Vesmír v čiernej diere: Odvážna teória o našom vesmíre
Predstava, že náš vesmír môže byť celý obsiahnutý v čiernej diere, je myšlienkovo prevratný koncept, ktorý fyzici skúmajú už desaťročia. Naznačuje, že to, čo dnes pozorujeme, je len vnútrajšok čiernej diery v inom vesmíre.
Ľudia si často predstavujú čierne diery ako obrovské štruktúry, ktoré vznikajú z kolapsujúcich hviezd. V strede našej galaxie Mliečna dráha sa nachádza veľká čierna diera s hmotnosťou 4 milióny krát väčšou ako Slnko. Fotografia čiernej diery v galaxii M87, vzdialenej 55 miliónov svetelných rokov, zobrazuje objekt s hmotnosťou miliardkrát väčšou ako Slnko.
Realita je však taká, že čokoľvek, ak je dostatočne stlačené, sa môže stať čiernou dierou. Ako vysvetľujú vedci: „Ak vezmete pomaranč a stlačíte ho na dostatočne malý rozmer, podľa Einsteina sa stane čiernou dierou.“ Tieto objekty nemusia byť obrovské. Na druhej strane, hoci čierne diery zvyčajne vnímame ako extrémne husté, ak vytvoríte niečo dostatočne veľké, bez ohľadu na jeho nízku hustotu, tiež sa to stane čiernou dierou. Mohli by ste vytvoriť čiernu dieru aj zo vzduchu – stačí mať dostatočne veľkú sféru vzduchu.
Vesmír v čiernej diere: Vedecká perspektíva
Táto teória čerpá z všeobecnej relativity aj kvantovej mechaniky a mohla by poskytnúť odpovede na niektoré z najzáhadnejších otázok v kozmológii, vrátane pôvodu vesmíru. Niektorí vedci znovu preskúmavajú desaťročia starú myšlienku, že náš pozorovateľný vesmír by mohol existovať vo vnútri obrovskej čiernej diery. Tento koncept by mohol potenciálne vysvetliť pôvod tmavej hmoty a tmavej energie, pretože torzia – vlastnosť časopriestoru spôsobená čiernou dierou – by mohla byť ich zdrojom.
Dr. Brian Greene vysvetľuje: „Možnosť, že náš vesmír sa nachádza vo vnútri čiernej diery, je zaujímavá hádanka, ktorú vedci skúmajú už mnoho rokov. Hovorenie o celom vesmíre vo vnútri čiernej diery je trochu extrémne, ale je možné, že podľa tradičného všeobecne relativistického opisu čiernych dier, Zem práve teraz prechádzala okrajom čiernej diery a my všetci sme teraz vo vnútri čiernej diery.“
Prečo je to možné? Pretože okraj čiernej diery v Einsteinovom opise nie je špeciálne miesto v priestore – je to len bežná časť priestoru, ktorá má nezvyčajnú vlastnosť: keď raz prejdete cez túto lokáciu (horizont udalostí), už sa nemôžete dostať von. Nemáte však žiadnu priamu fyzickú reakciu na prekročenie horizontu udalostí čiernej diery.
Mohli by sme byť vo vnútri čiernej diery?
Správalo by sa vesmír inak, keby sa nachádzal vo vnútri čiernej diery? Greene vysvetľuje: „Práve teraz, keď sa pozeráme okolo seba, by sme všetci mohli byť vo vnútri čiernej diery a skutočne by sme to rozpoznali až neskôr, keď sa dostaneme bližšie k stredu čiernej diery. Vtedy, v závislosti od našej presnej vzdialenosti od čiernej diery, rôzne časti Zeme a rôzne časti nášho tela budú pociťovať rôznu silu.“
Ak by sme sa pohybovali nohami smerom k stredu čiernej diery, naše nohy by zažívali väčší ťah než naša hlava. Naše telo by sa rozťahovalo – proces odborne nazývaný „špagetifikácia“ – až kým by sme neboli roztrhaní na naše základné častice, ktoré by všetky dopadli do singularity, čokoľvek tento stred čiernej diery predstavuje. V tomto zmysle by sme všetci mohli byť vo vnútri čiernej diery práve teraz.
Veľký tresk a čierne diery
Prakticky všetci kozmológovia a teoretickí fyzici podporujú myšlienku, že vesmír vznikol počas jediného momentu pred približne 13,8 miliardami rokov, čo je v skratke teória Veľkého tresku. Dôkazy podporujúce túto myšlienku sú rozsiahle a presvedčivé. Niekoľko hlbokých otázok o tmavej hmote, tmavej energii a kozmickej expanzii však vedie niektorých astronómov k prehodnoteniu toho, čo vieme o ranom vesmíre.
V súčasnosti pozorujeme, že expanzia vesmíru sa zrýchľuje, nie spomaľuje. Pozorovania z roku 1998, za ktoré bola v roku 2011 udelená Nobelova cena, ukázali, že vzdialené galaxie sa vzďaľujú stále rýchlejšie – expanzia priestoru sa v priebehu času zrýchľuje. Ako to vysvetliť?
Najlepšie vysvetlenie, ktoré máme, je odpudivá gravitácia. Veríme, že vesmír je aj dnes presiaknutý energiou, ktorú nazývame tmavá energia. Veríme, že rovnomerne prechádza priestorom. Jeden vedec to prirovnáva k tureckej saune: „Je to ako para napĺňajúca saunu, táto energia napĺňajúca priestor.“ A táto odpudivá gravitácia je zodpovedná za pozorovania, že vzdialené galaxie sa v priebehu času čoraz rýchlejšie vzďaľujú.
Čierna diera ako brána do iného vesmíru?
Vedci vyvinuli teórie, ktoré by vysvetlili, ako Veľký tresk vznikol ako dôsledok formovania čiernej diery vo vesmíre s vyšším počtom dimenzií. Čierna diera rozdeľuje svet na dve oblasti – vnútro čiernej diery a vonkajšok čiernej diery, s horizontom udalostí ako hranicou, ktorá je vždy v diaľke a ktorú bez ohľadu na rýchlosť nemôžete dosiahnuť.
Zamyslite sa, čo to znamená pre vás teraz na Zemi. Keď sa pozeráte do vesmíru, existuje horizont veľmi ďaleko, za ktorým nemôžeme vidieť, ale vieme, že tam niečo je, no nikdy to nemôžeme uvidieť. A bez ohľadu na to, ako rýchlo cestujete, nikdy by ste sa tam nedostali. To je pozoruhodne podobné tomu, čo by ste zažili vo vnútri čiernej diery. Ukazuje sa, že matematika vnútra čiernej diery je takmer identická s matematikou vonkajšieho priestoru.
Tento okraj pozorovateľného vesmíru sa stále zväčšuje. Napríklad, ak by ste mohli žiť stovky miliónov rokov, objavili by sa veci, ktoré by vstúpili do vášho výhľadu a ktoré ste predtým nemohli vidieť. To je veľmi podobné tomu, čo by ste zažili vo vnútri čiernej diery.
Ďalšia zaujímavá vec je, že vieme, že vesmír sa rozširuje. A ak posúvame čas späť, nakoniec to znamená, že v dávnej minulosti muselo byť všetko zabalené do malého hustého bodu. To je podobné tomu, čo by ste očakávali od singularity uprostred čiernej diery.
Znamená to, že náš vesmír, ktorý vznikol pred 13,8 miliardami rokov z Veľkého tresku, bol v skutočnosti zrodený čiernou dierou z iného vesmíru? To by tiež mohlo znamenať, že čierne diery v našom vesmíre robia to isté – každá čierna diera by mohla byť semienkom nového vesmíru.
Teória multiverza a čierne diery
Jedna z teórií naznačuje, že vo veľmi ranom vesmíre existovalo vysoko chaotické prostredie, veľmi horúce, so všetkými poliami široko fluktuujúcimi. Myšlienka je, že ak počkáte dostatočne dlho, energia sa v zriedkavých prípadoch v istej oblasti vyhladí, stane sa jednotná a potom sa táto oblasť výbušne nafúkne a jej veľkosť narastie.
Tam vonku v tej širšej kozmologickej krajine to môže byť divoký západ realít. Táto výbušná inflácia oblasti, ktorú v súčasnosti obývame, bola len jednou z mnohých takýchto udalostí, a preto existujú ďalšie vzdialené oblasti v tejto väčšej kozmologickej krajine, kde sa veci tiež nafukovali, ale detaily môžu byť odlišné.
Fyzické detaily sa môžu líšiť od tých, ktoré poznáme. Rozdiely môžu byť malé – teplotné rozdiely v jednej časti priestoru oproti inej – alebo môžu byť oveľa významnejšie. Dokonca aj častice, ktoré tvoria tú inú ríšu, sa môžu líšiť od častíc, ktoré tvoria našu ríšu. Ich hmotnosti môžu byť odlišné, ich náboje môžu byť odlišné, ich základné fyzikálne vlastnosti môžu byť odlišné.
Niektorí vedci navrhli, že supermasívne čierne diery by mohli fungovať ako brány do iných vesmírov, ktoré by mohli obsahovať odlišné fyzikálne zákony a potenciálne dokonca iné formy života. Problémom tejto hypotézy je, že je vysoko špekulatívna a nemáme pre ňu žiadne experimentálne dôkazy.
Je možné tieto hypotézy testovať?
Ako by sme mohli testovať tieto hypotézy? Jedným spôsobom by bolo vstúpiť do čiernej diery a zistiť to – ale to je cesta jedným smerom. Momentálne neexistuje experiment, ktorý by umožnil rozlíšiť túto hypotézu od iných hypotéz.
Ak by sme povedali, že žijeme v obrovskej čiernej diere, rovnice ukazujú, že to je nerozlíšiteľné od našej súčasnej skúsenosti. Ale ako by sme to rozlíšili od inej hypotézy? A čo znamená kontakt s iným vesmírom?
Čo ak by sme mali meracie zariadenie v našom vesmíre, ktoré funguje veľmi dobre, napríklad pravítko alebo iné zariadenie, a zobrali ho do iného vesmíru, kde atómy uhlíka neexistujú? Meracie zariadenie by bolo zbytočné.
V súčasnosti neexistuje spôsob, ako by sme túto hypotézu mohli testovať, ale budúcnosť prináša nádej, pretože história nás učí, že by sme nemali podceňovať schopnosť ľudstva vymyslieť dômyselné spôsoby testovania zdanlivo nemožných ideí.
Obrázky: AI, Zdroj: ScienceTime24