Neviditelný čert

Co je na druhé straně černé díry?

rubrika: Populárně naučný koutek

Einsteinova obecná relativita dokáže velmi přesně popsat gravitaci černých děr, deformaci časoprostoru i pohyb hmoty v okolí. A všechny dosavadní pozorování s teorií pozoruhodně souhlasí. Jenže existují dvě otázky, na které Einsteinova fyzika nestačí. Kam se poděje hmota, která spadne dovnitř? A co se stane s černou dírou na úplném konci její existence? Právě zde vstupuje do hry kvantová fyzika. Dlouhou dobu se předpokládalo, že černé díry existují navždy. Pak přišel Stephen Hawking a ukázal něco šokujícího. Podle kvantové fyziky černé díry pomalu vyzařují energii – dnes známou jako Hawkingovo záření. Kvůli tomu postupně ztrácejí hmotu a velmi pomalu se „vypařují“.

Lucifer

Vědci vypočítali rychlost rotující supermasivní černé díry na základě studia „špagetových“ zbytků hvězdy, kterou zničila. „Kymácející se“ pozůstatky hvězdy, která utrpěla strašlivou smrt v chřtánu supermasivní černé díry, pomohly odhalit rychlost, jakou se otáčí její vesmírný predátor. Předpokládá se, že supermasivní černé díry vznikají postupným slučováním menších černých děr, z nichž každá s sebou přináší úhlový moment, který urychluje rotaci černé díry, jež se zrodila. Měření rotace supermasivních černých děr proto může umožnit nahlédnout do jejich historie – a nový výzkum nabízí způsob, jak takové závěry učinit na základě vlivu, který mají rotující černé díry na samotnou strukturu prostoru a času.

Ukázalo se, že černé díry nemusí být beztvaré a bezstrukturní útvary, jak je předpovídá Einsteinova obecná teorie relativity. Místo toho by se mohlo jednat o bizarní kvantové objekty známé jako „zmrzlé hvězdy“. Bizarní kvantové objekty, které postrádají singularitu a horizont událostí, což by mohlo vyřešit některé z největších paradoxů ve fyzice černých děr. Ačkoli by měly tyto objekty některé společné rysy s černými dírami, hypotetická nebeská tělesa se liší v zásadních věcech, které by mohly vyřešit nechvalně známý Hawkingův radiační paradox). Tento paradox vzniká proto, že teoretické záření vyzařované horizontem událostí černé díry zdánlivě nenese žádnou informaci o hmotě, která černou díru vytvořila, což je v rozporu se základním principem kvantové mechaniky, který říká, že informaci nelze zničit.

Kosmologické modely naznačují, že prostor a čas měly počátek – subatomární bod zvaný singularita. Tento bod intenzivního tepla a hustoty se během velkého třesku rychle nafoukl směrem ven. Viditelný vesmír je ohraničen tím, co je známé jako horizont událostí, propastí, za kterou nelze nic pozorovat, protože se kosmos rozpínal rychleji než rychlost světla, takže jeho části jsou příliš daleko na to, aby je mohly spatřit i naše nejlepší teleskopy.

Stejně jako vesmír jsou černé díry omezeny svými vlastními horizonty událostí, hranicí, za kterou nelze nic pozorovat a o které se věří, že obsahuje singularitu. Možná proto několik nedávných vědeckých prací naznačilo, že náš celý vesmír by mohl existovat uvnitř černé díry. Studie využívající pozorování raného vesmíru pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba (James Webb Space Telescope – JWST) odhalila zajímavou záhadu: většina galaxií se zdá rotovat stejným směrem. Tento neočekávaný vzorec, který odporuje současným kosmologickým modelům, by podle výzkumníků mohl naznačovat, že náš vesmír existuje uvnitř černé díry většího vesmíru.

Černé díry patří k nejděsivějším objektům ve vesmíru. Místům, kde gravitace dosáhne takové síly, že odtud neunikne ani světlo. Místům, která působí skoro jako kosmické vymazávače reality. Jenže právě zde začíná jeden z největších problémů moderní fyziky. Co se s touto hmotou vlastně stane? Zmizí navždy? Rozpadne se? Zůstane uvězněná uvnitř singularity? Nebo se někdy může vrátit zpět do vesmíru? Nová teoretická práce založená na takzvané smyčkové kvantové gravitaci nyní nabízí fascinující možnost: černé díry možná nekončí definitivním kolapsem. Mohou se jednou proměnit v pravý opak sebe samých – bílé díry.

Dlouhou dobu se předpokládalo, že černé díry existují navždy. Pak přišel Stephen Hawking a ukázal něco šokujícího. Podle kvantové fyziky černé díry pomalu vyzařují energii – dnes známou jako Hawkingovo záření. Kvůli tomu postupně ztrácejí hmotu a velmi pomalu se „vypařují“. U velkých černých děr jde o nepředstavitelně dlouhý proces trvající mnohonásobně déle než současné stáří vesmíru. Přesto z teorie vyplývá, že černá díra jednou skončí. A právě tehdy vzniká problém. Co zůstane po úplném vypaření? A co se stalo s informací o hmotě, která do ní kdysi spadla?

