Černé a červí díry

rubrika: Populárně naučný koutek


Anglický přírodovědec a reverend John Mitchell a slavný francouzský matematik, astronom a markýz Pierre-Simon de Laplace se v letech 1784 a 1796 nezávisle na sobě zabývali myšlenkou, jaké vlastnosti by musela mít hvězda, jejíž úniková rychlost by se přesně rovnala rychlosti světla. Jelikož by od takové hvězdy nemohlo uniknout ani světlo, byla by to "tmavá hvězda". Mitchell a Laplace předběhli svou dobu o mnoho koňských délek i jinými hypotézami. Jejich úvahy však upadly v zapomnění a byly objeveny dlouho poté, co oba umřeli.

Lucifer


karl-schwarzschild.jpgHlavní úlohu při znovuobjevení sehrál brilantní astrofyzik Karl Schwarzschild, který se narodil v roce 1873 ve Frankfurtu nad Mohanem. Ve svých sedmadvaceti letech získal profesuru a stal se ředitelem hvězdárny v Göttingenu, kde spolupracoval s velkými matematiky, jako byli David Hilbert a Hermann Minkowski. Přivedl tam rozvněž slavného dánského astronoma Ejnara Hertzsprunga, spoluautora Hertzsprungova-Russelova diagramu, který má obrovský význam pro pochopení problematiky hvězd. V roce 1909 byl Karl Schwarzschild povolán na místo ředitele Astrofyzikální laboratoře v Postupimi. Vydal se tam s těžkým srdcem a nevzal sebou Hertzsprunga, kteý přibyl do Göttingenu nedávno předtím. V roce 1912 byl Schwarzschild přijat za člena Pruské akademie věd.

Když v roce 1914 vypukla první světová válka, přihlásil se Karl Schwarzschild okamžitě jako dobrovolník do armády, neboť jako německý žid ctil svou povinnost k vlasti. Třebaže vytáhl do pole, našel si čas, aby se věnoval fyzikálním otázkám. Práce, které vznikly na základě těchto úvah, posílal většinou Albertu Einsteinovi do Berlína, a ten je jeho jménem přednášel na akademii věd. Na ruské frontě v prosinci 1915, jen několik týdnů předtím, než byla zveřejněna Einsteinova obecná teorie relativity, nalezl Karl Schwarzschild první exaktní řešení Einsteinových rovnic gravitačního pole. Vypočetl zakřivený prostoročas mimo elektricky neutrální nerotující kulově symetrickou hvězdu ve vakuu. Své předběžné "zevní" řešení "gravitačního pole hmotného bodu podle Einsteinovy teorie", později podle něj nazvané "Schwarzschildova geometrie", poslal Albertu Einsteinovi.

V lednu 1916 přednesl Einstein Schwarzschildovým jménem výsledky na zasedání Pruské akademie věd. Podle této teorie existuje pro libovolnou hmotnost kritická vzdálenost, za níž je zakřivení prostoru tak velké, že z něj nemůže uniknout dokonce ani světlo. Je zajímavé, že na jeho počest nazvaný Schwarzschildův poloměr se rovná přesně veličině, k níž více než sto let předtím došli Mitchell a Laplace. Krátce nato dospěl Karl Schwarzschild také k "vnitřnímu" řešení Einsteinových rovnic pro hvězdu homogenně naplněnou hmotou. O několik týdnů později jej stihla na frontě závažná, tehdy neléčitelná kožní nemoc. Byl nucen vrátit se do Postupimi a zemřel v květnu 1916 ve věku pouhých čtyřiceti dvou let. Smuteční řeč nad jeho hrobem pronesl sám Einstein.

Uvnitř Schwarzschildova poloměru si souřadnice prostoru a času bizarně vyměňují vlastnosti: čas se stává prostorovým a prostor časovým, což u každé vnitřní souřadnice vede k tzv. singularitě, tedy hmotnému bodu, v němž jsou hustota a prostorové zakřivení nekonečně velké. Albert Einstein odmítal po celý svůj život konstrukci "Schwarzschildovy singularity" jako nelogickou a nefyzikální. Dodnes si většina fyziků myslí, že singularity neexistují. Dokonce i po Schwarzschildově řešení však bylo zapotřebí několika desetiletí vědecké polemiky velkých fyziků, jako např. Eddingtona, Chandrasekhara, Oppenheimera a Landaua, než byla přijata reálná existence objektů, které jsou tak kompaktní, že v jejich blízkosti panují relativistické jevy, tedy úniková rychlost pohybující se poblíž rychlosti světla.

