Některé černé díry vymažou minulost a nabídnou nekonečně budoucností  
Naše minulost určuje naši budoucnost. Žijeme v deterministickém světě, nad kterým bdí silná kosmická cenzura. Jenomže vědci teď tvrdí, že u některých černých děr existují teoreticky přístupné oblasti s nedeterministickým světem. A to je pořádná jízda.

Průchod vnitřním Cauchyho horizontem masivní černé díry. Kredit: ilustrace: Andrew Hamilton / modelování na superpočítači: John Hawley.
Průchod vnitřním Cauchyho horizontem masivní černé díry. Kredit: ilustrace: Andrew Hamilton / modelování na superpočítači: John Hawley.

V našem světě to obvykle chodí tak, že minulost jednoznačně determinuje budoucnost. Alespoň pokud fyzici vědí, tak od chvíle, co vznikl náš vesmír, bychom teoreticky mohli spočítat jeho budoucnost pro veškerý prostor i čas. Podle nové studie to ale nemusí být tak úplně pravda.

 

Peter Hintz. Kredit: UC Berkeley.
Peter Hintz. Kredit: UC Berkeley.

Postdok Peter Hintz z Kalifornské univerzity v Berkeley a jeho kolegové tvrdí, že u některých černých děr, za jistých okolností, neplatí pravidla deterministického vesmíru. Jestli jsou jejich výpočty správné, tak u těchto černých děr mohou případní cestovatelé přežít a dostat se do podivného nedeterministického světa. Jejich minulost bude díky zvláštní povaze těchto objektů vymazána a budou naopak mít nekonečný počet možných budoucností. Studii nedávno publikoval časopis Physical Review Letters.

 

Podobná tvrzení se objevovala již dříve. Fyzici je ale vždy smetli ze stolu hypotézou silné kosmické cenzury (strong cosmic censorship) Rogera Penroseho. Ta říká, že obecná teorie relativity je deterministická teorie ve stejném smyslu, jako je deterministickou teorií klasická mechanika. Klasický osud všech pozorovatelů by podle této představy měl být vždy předvídatelný z počátečních dat.


Diagram gravitačního kolapsu velké elektricky nabité hvězdy do elektricky nabité černé díry. Otazník ve fialovém poli znázorňuje oblast bláznivě nedeterministického vesmíru. Kredit: APS/Alan Stonebrake.
Diagram gravitačního kolapsu velké elektricky nabité hvězdy do elektricky nabité černé díry. Otazník ve fialovém poli znázorňuje oblast bláznivě nedeterministického vesmíru. Kredit: APS/Alan Stonebrake.

Silná kosmická cenzura funguje v podstatě tak, že něco strašlivého, obvykle brutální smrt v náručí drtivé gravitace, zabrání pozorovateli v přístupu do oblasti časoprostoru, kde by neměl zajištěný deterministický osud. S jistou nadsázkou řečeno, tímto způsobem se vesmír brání tomu, aby objekty měly více než jednu možnou budoucnost, jak praví dnes převládající názor fyziků.


Hintz a spol. teď ovšem přišli s tím, že v případě jistých specifických typů černých děr – ve vesmíru, který se jako ten náš rozpíná stále vyšší rychlostí – je teoreticky možné přežít přechod z deterministického vesmíru do bláznivé nedeterministické černé díry. Jak by taková existence vlastně vypadala je podle fyziků nejasné. Hintz hned také jedním dechem dodává, že jejich výsledky nezpochybňují rovnice obecné relativity. Einstein podle nich stále platí a je pevný jako skála v moři.

 

Gary Horowitz. Kredit: UC Santa Barbara.
Gary Horowitz. Kredit: UC Santa Barbara.