Jedna z nejzajímavějších hypotéz přichází z oblasti zvané Loop Quantum Gravity – smyčková kvantová gravitace. Tato teorie se snaží propojit Einsteinovu gravitaci s kvantovou fyzikou. A právě v jejím rámci vznikl velmi neobvyklý scénář. Uvnitř černé díry podle něj nemusí kolaps pokračovat navždy. Když hustota dosáhne extrémní úrovně, začnou dominovat kvantové efekty, které vytvoří silnou odpudivou sílu. Kolaps se zastaví. A následně obrátí. Místo nekonečného smršťování začne vnitřek černé díry znovu expandovat – téměř jako kosmický odraz.

Právě zde vstupuje do příběhu jeden z nejpodivnějších objektů teoretické fyziky: bílá díra. Bílá díra je v jistém smyslu časově obrácená černá díra. Zatímco do černé díry může hmota vstoupit, ale nemůže uniknout, u bílé díry je situace opačná. Nic do ní nemůže vstoupit. Ale věci z ní mohou vycházet ven. Myšlenka bílých děr není nová. Einsteinovy rovnice jejich existenci teoreticky umožňují už dlouho. Problém byl v tom, že nikdo nevěděl, jak by podobný objekt mohl ve skutečnosti vzniknout. Právě smyčková kvantová gravitace nyní nabízí možné řešení: bílá díra by mohla být závěrečnou fází života černé díry.

Tato představa je fascinující ještě z jednoho důvodu. Řeší takzvaný informační paradox černých děr — jeden z nejslavnějších problémů moderní fyziky. Podle kvantové mechaniky by informace ve vesmíru neměla být definitivně zničitelná. Jenže klasická představa černé díry naznačuje pravý opak: hmota i informace zmizí navždy za horizontem událostí. Pokud se ale černá díra jednou promění v bílou, informace by se teoreticky mohla vrátit zpět do vesmíru. Ne jako původní objekt. Spíš jako extrémně slabé zbytky energie nesoucí původní kvantovou informaci.

Teorie navíc otevírá ještě jednu šokující možnost. Ve vesmíru možná existují obrovská množství mikroskopických bílých děr — pozůstatků dávno vypařených černých děr z raného vesmíru. A některé modely naznačují, že právě tyto objekty by mohly tvořit část temné hmoty. To by bylo mimořádně elegantní řešení. Nebylo by potřeba vymýšlet nové exotické částice. Temná hmota by vznikla přirozeně z gravitace a kvantové fyziky. Zatím jde ale stále o hypotézu.

Zdroje:

• Neviditelný čert, Rychlost rotace černých děr odhalena v nové studii o roztáčení časoprostoru
• Neviditelný čert, Radiační paradox Stephena Hawkinga by mohl být konečně vyřešen – pokud černé díry nejsou tím, čím se zdají být
• Neviditelný čert, Nečekaný objev naznačuje, že bychom mohli být uvnitř černé díry
• Kód Enigma, Co je na druhé straně černé díry? Nová teorie nabízí jednu z nejpodivnějších odpovědí moderní fyziky

06.10.2026, 07:12:02   Publikoval Luciferkomentářů: 0         

Jak dlouho může člověk ve skutečnosti žít?

rubrika: Populárně naučný koutek

Sto let je věk, kterého se dožije jen malá část lidí. Co kdyby však lékaři jednou dokázali odstranit většinu nemocí a dalších problémů, kvůli nimž lidské tělo stárne a nakonec přestane fungovat? Vědci se pokusili spočítat, kde by pak mohla být jeho hranice. Člověk by ani v takovém případě zřejmě nežil věčně. V našich buňkách se totiž od narození postupně hromadí drobné změny v DNA a těm se zatím nedokážeme úplně vyhnout. Nový výpočet ukazuje, že právě ony by jednou mohly rozhodnout o tom, jak dlouho lidské tělo vydrží.

Lucifer

04.10.2026, 07:08:29   Publikoval Luciferkomentářů: 0         

Kvantový trik pomáhá zredukovat přebujelé modely umělé inteligence

rubrika: Populárně naučný koutek

Kus materiálu doslova vře elektrony, které se při svém chaotickém pohybu vzájemně postrkují. Kvantifikovat, jak jedna částice v této vřavě ovlivňuje ostatní, je tak složité, že fyzici už v 90. letech vyvinuli speciální matematický aparát zvaný tenzorové sítě, aby tento jev vůbec dokázali popsat. Když se o zhruba deset let později začal tenzorovými sítěmi zabývat kvantový fyzik Román Orús, vůbec ho nenapadlo, že by je mohl uplatnit v oblastech umělé inteligence, které s nimi zdánlivě vůbec nesouvisejí.

Lucifer

02.10.2026, 00:09:29   Publikoval Luciferkomentářů: 0