Největší harddisky ve vesmíru? Černé díry by mohly být jako hologramy  
Italští astrofyzici oprášili holografický princip a použili ho na černé díry. Podle nich jsou tato gravitační monstra vlastně dvojrozměrná a zároveň generují objekt ve třech rozměrech. Podaří se holografické gravitaci konečně smířit obecnou relativitu s kvantovou mechanikou?

Černá díra. Kredit: Gerd Altmann / Pixabay.
Černá díra. Kredit: Gerd Altmann / Pixabay.
Od chvíle, co na nás černé díry vykoukly z rovnic Einsteinovy obecné relativity, jsou zdrojem neuvěřitelných hypotéz, teorií a představ, s jejichž pomocí se snažíme s těmito extrémními objekty nějak přijatelně srovnat. Postupně se staly jedním z nejvíce bolavých míst soudobé fyziky, v němž se nelítostně střetává obecná relativita s kvantovou mechanikou.

 

Francesco Benini. Kredit: SISSA.
Francesco Benini. Kredit: SISSA.
Italští astrofyzici Francesco Benini a Paolo Milan z italských institutů International School of Advanced Studies (SISSA) a National Institute for Nuclear Physics (INFN) se ve své nové studii přiklonili k názorům, podle nichž jsou černé díry jako hologramy, v nichž je veškerá informace potřebná k vytvoření 3D obrazu zakódovaná na 2D povrchu.

 

Z kvantové mechaniky vyplývá, že by černé díry mohly být velice komplexní, a že by mohly koncentrovat enormní množství informace ve dvou rozměrech. Jako kdyby to byly harddisky, v tomto případě největší harddisky ve vesmíru. Obecná relativita zase popisuje černé díry jako 3D objekty, jednoduché, kulovité a hladké. Odpovídá to prvnímu detailním snímku supermasivní černé díry, který jsme viděli v loňském roce (2019) díky virtuálnímu Teleskopu horizontu událostí. Nový výzkum Beniniho a Milana tyto dva pohledy sjednocuje.

 

Právě informace představují jednu z nejvýznamnějších komplikací kolem černých děr. Podle Einsteinovské relativity jsou černé díry zcela jednoduché objekty, vyloženě informace-prosté. Naproti tomu podle kvantové fyziky jde o dokonce nejvíce složité, nejvíce komplexní objekty vůbec, protože mají enormní entropii, což odpovídá ohromné složitosti a tím pádem velikému množství informace.

SISSA, logo.
SISSA, logo.

Benini s Milanem využili 30 let starou myšlenku holografického principu. Z něho vyplývá, že chování gravitace v určité oblasti prostoru může být popsáno jiným systémem, který existuje pouze na okraji této oblasti, a má tedy o jednu dimenzi méně. A co bylo pro badatelé ještě významnější, holografická gravitace dovoluje popsat gravitaci matematickým jazykem, který sám o sobě gravitaci neobsahuje. Díky tomu se takový popis gravitace vyhne konfliktu s kvantovou mechanikou.

 

Když italští vědci použili holografický princip na černé díry, tak se tím jejich záhadné termodynamické vlastnosti staly více pochopitelnými. Vyšli z toho, že černé díry mají ohromnou entropii a z pohledu kvantové mechaniky je popsali jako hologram. V takovém pojetí mají černé díry dva rozměry, v nichž není místo pro gravitaci, ale zároveň generují objekt ve třech rozměrech.

 

Nejde o revoluční a rozhodující řešení. Nová studie je stále pouze počátečním krokem k detailnímu studiu povahy těchto zvláštních kosmických monster, sbližujícím obecnou relativitu s kvantovou mechanikou. V dohledné budoucnosti bychom měli být schopní testovat teoretické předpovědi, které budou vycházet z kvantové gravitace, která představuje tolik potřebný průsečík mezi obecnou relativitou a kvantovou mechanikou.

 

Video: What is the Holographic Principle?

 

Literatura

Phys.org 4. 6. 2020.

Physical Review X 10: 021037.

Datum: 07.06.2020
Tisk článku

Osudová přitažlivost gravitace - Begelman Mitchell, Rees Martin
 
 
cena původní: 498 Kč
cena: 418 Kč
Osudová přitažlivost gravitace
Begelman Mitchell, Rees Martin
Související články:

Vysvětlí temnou hmotu nová teorie gravitace?     Autor: Stanislav Mihulka (10.11.2016)
Žijeme v holografickém vesmíru? Podle nové studie to není vyloučeno     Autor: Stanislav Mihulka (02.02.2017)
Jak udělat kvantový hologram černé díry z grafenové vločky?     Autor: Stanislav Mihulka (26.07.2018)



Diskuze:

John K,2020-08-01 07:58:47

Kompletní vesmír je singularita. Dle mého názoru nelze uvažovat v případě černé díry, že se prostor uvnitř stačil natolik, že se zhroutil o několik prostorových rozměrů a tím se uvnitř zrodila singularita. Dá se spíše říci, že uvnitř je velmi husté skupenství hmoty (troufnu si tvrdit, že se jedná o stádium hmoty ve stavu částečného kvark-gluonového plazma), které má po rozpadu určitou míru volnosti pohybu. Což by mohlo mít za následek vytváření dočasných exotických částic a antičástic. Tedy, že k anihilaci dochází i uvnitř čd. Protože Hawkingovo záření nepokryje všechno (rychlost odpařování jeho mechanizmem je takřka zanedbatelná).

Odpovědět

Realita jako iluze

Patrik Přibyl,2020-06-08 13:53:24

Zdravím, chci se vyjádřit k přiloženému videu. Podle toho holografický princip zpochybňuje ,,skutečnost” naší reality. A opravdu, pokud se potvrdí, tak nemá smysl uvažovat o realitě v jakékoli podobě. Ale já si myslím, že realitu je možno zpochybnit v rámci pozorovatelných veličin, bez myšlenek teorií, které se stejně nikdy nepodaří potvrdit. Náš vesmír je vyplněn 70% temnou energií, 26% temnou hmotou a 4% baryonovou hmotou. Jak je možné považovat 4% procenta za ,,skutečnost”? Je pevnou součástí vesmíru, ano, ale zároveň nemá baryonová hmota určující význam pro budoucnost vesmíru. Je pouze ve vleku expanzivní síly temné energie. Připadá mi absurdní považovat hmotu za významnou, když na ní vlastně nezáleží. Já na to nahlížím vice filozoficky než vědecky, ale pokud vezmeme slánku a nasypeme do ní 96% písku a 4% soli a promícháme, tak přece uvidíme pouze písek. Sůl tam pořád je, ale určitě bychom viděli hlavně písek, kdežto my v našem vesmíru vidíme jenom sůl.

Odpovědět


Re: Realita jako iluze

Vít Výmola,2020-06-09 17:37:32

Baryonová hmota není žádná iluze, je součástí skutečnosti a to velmi reálnou. Iluzí by bylo si myslet, že stačí k popisu vesmíru, a tuto iluzi už máme za sebou.
Ostatně, když ochutnáte obsah vaší slánky, budete vnímat sůl, ne ten písek :). Tak to máte stejné jako je náš běžný pohled na vesmír. Ucelený pohled na slánku ještě nemáme, ale víme, že existuje.

Odpovědět


Re: Re: Realita jako iluze

Patrik Přibyl,2020-06-10 14:04:59

Nesmíte to vnímat antropocentricky. To je přesně to myšlení, které dokáže pokládat Zemi za střed vesmíru a stejně tak považovat 4% z celku za vrchol bytí. Ponechme stranou hlubší úvahy ohledně toho, co Vy považujete za ,,velmi reálné” a řekněme empiricky, že to opravdu realita je. Stejně to ale bude realita jen pro nás, pro lidi (a jiné baryonické bytosti), nikdy to nebude univerzální realita. Protože to by musela hmota atomární povahy vyplňovat 100% a tak to není. My vnímáme 4% existence, to je jako žít na špičce ledovce. Já netvrdím, že to není skutečnost. Já tvrdím, že je pouze nepodstatná část skutečnosti a žít v přesvědčení (jako většina populace), že to je skutečnost, je iluze. Nebo nevědomost. Je to terciální realita, protože matematicky musíme 70% nadsadit 26% a 26% je nadřazeno 4%. Jistě, tvoři jeden celek a vzájemně se ovlivňují, ale mě na tom víc zajímá ta myšlenka ignorování 96% a upřednostňování 4%. Objev temné energie nám jasně ukázal bezvýznamnost baryonové hmoty, ale s lidmi to nehlo. Pro lidi jsou pořád 4% všechno.

Ještě po Hubblovi a pozorování dalších galaxií mohli lidé doufat v pochopení vesmíru, protože se zdálo, že je to všechno co je (v makroskopickém světě). Ale s temnou energií a temnou hmotou se galaxie a všechno kdysi veliké ukazuje jako přívěšek něčeho většího. Můj příklad se slánkou také nebyl úspěšně zdolán. Člověk po ochutnáni ucítí pouze sůl a ne písek (nehledě na nepoměr), protože neví, jak ten písek chutná/co to je. My vždycky ucítíme jenom sůl, protože jsme baryonové bytosti. Ale vezměme si na pomoc hypotetického vnějšího pozorovatele (kupříkladu Boha). Ten ví, co jak chutná písek, ví jak chutná sůl, a muže to objetivně posoudit (člověk to může posoudit pouze subjektivně. Bůh by řekl, že tam sotva nějakou sůl cítí, ale určitě tam je. Pro mě objev temné enegie/hmoty a všechny multivesmírové teorie poukazují na jedinou věc - nesmyslnost lidského života.

Odpovědět


Re: Re: Re: Realita jako iluze

Pavel Nedbal,2020-06-10 16:46:22

Prosím Vás, co blbnete.
Zaprvé. Pokud Vaše poslední věta mluví o nesmyslnosti lidského života, pak se prosím přihlašte u vhodného lékaře. Nanejvýš by se mohlo hovořit o naší nepatrnosti z pohledu Vesmíru, jako takového. Možná by také neškodil rozhovor s opravdu dobrým knězem. Také nevíme, jaký potenciál má ještě člověk ve svých rukou a hlavě.
Zadruhé. Černá díra není nic jiného, nežli hltoun hmoty a energie, kterou bere s sebou do bezčasí a bezrozměrnosti. Prostě se na nějakém místě ocitlo příliš hmoty v příliš malém prostoru. To se může stát i v na hmotu docela řídkém prostoru, je -li překročena Schwardschildova podmínka. Klidně i celé nadkupy galaxií (copak se asi skrývá ve "velkém atraktoru"?), nebo možná celý vesmír může vnitřek černé díry být.
Co je uvnitř, nemáme šanci zjistit. Einstein říká, že bezrozměrný bod, jiní, že je to kulička o Planckově rozměru. Není to nakonec zbytečná diskuze? Zrovna tak horizont událostí, jestli je hladký, či nikoliv. Veškeré to počítačové simulování je jen simulování, k horizontu se dostat nemůžeme a pokud přeci jen bude budoucnost lidstva kosmická, pak nás zajímají jako objekty, na které bychom si měli dát pozor.
Zatřetí. Multivesmíry, struny, to je falešná stopa, nešťastná metodologie, či snad i diagnóza už nejméně 40 let trvajících absence nového poznání a myšlenek. Prostě jsme se teď trochu zasekli.
Začtvrté. Temná hmota - pomsta kulově symetrických bastardů Fritze Zvickyho. Zdaleka nevíme, co se po Vesmíru ještě poflakuje a protože to není vidět, myslíme si, že tam něco chybí. Kdyby totiž bylo tolik nebaryonové hmoty, museli bychom vnímat nějaké energetické projevy, někde by se koncentrovala, minimálně okolo středu Galaxie. Nic takového tam není. Možná se nám nelíbí nějaké rotační křivky, prosím. A kolik toho známe o gravitaci? Starou Belu, nic nevíme. Byl Newton, Einstein, je Verlinde a spousta méně známých. Ale co to gravitace je, netušíme. Takže nás neredukujte na 4%. Podobné je to s temnou energií. Příliš rychle se udělují Nobelovky, je řada fyziků, kteří upozorňují na systematické i metodologické chyby, než abychom to vzali vážně.
Zapáté. O stavu "vzniku vesmíru" máme spoustu modelů, ale taky víme, že i nevysvětlených věcí, třeba namátkou inflační fáze. Proč a kvůli čemu. Neberu.
No a nakonec, i ten "počátek vesmíru" musel mít nějakou příčinu, ne? Tedy něco, co mu předcházelo, ano?
Takže nebrečet, nefňukat a s dobrou vůlí pozorovat, přemýšlet a hojně užívat Occamovu kudlu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Realita jako iluze

Vít Výmola,2020-06-10 17:22:22

Nikdo tu nikde v diskuzi netvrdí, že 4% jsou "vrchol bytí", že jsou "univerzální realita" a pro lidi jsou "pořád všechno". Pokud se chcete dohadovat s někým, kdo to tvrdí, musíte se jít dohadovat na základní školu nebo do první půlky dvacátého století.

Odpovědět

David Dobeš1,2020-06-08 13:04:44

Zajímavé na čd je, že jde o koncentraci energie. Zatímco u objektů pod kritickou hmotností může energie uniknou v jakékoliv podobě ven, u čd ne (nemluvím o ergosféře).

Odpovědět


Re:

Jan Adamek,2020-06-08 13:27:14

Správa sa ako hmotné teleso.

Odpovědět

Aka strata informacie?

Peter Somatz,2020-06-07 20:18:23

Objekty maju konkretnu, zapamatatelnu informaciu len v 1 kroku planckoveho casu. Vsetko dalej je, co sa velkosti planckovej dlzky tyka, nahodne (Heisenbergov princip). Samozrejme na vacsich az makroskopickych skalach sa krok spriemeruje tak, objekt zostane zachovany. Ale "informacia" sa straca/meni stale a nie len v ciernej diere, ale vsade. Ked rozkrojim jablko, alebo vylejem kavu, tak informacia o povodnom stave je navzdy stratena. Kroky spat nie su mozne. Samozrejme veci ako energia, hybnost, naboj atd. ostavaju zachovane.

Odpovědět


Re: Aka strata informacie?

Jan Adamek,2020-06-08 08:56:28

Čierna diera je pred, alebo za?

Odpovědět

+

Jan Adamek,2020-06-07 18:33:15

"Obecná relativita zase popisuje černé díry jako 3D objekty, jednoduché, kulovité a hladké." Môžete dať odkaz?

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