Černé díry nezamrzají jen ve vesmíru. Mění se, splývají, explodují. A slavná teorie Stephena Hawkinga ze 70. let? Měla potíže se s těmito procesy vyrovnat.
Hawking objevil záření. Tepelný únik. Myšlenka, že tyto vesmírné pasti se mohou časem vypařit, zhroutit a „umřít“. To byl revoluční objev. Legendární.
Ale bylo to omezené.
Nový výzkum naznačuje, že jsme se na problém dívali ze špatného úhlu. Zapomeňte na chvíli na horizont událostí. Představte si hrnec s vodou na sporáku.
Vařící voda je chaos. Nepořádek.
Tato porucha se nazývá entropie.
A černé díry to mají taky.
“Hawkingovy zákony… vytvářejí uspokojivé spojení mezi extrémní a běžnou fyzikou… ale mají vážné omezení” – Abhay Ashteker, Pennsylvania State University
v čem je háček? Hawkingovy zákony fungují pouze tehdy, když je černá díra v klidu. Ve stavu rovnováhy. Žádné změny. Statický.
Realita ale není statická.
Černé melouny jsou dynamické. Jsou tvořeny. Bojují. Vypařují se.
A tak se tým výzkumníků z Pennsylvania State University pod vedením Abhay Ashtekera s podporou magisterských studentů Daniela E. Paraiso a Johna Shue rozhodl pravidla přepsat. Nikoli samotné fyzikální zákony, ale jejich pojmový základ.
Einsteinův stín
Je nemožné mluvit o dírách, aniž bychom nemluvili o gravitaci. A je nemožné mluvit o gravitaci bez Alberta Einsteina.
1915 Vydání obecné teorie relativity.
Matematika křičí: “Singularita.” Bod, kde mají rovnice sklon k nekonečnu. Srdce šelmy.
Kolem ní? Horizont událostí. Bod, odkud není návratu. Gravitace je tam tak silná, že uvízne i světlo. Rychlost úniku přesahuje rychlost světla. Nic nevychází. Dokonce i informace.
Po celá desetiletí se věřilo, že všechno. Nulová teplota. Nulové záření. Nekonečné množství způsobů, jak vytvořit díru.
Zdálo se, že zákony termodynamiky – ta pěkná pravidla o energii a nepořádku – nemají s něčím tak pochmurným nic společného.
Pak přišel Hawking.
1974 Změnil pravidla hry.
Najednou černé díry vyzařovaly teplo. Najednou dostali horečku. Najednou jsme na ně mohli aplikovat termodynamiku. Tím se přenesly z kategorie matematických problémů do kategorie fyzikálních realit.
Hawkingův recept byl elegantní. Plocha se rovná entropii. Rotace a hmotnost jsou nepřímo úměrné. Fungovalo to.
Dokud to nepřestalo.
Problém s úhlem
Tady je šmrnc.
Analogie selhávají, když se procesy zrychlují.
“V dynamických situacích…mohou vzniknout horizonty událostí…kde se nic neděje” – John Shue
Když černá díra roste, splývá nebo pohlcuje hvězdy, je „horizont událostí“ špatnou měrnou jednotkou.
Proč?
Protože v tuto chvíli nelze určit jeho vlastnosti.
Musíme předpovídat budoucnost. Musíte vidět, jestli světlo může nakonec propuknout nebo ne. To není fyzika. Toto je proroctví.
Paraiso to vyjádřil jednoduše.
Pokud nevidíte dovnitř, nevíte, co se tam děje. Skutečně.
Oblast tohoto horizontu nemůže měřit skutečnou fyzickou entropii měnícího se otvoru. Toto je indikátor zpoždění. Pro pochopení narození nebo smrti šelmy je k ničemu.
Tým z Pennsylvania State University tedy udělal něco radikálního.
Odhodili horizont událostí.
Nahradili jsme ho dynamickým horizontem.
Byl použit v simulacích dříve, ale nikdy nebyl plně aplikován na zákony termodynamiky.
Tento jednoduchý krok vše napraví.
První zákon termodynamiky? Aplikovaný. Energie mění formu, ale nevzniká z ničeho.
Druhý zákon? Aplikovaný. Entropie se neustále zvyšuje.
Už nemusíte čekat na budoucnost, abyste mohli definovat přítomnost.
Černá díra již nemusí zůstat nehybná.
Toto funguje pro porod. Fúze. Vypařování. I pro výbušný konec, který Hawking předpovídal.
To rozšiřuje zákony nad rámec 50letého paradigmatu rovnováhy.
“Chtěli jsme najít způsob… jak rozšířit zákony na černé díry, které jsou mimo rovnováhu” – Ashteker
Vyřeší to všechny naše problémy?
Možná.
Kvantová teorie má stále své vlastní díry. Ale z matematiky se stal chaos.
Konečně máme způsob, jak mluvit o černé díře, když se pohybuje.
Nečekejte, až zemře.