stephen-hawking.jpgJeště před několika málo lety převládala domněnka, že vlastnosti černých děr určují vedle hmotnosti již jen dvě jiné fyzikální veličiny, a to jejich elektrický náboj a úhlový moment. Skutečnost, že vedle těchto tří veličin by černé díry neměly mít žádné jiné fyzikální vlastnosti byla charakterizována rčením: "Černé díry nemají vlasy". To ovšem platí pouze tehdy, když si vypomáháme výlučně teorií relativity. Nenadálých překvapení se dočkáme, když bereme v potaz kvantově mechanické jevy. Stephen Hawking je jeden z fyziků, kteří již několik desetiletí přemýšlejí o tom, jak obě teorie propojit. Hawking pozoroval vakuum, v němž se nachází černá díra. Ukázalo se, že vakuum by mělo být stále naplněno kvantovými fluktuacemi, virtuálními páry částic, které vznikají na krátký čas z ničeho a hned zase mizí. Pokud jeden z těchto virtuálních párů vznikne poblíž černé díry, může se stát, že jednu ze dvou částic pohltí černá díra, zatímco druhá nemůže najít partnerku a vzdálí se od černé díry. Z jedné virtuální částice se tak stane reálná.

Hawking sestavil revoluční tezi, že černá díra vyzařuje energii, ovšem v nepatrném množství. Stephen Hawking však zašel ještě o krok dále. Zeptal se, co se stane s informací, která spadne do černé díry. Podle teorému "černé díry nemají vlasy" by mělo být Hawkingovo záření nestrukturované. Hmota černé díry se postupem doby patrně opět vyzáří zpátky do univerza, ne však pohlcená informace. To přivedlo Hawkinga a Kipa Thorna na myšlenku "bílých červích děr". Podle této hypotézy by mohl být střed černé díry propojen jakousi tajemnou prostoročasovou smyčkou s jiným vesmírem nebo jinou oblastí našeho univerza, kde jako "bílá červí díra" opět vyplivne informaci, kterou sežral v našem univerzu. Tato představa podnítila nejednoho autora sci-fi k velkolepým příběhům o cestách časem černými dírami do jiných univerz. Dokonce i Kip Thorne spekuluje ve své knize Černé díry a zborcený čas o tom, jak by bylo možné vyrobit umělé černé díry a bílé červí díry, abychom se mohli pohybovat libovolně rychle z místa na místo.

V létě roku 2006 na setkání předních badatelů v oboru relativity a gravitace v Dublinu Stephen Hawking se vší parádou oznámil, že se při své původní analýze mýlil a černé díry nejsou plešaté. Informace se předává zpět přes mikroskopické struktury na Schwarzschildově poloměru s Hawkingových zářením. Omluvil se všem fanatickým scifistům také za tvrzení, že existují východy do jiných univerz a cesty časem. Ve stejném roce fyzikové z Ohijské státní univerzity pomocí teorie strun vypočítali, že černé díry sestávají ve svém nitru ze "špagetových žmolků", a proto jsou skutečně "vlasaté".

Zdroj: Günther Hasinger, Osud vesmíru


komentářů: 26         



Komentáře (26)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

26 bílé červí díry
V (neregistrovaný) 10.05.2011, 20:39:05
To by mohly byt ty pulzujici kvazary. Ty pumpujou ven, co jinde cerne cervi diry spolkly.

Oslovovani pani Zuzano je takove moc teple (Osloveni jiste neni brano jako vyzva k blizsim spolecenskym kontaktum.)
V posledku to lidske teplo stoji v ceste rozumu (ma tendenci ho ovlivnit). Napriklad geniove si neco takoveho nemuzou dovolit, protoze ideove typicky stoji proti vsem. A byt s temi 'vsemi' nejak zapleteny na osobni urovni pak vede k emocionalnimu stretu, kdyz clovek prosazuje sve nazory bez ohledu na kohokoli, anebo se podvoli tlaku okoli, protoze je s nim citove zapleteny, ale takovi se nestavaji genii v prve rade (nevim jestli to spravne sklonuji).
Je to videt uplne pruzracne ciste napriklad u Newtona, ktery byl genius vsech dob, co kdy zili. Je jediny v historii fyzicke vedy se kterym soucitim, ale kdybysme se meli setkat, tak bych v tom smeru nepocital s nejakym emocnim projevem.

Samozrejme to neplati jen pro genialni jedince, ale funguje to tak na pohyblive stupnici od genia az po mediokritu. Ale na pripade genia se to nejlepe vyobrazi.

Na svete neni nic zadarmo - za vsechno se (nakonec) nejak plati, vcetne citovych vztahu. Ty taky lidi nedavaji do placu jen tak gratis, bez nejakeho ocekavani vymenou. A je to tak lidske.

Lucifer
25
Lucifer 10.05.2011, 19:37:08
[24]

Zdravím vás pane Blažeji. Tajemství VESMÍRU jsem si už prohlížel v knihkupectví Kosmas v Perlové ulici. Možná si ji ještě půjdu koupit. Rozumím, co chcete říct, a na některé věci mám dost podobný názor, i když zřejmě z jiného úhlu pohledu. V poslední době jsem četl řadu populárně vědeckých knížek nejen z fyzikálního oboru a v každé jsem našel zajímavou myšlenku, což ovšem neznamená, že bych se všemi teorie naprosto souhlasil. Myslím, že nejen vesmír, ale i duše by měla mít "okna" dokořán.

24 Je to jinak
Jan Blažej (neregistrovaný) 10.05.2011, 19:18:28
Zdravím všechny, jež zajímá vše kolem vědy i kolem duchovnosti. Ve vší úctě k vědcům, kteří obětovali celý svůj život vědě, musím nesouhlasit s jejich zveřejňovanými teoretickými konstrukcemi. Nechci to tady zeširoka rozvíjet - stačí si přečíst knihu Tajemství VESMÍRU odhaleno!, která navazuje na Realitu VESMÍRU. Populární formou podaná nová teorie všeho zde vychází ze skutečné reality VESMÍRU, ne jen jako nějaký teoretický předpoklad, rozvíjený matematikou, jak je to u vědy posledních třiceti let. Kniha je základem nové teorie, inspirací pro vědu, a kdo si ji přečte, ten se začne nad dnešní vědou zákonitě kriticky zamýšlet. Téměř vše, co se v této oblasti (podstaty element. částic a astronomie) zveřejňuje, je chybné. Jen čas odhalí pravdu. Vědci jsou v současnosti jako skálopevně věřící, které nelze přesvědčit, aby přešli na jinou víru. Kniha však nečerpá z víry, ale z poznané reality, z důkazů, které vědci nemají, to je ten rozdíl.

23 Urceno panu V,
Zuzana (neregistrovaný) 10.05.2011, 13:37:07
sama jsem na osloveni zapomnela, vidite.

22
Zuzana (neregistrovaný) 10.05.2011, 13:33:13
Bez moralizovani - osloveni ci uvedeni nicku oponenta nebo spoludiskutujiciho, na nehoz reagujeme, jaksi od pocatku internetu patri k jakesi internetove etikete - nehlede ke zdejsimu systemu, jakym jedine je mozno zde diskutovat. Nemyslim si, ze oslovenim by vam unikly myslenky oponenta. Osloveni jiste neni brano jako vyzva k blizsim spolecenskym kontaktum.

K poctu komentaru k clanku uz jsem se vyjadrila, knihy povidek nebo odborne clanky v casopisech atd..taky ctete, aniz byste hned autorovi posilal dopisy, co si o tom myslite.
Zajemcu o fyziku neni az zas takove mnozstvi, pokud jde o ctenost, chce to blog, ktery ma skalu informativnich clanku na ruzna temata - tlachaly pak imho prilakaji temata spis bulvarniho zamereni. Ciste odborne blogy maji svoje ctenare i prispevatele tez, ale nemuzou ocekavat ty, kteri si chodi na internet poklabosit a jichz je naprosta vetsina.
Ne, o fyzicke skutecne clanky ode mne nenajdete, (nakonec jste ode mne cetl clanek o obili, tak byste to mel vedet ;)pokud jde o vedu, jsou to clanky o poslednich vyzkumech v medicine ( ale zdaleka ne jenom v te)a predevsim clanky o umeni navzdory Katerine z Amadea. :)
Cimz to za sebe uzaviram, stejne jsme tu pod clankem o cervich dirach diskutovali mimo tema.

21
V (neregistrovaný) 10.05.2011, 03:29:59
No, skoro nevsiml, jak jsem zacal cist, tak to bylo porad jen to jedno jmeno, az jsem to uz plne predpokladal, roli taky asi sehralo, ze me zajima hlavne veda, konkretne fyzika, a v tom oboru vy asi moc clanku nemate.

Ale autora jiste nejvic potesi, kdyz jsou jeho clanky komentovane, pouha ctenost bez odezvy je pro kazdeho autora zabijak. Znam celou radu blogu kde prakticky komentare zadne nejsou a je to smutne misto na ten ucet. A kdyz nejsou zadne, tak prvni vlastovky taky nesedaji na drat, protoze jak si sedne jedna, nebo nekolik, tak to casem prilaka mozna i cele hejno. Ovsem nekdy kdyz to neni z tohoto pohledu prakticky zarizeny blog, tak holt nema moc komentaru a ani casem se to nezmeni, i kdyz obsah muze byt dobry.

Me zajimaji hlavne myslenky, proto lidi moc jmenem neoslovuji ani se nejak nesocializuji. A neni to jako ta Katrina nebo Katarina z Amadeuse, kdyz se ptala Salieriho, jaky je ten Mozart a pak odvetila - ale Maestro, me zajima jen umeni ;)

20 V:
Zuzana (neregistrovaný) 09.05.2011, 21:51:12
Lucifer pise hodne, ale jsou tu i jini autori, ja tu mam clanku ale taky hodne - a jsou podepsane, toho jste si nevsiml? Takze se na vase preklady budu docela tesit, zvlast na to chozeni po krku. ;)

System pro vkladani komentaru me nijak neobtezuje, najit reakce na svoje prispevky je velice snadne, zvlast, kdyz clovek jmenuje cloveka, jehoz chce oslovit.
Nesdilim nazor, ze mnozstvi komentaru hraje takovou roli, tu hraje predevsim ctenost a navstevnost blogu. Mate jiste zkusenost z nahradniho Psa, ze lidi po chvili opusti tema clanku a zacnou se bavit na jina temata - a tam dokonce i presto, ze jim k tomu admin poskytuje hafo specifickych rubrik.
To se v dobe vetsi komentarove frekvence delo i zde, tomu se neubranite.

Lucifer
19
Lucifer 09.05.2011, 20:04:27
Bloguje.cz má jiný systém. Když jsem blog zakládal, porozhédl jsem se, jak to dělají jiní, a pak jsem se zhruba přizpůsobil. Založení však proběhlo bleskově v době, když byla registrace na Neviditelném psovi na spadnutí, a z podnětu jistého spoludiskutéra. Podívejte se do archivu na leden 2010.

18
V (neregistrovaný) 09.05.2011, 19:45:09
WordPress na kterem bezi NP – nezávislá diskuze neni 'blog'? Ja se v tomhle nevyznam.

Lidi v komentarich hledaji hlavne interakci, od autora, ale hlavne od jinych spolukomentatoru, potencialnich diskuteru. I kdyz nekdo oponuje a nesouhlasi s vami, i tak je to lepsi, nez nic.
Kazdemu jde o ziskani navstevnosti, ale pro to se neco musi delat - krome zajimavych clanku je potreba aby to misto bylo prakticke pro diskuze mezi navstevniky, ti pak prijdou zpet pravidelne.

Na druhou stranu mam celkem takove tuseni, ze forum i jednoduche neni nic lehkeho zprovoznit a udrzovat v chodu a vetsinou to neni zadarmo. Kdyby to bylo snadne, pak by nejake to forum bylo soucasti kazdeho blogu. Ale kazdemu jde nakonec o navstevnost a ta je podminena jistou prakticnosti toho ktereho blogu. Ale ja nemam moc praktickych zkusenosti, na me nedejte.

Kdyby na sebe komentare nereagovaly, pak by nynejsi razeni bylo logicke. A neni treba skrolovat az dolu aby clovek videl nove komentare. Oboji ma sve pro a proti.

Lucifer
17 překlep
Lucifer 09.05.2011, 19:04:40
Komentářů v poklábosení je 859.

«     1    2  3   »