závěry ještě bude potřeba vyztužit detailními výpočty, reakce okolí se různí. Někteří fyzici, jako Steven Giddings z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře, spatřují ve kvantovém odrazu naději pro pochopení kvantové mechaniky černých děr, možná i kvantové gravitace jako takové. Samotný Giddings nedávno navrhl podobné řešení informačního paradoxu černých děr, které sice nezahrnuje spektakulární bílé díry, ale rovněž počítá s nespojitou, zrnitou strukturou časoprostoru, díky níž informace prosakují z černých děr.

Zvětšit obrázek
Velký kvantový odraz v cyklickém vesmíru. Kredit: NewScientist.

 Joseph Polchinski, taktéž z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře, se naproti tomu obává, že Haggardův a Rovelliho scénář zahrnuje nerealisticky velké kvantové jevy. Teoretický fyzik Donald Marolf, do třetice ze Santa Barbary, zase varuje, že by kvantový odraz mohl narušovat princip růstu entropie, tedy jeden ze základních kamenů celé fyziky. Podle Marolfa by totiž materiál vyvrhovaný bílou dírou mohl mít nižší entropii, než původní černá díra. Kvantová smyčkař Abhay Ashtekar z Pensylvánské Státní zmíněnou studii velmi vítá, protože kvantový odraz podle něj příznivě podpírá základy teorie smyčkové kvantové gravitace. Jedním dechem ovšem dodává, že i on si rád počká na detailnější propočty. Důležité je prý hlavně načasování, tedy doba potřebná k překlopení černé díry na bílou. Haggard a Rovelli předběžně odhadli, že by to mělo být pár tisícin sekundy, což je jejich teorii příznivé.

 

 

Time does not exist: Carlo Rovelli at TEDxLakeComo.

 

Cosmology and Quantum Gravity: Loops and Spinfoams (Carlo Rovelli). Kredit: Oxford-Cambridge Mini Series.

 


Literatura

Nature News 17. 4. 2014, arXiv:1406.7001, Wikipedia (Loop quantum gravity, Big Bounce).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 24.07.2014 21:23
Tisk článku

Horizonty nekonečna - Vopěnka Petr
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 210 Kč
cena: 186 Kč
Horizonty nekonečna
Vopěnka Petr

Diskuze:

Dávno som

Milan Závodný,2014-08-11 12:58:16

si to podobne predstavoval. Z horizontu udalostí predsa okolitý vesmír musí v sekunde skolabovať do konca svojej histórie. A pri pohľade z vonku zase č.d. musí zamrznúť v čase. Superhustý stav je teda iba nekonečne tenko šupkou na horizonte u. Potom č.d. nemá žiadny objem v našom ponímaní. Je to objekt o niekoľkých dimenziách, z vonku však nepozorovateľný.

Odpovědět

nic noveho

Mates P,2014-07-27 21:57:55

No, nic noveho musim rict, to uz tu bylo v roce 1990 - http://www.youtube.com/watch?v=TxWN8AhNER0 :-)

Odpovědět

Mohou černé díry explodovat kvantovým odrazem?

Bohdan Pfeffer,2014-07-26 22:32:06

Podívejme se na to dětskýma očima. Zapomenem na fyziku, zapomenem na matematiku, zapomenem na Bohy. Je to jednoduché. Na jedné"straně" naší představy cyklického vesmíru je černá díra (která pohlcuje), tedy jakýsi vír a na druhé "straně" dle našich představ nastává současně velký třesk a vzniká nový vesmír (vír vyvrhuje) a rozpíná se. Nemýlím-li se. Tudíž nic nekončí a nic nezačíná, jen se přeskupí a pokračuje.

Odpovědět

kdysi bylo...

František Řeřicha,2014-07-26 17:50:25

Kdysi bylo na deset hypotéz jedna dobrá teorie. Dnes už je ten poměr, že na 100 hypotéz ( krkolomných a stále krkolomnějších ) je žádná dobrá teorie. Ba co dím, rodí se více a více zvrácených hypotéz a reakce na ně ? ( od odborníků ??? a od laiků ?? ) , no...no více a více prapodivné ( kde by slovo "prapodivné" mohlo být vystřídáno slovem ???.. jakým ? - to je už na vás ... ).

Odpovědět

Možnosti

Josef Šoltes,2014-07-25 14:10:33

Možností je hromada. Tady může být vesmír cyklický ve stylu, že po pohlcení veškeré hmoty černými dírami zanikne čas vázaný na hmotu a tak dilatace času černých děr ztratí význam a dojde k jejich překlopení na bílé díry a novému Velkému třesu... Tyhle teorie jsou dost spekulativní...

Odpovědět

Teoretická fyzika před tisícovkami let.

Mintaka Earthian,2014-07-25 10:52:01

Dobrý den

Je zajímavé, že podobné teorie tu byly již minimálně před více než 3tis lety.
Např. Cyklické rozpínání a smršťování vesmíru.
Odhadovaná doba rozpínání vesmíru na 1 555 miliard let, po ní stejně dlouhá fáze smršťování.

http://www.sanskrt.cz/2012/pojeti-casu-u-starovekych-indu/

Ps: Doporučuji nenechat se zmát alegoriemi typu božstvo to a to... Předpokládejme, že často jde o pomůcky k zapamatování, podobné, jaké se dnes doporučují v kurzech trénování paměti.

Odpovědět


Při dostatečném počtu teoretizujcících ....

Jenda Krynický,2014-07-25 12:02:10

snadno pokryjete všechny myslitelné (a spoustu nemyslitelných) teorií.

Odpovědět


Mintaka Earthian,2014-07-25 22:02:55

Neřekl bych, že by šlo pokrýt ty "nemyslitelné", ani bych neřekl, že by ty myslitelné šlo pokrýt snadno.

Tahle teorie o cyklicky se rozpínajícím a smršťujícím se vesmíru z Upanišád má to privilégium, že je jednou z nejstarších a nejrozšířenějších teorií.

--- K dobru ještě přihodím teorii podloženou silnou statistikou ---

Cite:
Jakákoliv civilizace dostatečně inteligentní a velká může s nenulovou pravděpodobností vytvořit simulaci vesmíru. Takto vytvořených simulací může být více, než skutečných vesmírů, protože i v rámci těchto simulací mohou vznikat další simulace. Proto je daleko větší pravděpodobnost, že náš vesmír je taková simulace než realita.

Silas Beane z Bonnské University

Odpovědět


Jedna z nemyslitelných teorií

Jan Novák9,2014-07-26 00:42:54

Byla nebyla nekonečně inteligentní všemocná bytost která nevznikla protože existovala vždycky a ta stvořila vesmír :)

Odpovědět


Mintaka Earthian,2014-07-26 11:58:18

Re. Jan Novák9:
Pokud tato teorie pomůže někomu vést spokojenější život, s respektem k životu dalších bytostí, proč ne.

Možná že je ve Vesmíru(ech) / Jsoucnu / Mysli dost prostoru, aby mohly existovat všechny myslitelné teorie a klidně i současně.

Odpovědět


To Mintaka Ertharian

Jan Novák9,2014-07-27 04:57:48

Dle mého pohledu víra umožňuje lidem se vyhazovat do povětří uprostřed davu a bourat s letadly do mrakodrapů, miliardy mrtvých v náboženských válkách, peklo na zemi pod vládou katolické církve ve středověku... Problém je že jako bytost se počítá jenom člověk a to jenom když má stejnou víru a jenom když poslouchá toho kdo je u moci, bez ohledu na oficiální propagandu.

Odpovědět


Mintaka Earthian,2014-09-05 08:18:48

Re. Jan Novák9:

V duchu takové logiky mohu parafrázovat:

"...věda umožňuje lidem vyhazovat se do povětří uprostřed davu a bourat s letadly do mrakodrapů, miliardy mrtvých v důsledku vědeckých pokusů, peklo na zemi pod vládou mocných, kteří zneužívají technologií v současnosti a budou je zneužívat v budoucnosti..."

Ne, opravdu si to nemyslím.
Věda i víra mají podobnou podstatu, která je o hledání, zkoumání, nalézání cest a způsobů, navazování na předchozí, důvěře k autoritám. Věda má svůj aparát teorií, důkazů opakovatelnosti, víra staví na tradicích a uspokojování potřeby znalosti smyslu existence a svého významu v tomto světě. Na vědu i víru může být pohlíženo jako na něco, co zachrání/zničí tento svět. Věda i víra mohou stejně dobře sloužit "dobru" jako i "zlu". Události, skutky i myšlenkové konstrukce mohou z různých úhlů pohledu měnit své zbarvení od odstínů dobra do odstínů zla.

Pokud bych se zaměřil na události ve kterých trpělo mnoho lidí a vynechal bych čistě přírodní katastrofy, pak je to do značné míry o vůdcích (o jejich motivacích, cílech) a zmanipulovaných masách. Věda i víra v takových případech bývají pouhým prostředkem k naplňování záměrů.

(Toliko můj aktuální, neuměle vyjádřený, pohled na věc o kterém si nemyslím, že je tím jediným správným pohledem.)

Ať se nám daří.

Odpovědět

Co je to za honbu za zachování informace?

Pavel Krajtl,2014-07-25 10:38:48

Není to trochu antropocentické nahánět pořád nějaké informace?

Odpovědět


Mňa to irituje rovnako.

Rene Mikolas,2014-07-26 07:27:05

Vyslovene ma to s..e.

Odpovědět


Podľa mňa o tú informáciu až tak nejde…

Roman Horváth,2014-07-27 04:19:35

Podľa mňa priamo o tú informáciu v jej podstate až tak nejde. Skôr si myslím, že sa zatiaľ nevie, či tú jej stratu treba pripustiť alebo nie. A to je iritujúce.

Každý odbor by sa bránil situácii, keby bolo treba „všetko“ radikálne prebudovať. Keď všetko ostatné relatívne „pasuje“, je samozrejmé, že sa najskôr skúša nájsť iné vysvetlenie. Prirovnám to ku svojej skúsenosti z tvorby softvéru – sem-tam sa ocitnem v situácii, kedy to „akosi nejde“ a cítim sa akoby v slepej uličke. Tak pristúpim k radikálnemu riešeniu a venujem sa dlhé hodiny prebudovaniu značnej časti vyvíjaného softvéru. Potom zistím, že sa to dalo urobiť aj inak s využitím predchádzajúceho stavu, ale už je neskoro – kvôli „drobnosti“ som „všetko“ prerobil. Budovanie teórií je v týchto súvislostiach podobné tvorbe softvéru – teória musí hlavne fungovať :-)

Odpovědět

Teoria DBB entropiu tiež otáča

Rene Mikolas,2014-07-25 06:17:29

Hypotéza DBB (Double Big Bangs) pripúšťa nulovú entropiu nielen v singularite (nepripúšťa existenciu bielych dier, jedine že by to bola tá istá teoria Haggardova-Rovelliho), ale aj vo svete neinteragujúcich energií pred jeho zrodom. Teda entropia prechádza v našom svete priestoru a času svojím maximom a speje znova k svojmu minimu (koncentráciou hmoty do Čiernych dier).
V tom svete je vývoj živej prírody a ona sama už znemožnená.

Odpovědět

A hrome

Jan Linhart,2014-07-25 01:06:12

Takže masakr není černá díra, ale jen její slupka. A v ní j
e co? Bílý vesmír, který se rozpina? Přeji si zažít okamžik, kdy se konstanta rychlosti světla pojmenuje jinak.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni