Stephen Hawking: Útek z čiernej diery je možný

Stephen Hawking: Útek z čiernej diery je možný

Hovorí sa, že skutočnosť je niekedy oveľa zvláštnejšia, ako fikcia a presne to je aj prípad čiernych dier. Práve čierne diery sú zvláštnejšie než diela sci-fi spisovateľov, ale paradoxne, sú neoddeliteľnou súčasťou vedy. V roku 1979 mal v kinách premiéru film s veľmi zaujímavým koncom - The Black Hole, ktorý je o vesmírnej lodi skúmajúcej čiernu dieru. Jeden z členov posádky sa rozhodne, že jediným spôsobom, ako zistiť, čo sa v čiernej diere deje, je vstúpiť do nej. A tak sa vo vesmírnej kapsule vpustí dovnútra, pričom ho čierna diera o nejaký čas vystrelí do nového vesmíru. Práve tento film je ideálnym príkladom toho, že science-fiction opisuje čiernu dieru, ako červiu dieru, alebo inými slovami, akýsi prechod, či skratku do iného vesmíru, eventuálne na rovnaké miesto vesmíru, no v inom čase.

Táto myšlienka však nie je žiadnou novinkou a vo vedeckej komunite je známa už vyše 200 rokov. V roku 1783 Anglický filozof John Michell vo svojej práci s názvom Philosophical Transactions of the Royal Society of London, spomína objekty, ktoré nazýva "tmavé hviezdy". Podľa neho sú tieto hviezdy tak masívne s tak obrovskou gravitáciou, že z tohto gravitačného poľa neunikne ani svetlo. Akékoľvek svetlo, ktoré sa z hviezdy uvoľní, je jej gravitačným poľom okamžite vtiahnuté späť. Podľa Michella sa vo vesmíre nachádza veľké množstvo takýchto hviezd. A hoci ich nemôžeme vidieť, pretože svetlo z nich k nám nikdy nedorazí, stále môžeme pozorovať ich gravitačný vplyv na okolie. A presne to sú objekty, ktoré my dnes poznáme pod názvom čierne diery. S podobným názorom prichádza aj Francúzsky vedec Pierre Simone de Laplace vo svojej knihe The System of the World, ktorú vydal nezávisle od Michella.

Obaja, aj Michell, aj Laplace, boli toho názoru, že svetlo pozostáva z čiastočiek, ktoré môžu byť spomalené práve gravitáciou, a to až do takej miery, že ich nakoniec hviezda spätne absorbuje. Avšak známy experiment dvoch Američanov, Michelsona a Morleyho z roku 1887 ukázal, že svetlo sa šíri vždy konštantnou rýchlosťou, zhruba 300 tisíc kilometrov za sekundu, bez ohľadu na to, odkiaľ prichádza. Ako potom môže gravitácia svetlo spomaliť, alebo nebodaj zastaviť ? Podľa všeobecne známych predstáv o čase a priestore v 19. storočí, to bolo nemožné. Avšak, v roku 1915 prišiel Albert Einstein, s Teóriou Relativity, v ktorej už viac nie sú čas a priestor dve od seba nezávislé jednotky. Namiesto toho ich Einstein opisuje ako rôzne smery jedného a toho istého objektu zvaného časopriestor. Časopriestor nebol rovný, ale bol rôzne zakrivený vplyvom hmoty a energie nachádzajúcej sa v ňom. Na to, aby sme to vedeli pochopiť, si skúsme predstaviť kus gumy vo formáte listu A4, na ktorý umiestnime kus závažia, ktorý reprezentuje hviezdu. Závažie bude na gumu pôsobiť istým tlakom, čo spôsobí deformáciu gumy okolo závažia. Ak teraz na gumu rozsypeme guľôčky, nebudú sa kotúľať rovno, ale ich trasa bude zakrivená. Predstavme si, že teraz na gumu umiestnime ťažšie a ťažšie závažie, ktoré bude gumu viac a viac napínať, až nakoniec dosiahne kritického bodu, kedy sa v gume vytvorí diera, do ktorej všetky častice spadnú, avšak bez možnosti sa dostať von. Niečo podobné sa podľa Teórie Relativity deje v časopriestore. Hviezda okolo seba naruší a zakriví časopriestor stále viac a viac podľa toho, aká masívna tá hviezda je. Keď masívna hviezda spáli všetko svoje palivo, vychladne a zmrští sa do tak kritického bodu, že, obrazne povedané, vytvorí akúsi "dieru" v časopriestore, z ktorej svetlo nemôže uniknúť. Takéto objekty sa preto začali nazývať "čierne diery" a prvý, kto toto pomenovanie použil, bol Americký fyzik John Wheeler.

Pri pohľade zvonku nikdy nemôžeme vidieť, čo je vo vnútri čiernych dier. Každá čierna diera má svoju hranicu, ktorú nazývame horizont udalostí. Táto hranica je akýmsi zlomovým bodom, kde je gravitácia už dostatočne silná na to, aby vtiahla svetlo späť a zabránila mu uniknúť. A pretože nič nedokáže cestovať rýchlejšie ako svetlo, takisto bude do čiernej diery vtiahnuté aj všetko ostatné. Svetlo vyžiarené spoza horizontu nikdy nedosiahne pozorovateľa a akýkoľvek objekt, blížiaci sa k horizontu z pozorovateľovej strany, sa javí ako spomaľujúci a nikdy úplne neprejde horizontom a jeho obraz sa bude s plynúcim časom čoraz viac posúvať do červeného spektra.

Ako už bolo spomenuté, je všeobecný predpoklad, že z čiernej diery nemôže uniknúť nič. Iného názoru je však fyzik Stephen Hawking, ktorý si myslí, že častice predsa len z čiernych dier uniknúť môžu, hoci vo veľmi malom rozsahu, ale predsa. Deje sa tak na základe zatiaľ nie celkom objasneného vzťahu, ktorý prvý krát objavil Nemecký fyzik Werner Heisenberg v roku 1923. Podľa jeho názoru, častice, ktoré sa nachádzajú v čiernych dierach môžu za určitých okolností dosiahnuť rýchlosť vyššiu, ako rýchlosť svetla, čo by znamenalo, že môžu uniknúť z čiernej diery samotnej.
To má za následok, že čierna diera postupne stráca svoju hmotu, čím slabne aj jej gravitačná sila, následkom čoho sa uvoľňuje viac a viac častíc, až sa napokon úplne rozplynie.

S podobným názorom prišiel v roku 1971 astrofyzik Robert Hjellming, ktorý naznačil, že akýmsi zrkadlom čiernych dier môžu byť tzv. "biele diery". Podľa neho, hmota ktorú pohlti čierna diera, môže byť späť vyvrátená kdekoľvek v našom, alebo aj v inom vesmíre. Hjellming dokonca špekuloval nad tým, že biele diery môžu byť zdrojom obrovského množstva uvoľnenej energie vo vzdialených kvazaroch a v centrách galaxií.

Všetky uvoľnené častice sa však "neposkladajú" do rovnakej formy, v akej ich čierna diera pohltila. Ich uvoľnenie je úplne náhodné a nemá žiadny súvis s tým, ako a kedy boli pohltené. Každá informácia, ktorú čierna diera pohlti, je tým pádom stratená. Avšak, to podľa Hawkinga nabúrava celé naše vnímanie vedy. Viac ako 200 rokov sme presvedčení o tzv. Vedeckom determinizme, čo znamená, že máme stanovené určité vedecké zákony, na základe ktorých (predpokladáme), ako sa vesmír vyvíjal a vznikal. Podľa determinizmu, každý jav vyvoláva určitú (a za presne daných podmienok stále tú istú) reakciu, čo vylučuje stav náhody. Úplne zjednodušene si skúsme predstaviť 100 litrovú nádobu s vodou, do ktorej priteká liter vody každý rok. Ak je v nej momentálne 50 litrov a jej prítok je nemenný, vieme určiť, že pred 50. rokmi bola prázdna a o ďalších 50 rokov v nej bude o 50 litrov vody viac. Inými slovami, ak poznáme aktuálny stav vesmíru, na základe vedeckých zákonov vieme určiť, ako vyzeral v minulosti a ako sa bude vyvíjať ďalej a v podstate vieme pomocou simulácii určiť jeho stav v akomkoľvek čase.

A práve do tohto konceptu nám čierne diery nezapadajú. Ak sa informácie v čiernych dierach strácajú, naše predpoklady nemusia byť správne. Predpokladá sa, že uprostred každej galaxie sa nachádza supermasívna čierna diera. Vesmír samotný je plný menších, či väčších čiernych dier (hoci podľa niektorých odborníkov čierne diery neexistujú vôbec, ale o tom niekedy nabudúce). Ak sa všetky informácie v čiernych dierach strácajú, respektíve môžu čierne diery vylučovať častice úplne náhodne, narúša to samotný princíp determinizmu a vedeckých zákonov, o ktoré sa opierame a z ktorých vychádzame.

"Tieto informácie sú pre nás akousi lekciou, že čierne diery nie sú až tak čierne, ako ich vykresľujeme. Nie sú žiadným pomyselným väzením, ako sme si doteraz mysleli. Hmota sa z čiernej diery môže dostať obidvomi smermi – dnu, aj von. A ja osobne som stále presvedčený, že aj do iného vesmíru. Takže ak raz spadnete do čiernej diery, nezvdávajte to :)", vysvetľuje Stephen Hawking pri jednej zo svojich prednášok v Čile.

Čierne diery totiž majú pomerne zlú reputáciu. Predstavujeme si ich ako monštrózne zdroje obrovskej príťažlivosti, pohlcujúce každé zrniečko hmoty, ktorú dokážu zachytiť. V tlači sú prezentované ako objekty astronómom málo známe a v teoretickej rovine sa o nich uvažuje ako o konečnom štádiu kozmickej evolúcie. Poznatky poslednej doby však donútili astronómov zmeniť názor. Podľa najnovších teórií fungujú čierne diery ako vesmírni sochári. Sú tou základnou silou vo vývoji a tvarovaní galaxií do ich konečnej podoby a určujú usporiadanie hviezd v nich. Čierne diery sú takmer s istotou produktami galaxií, v ktorých sa nachádzajú a galaxie výtvormi čiernych dier. Jedno bez druhého nemôže existovať.