Takto zvláštně by to podle badatelů mohlo probíhat například u černých děr typu Reissner-Nordström-de Sitter, což jsou hladké, nerotující černé díry s velkým elektrickým nábojem. A prý by to mohlo fungovat i u černých děr typu Kerr-Newman-de Sitter, tedy hladkých a rotujících černých děr. V těchto případech by odvážný pozorovatel mohl přežít průchod klasickým Schwarzschildovým i vnitřním Cauchyho horizontem černé díry do tajuplného nedeterministického světa. Tam by se pozorovatel mohl vyhnout centrální singularitě, pokud tam něco takového skutečně je, a žít tam pak, z našeho pohledu, navěky.

 

Podle Hintze je to zajímavý problém matematického rázu. Vlastně nabízí nový úhel pohledu, z něhož jsou Einsteinovy rovnice matematicky ještě zajímavější, než obvykle. Jak říká Hintz, takové věci se (zatím) dají studovat pouze matematicky. Přitom ale mají fyzikální, ba přímo filozofické důsledky. To je pro Hintze pořádná jízda.


Výsledky studie podle autorů těsně souvisejí s dramatickým selháním determinismu v konceptu obecné relativity. Prý bychom to rozhodně neměli brát na lehkou váhu, obzvláště kvůli tomu, že žijeme ve vesmíru, který se rozpíná a jeho rozpínání zrychluje. Podle fyzika Garyho Horowitze z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře jde o zatím nejlepší důkaz pro porušení principu silné kosmické cenzury v teorii gravitace a elektromagnetismu.

Video: Falling into a realistic Reissner-Nordstrom Black Hole


Video: Peter Hintz: The stability of Kerr-de Sitter black holes


Video:  Mihalis Dafermos - The stability of the Kerr Cauchy horizon


Literatura

University of California Berkeley 20. 2. 2018, Physical Review Letters 120: 031103.

Datum: 23.02.2018
Tisk článku

Bagr simulátor -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 303 Kč
cena: 269 Kč
Bagr simulátor

Související články:

Vychrtlé černé díry v pětirozměrném prostoru vytvářejí nahé singularity     Autor: Stanislav Mihulka (19.02.2016)
Můžeme vidět singularitu?     Autor: Josef Pazdera (24.04.2017)
Simulátor optických efektů extrémní gravitace přináší černou díru na Zemi     Autor: Stanislav Mihulka (18.10.2017)



Diskuze:

teoreticka fyzika

Vaclav Prochazka,2018-03-06 10:29:52

Je to paráda jak umí teoretikové spočítat co se děje v černé díře, kterou nikdo nikdy neviděl:)
Neumíme analyticky vyřešit ani problém tří těles na základě Newtonovské mechaniky, ale "umíme" počítat černé díry na základě OTR, kde nám vychází singularity tj. teorie v daném prostoru není schopna podat použitelné výsledky...
Ano ano, nejlepší je bádat nad věcmi, které nemůže nikdo prakticky ověřit, pak si můžete s pomocí matematiky navymýšlet cokoliv:-)

Odpovědět


Re: teoreticka fyzika

Milan Krnic,2018-03-08 16:43:44

A teď si představte ... jdete takhle se slečnou po parku, ruku v ruce, při romantické procházce ... a tam, na lavičkách, v trávě i pod stromy sedí shluky nezaměstnaných astrofyziků, hlasitě lamentujících. To byste chtěl?!

Odpovědět


Re: Re: teoreticka fyzika

Vaclav Prochazka,2018-03-12 17:46:37

Vaše poznámky jsou vtipné a trefné:-)

Mám dojem, že čím dál více "vědců" se orientuje na oblasti, kde se omyl nedá dokázat vůbec a nebo jenom velmi těžko... Možná by se mohli astrofyzikové rekvalifikovat třeba na pevné látky a konečně zjisti proč je austenit nemagnetický:-)

Odpovědět

Princip neurčitosti...

Filip Machala,2018-02-26 09:46:24

Jan Novák... Čistě technicky: Princip neurčitosti není Pauliho, nýbrž Heisenbergův. Každopádně chápu, jak jste to myslel... ;)

Odpovědět

A co princip neurčitosti?

Jan Novák9,2018-02-23 22:41:24

Myslím že silná kosmická cenzura se vylučuje s principem neurčitosti. Determinismus říká: kdybychom přesně znali polohu, směr a rychlost každé částice... a Pauliho princip neurčitosti říká že to právě nejde.
V reálném světě absolutní determinismus nepozorujeme - říká se tomu "efekt motýlích křídel". Nejsme schopní předpovědět počasí ani oběžné dráhy planet neomezeně do budoucnosti.

Odpovědět


Re: A co princip neurčitosti?

Libor Kiss,2018-02-24 00:07:58

A do akej miery princip neurcitosti tykajuci sa kvantoveho sveta narusa nas makrosvet? Da sa nejako merat tento realny "butterfly effect"?

Odpovědět


Re: Re: A co princip neurčitosti?

Tomáš Habala,2018-02-24 04:15:15

Drobné kvantové fluktuácie, ktoré vidíme v reliktnom žiarení sa nakoniec prejavili v rozložení galaxií - to je dosť veľký vplyv na makrosvet.

Odpovědět


Re: Re: A co princip neurčitosti?

Milan Krnic,2018-02-24 08:29:09

Princip neučitosti je pouze náš popis reality. Tedy nic, snad krom myslí některých jedinců, nenarušuje.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Mot%C3%BDl%C3%AD_efekt

Odpovědět


Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Jan Novák9,2018-02-25 11:19:52

Podle kvantové mechaniky systém v kvantovém stavu má všechny možné stupně volnosti najednou a kolabuje do jednoho stavu až v okamžiku měření. Na tom principu fungují kvantové počítače, a alespoň IBM tvrdí že jí to tak funguje. Takže "přesný" popis stavu na kvantové úrovni je jenom statistika pravděpodobnosti výskytu nějakého konkrétního stavu, což mi nepřipadá dost pro výpočet budoucnosti vesmíru.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Milan Krnic,2018-02-25 12:17:31

"dost" to zatím zcela jistě není.
Kvantovka je jen určitý popis reality dostatečně přesný na to, abychom jej mohli využít. Proč to tak funguje, co za tím je, nikdo neví, neboť je to (snad právě zatím) neuchopitelné, tzv. za horizontem. Prostě chaos. A není v tom ta kvantovka sama (turbulence, problém tří těles, OTR, atp., prostě kam se člověk podívá) ...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Vaclav Prochazka,2018-03-12 17:49:02

Noo.... ono u té kvantovky vlastně ani nevíme co ta je ta vlnová funkce ve skutečnosti a jestli něco ve skutečnosti znamená:-) Tuším, že nejpokročilejší interpretace kvantovky je "sklapni a počítej":-)

A pokud se nepletu kvantové počítače zatím spíše nefungují...

Odpovědět


Re: A co princip neurčitosti?

Peter Somatz,2018-02-24 08:43:32

Pauliho princip neurcitosti hovori ze sucasne polohu a rychlost nejde vonkajsim pozorovatelom POZNAT. Nie to, ze poloha a rychlost nie su presne dane.

1. Castica, ked sa "rozhoduje" co dalsie urobi, tak vychadza zo svojho sucasneho stavu (ktory my nezistime).
2. A pacilo by sa nam, keby pri tom rozhodovani, pouzivala pevne pravidla.

Podla clanku sa zda, ze bod 2 neplati.

Odpovědět


Re: Re: A co princip neurčitosti?

Josef Hrncirik,2018-02-24 11:09:31

A ví o tom Schroedingerovy kočky když je nikdo nepozoruje?
Osud Světa je určen burzovní loterií zabalených derivátů a výší záporných úroků a zaokrouhlovacími chybami při konečné délce slova.

Odpovědět


Re: Re: A co princip neurčitosti?

Jakub Beneš,2018-02-24 11:50:20

tenhle princip mi vzdycky pripadal trochu podezrely. v podstate z nej plyne, ze kdyz presne urcime rychlost, castice je kdekoliv v celem vesmiru. takze spis nez jako neurcitost polohy a rychlosti bych to chapal jako ovlivneni polohy a rychlosti. cim presneji merime rychlost, tim vice ovlivnujeme polohu castice, a ta ma nakonec uplne jinou polohu nez mela pred merenim. jinak presnou polohu a rychlost v konkretnim pripade zmerit lze :) kdyz castice do neceho narazi, tak presne vime kde narazila i jakou mela rychlost (dle ucinku narazu). tento zakon se totiz tyka jen castic, u kterych na zacatku nevime kde jsou, ani jak rychle se pohybuji a nechceme jim tyto stavy zmenit, a nebo u castic, u kterych jednu hodnotu, obvykle polohu, zname jen s urcitou pravdepodobnosti a odhadujeme pravdepodobnost rychlosti. souhlasim, ze 2. muze platit. taky jsem si vzdycky myslel ze plati, jen zatim do vsech zakonitosti a struktury vesmiru nevidime :)

Odpovědět


Re: Re: A co princip neurčitosti?

Milan Krnic,2018-02-24 16:17:05

Zatímco takový fyzikální Heisenbergův princip neurčitosti hovoří o poloze a hybnosti, a to v rámci pouhého matematického odvození dle nepřesného modelu.
A na druhé straně zkušennost říká, že jde pouze o nedostatek informací, tzv. v daný okamžik neuchopitelných, tj. mimo náš horizont poznání.
Kdy to, že já teď něco nedokážu uchopit jaksi obecně neznamená, že to uchopitelné není.

Odpovědět


Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Libor Kiss,2018-02-24 19:02:20

Lenze princip neurcitosti je "naozajstnym" principom neurcitosti. Neexistuju lokalne premenne, ktore su nam nepristupne, a teda, keby sme ich poznali, tak by vlastne ziadna neurcitost neexistovala a svet by bol dokonale deterministicky.
Tato predstava lokalnych premennych bola vraj fyzikmi velmi tazko opustana, lebo to znamenalo, ze nevieme poznat vsetko.
Pred rokmi nam rozpraval jadrovy fyzik o historii, o roznych teoriach a o tom, preco neplatia, hoci su lakave. Jednou z nich bola i ta o lokalnych premennych, ale uz si nepamatam, cim ju pochovali.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Josef Hrncirik,2018-02-24 19:42:30

Všude je to v černé díře.
Nevím zda se neporušilo zaentanglování a nedošlo ke SPOOKY ACTION kdesi jinde.
Z praktických důvodů musím vždy omezit uvažovanou (počítanou oblast, přesnost dat, rychlost výpočtů. Nejspíš i kreace částic ve vakuu má statistický charakter minimálně z hlediska časové osy či prostorového směru a ještě mi expanduje Fšehomír.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Milan Krnic,2018-02-24 20:43:27

I slovo je "naozaj" slovo a kráva je "naozaj" kráva.
"lokalne" píšete v rámci našeho omezeného pohledu, jak jsem výše uvedl (kupříkladu pro nás také dříve byla lokální pouze děloha maminky).
Jenže Vesmír lokálně ze Země fakt nepopíšeme (samozřejmě do doby, než se najde nějaký pitomec, který to udělá :) )
Představy byly, jsou i budou náplní práce astrofyzika. To ovšem nic neznamená. Nepoznatelný neznamená neexistující. A svět je rozhodně deterministický i, podle úhlu pohledu, stochastický. Spor v tom nevidím.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Josef Hrncirik,2018-02-24 20:53:49

No dobře. A jak v té nejčernější díře určí směr času a jak ho dokonce budou měřit.
Nebude to ale nakonec šumafuck?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: A co princip neurčitosti?

Milan Krnic,2018-02-24 21:15:17

Zde je záhodno znát físnam slofíšek, kdy černá díra, potažmo horizont událostí je pouze označení právě toho neuchopitelného.
A co je neuchopitelné, nám svým způsobem může být šumafuck - jenže znáte to, to záleží na okolnostech.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace