ČLÁNOK POKRAČUJE POD INZERÁTOM
Čierna diera nie je „diera“, ale oblasť priestoru, kde gravitácia ohýba priestor a čas natoľko, že nič nemôže uniknúť – ani svetlo. Gravitáciu tu vysvetľuje Einsteinova všeobecná teória relativity, ktorá tvrdí, že veľká hmota deformuje priestor tak, ako bowlingová guľa ohýba trampolínu.
Najdôležitejším bodom čiernej diery je horizont udalostí – hranica, z ktorej už niet návratu. Ak niečo prekročí túto hranicu, podľa klasickej teórie relativity je to pre okolité pozorovanie navždy stratené.
Známy informačný paradox
V klasickej fyzike by odpoveď bola jednoduchá áno. Všetko, čo spadne do čiernej diery (svetlo, atóm, dokument), je nenávratne preč.
Informácie sa však v prírode nikdy nestratia. Ak by čierna diera dokázala vymazať informácie, porušila by základné zákony kvantovej mechaniky. Ide o problém nazývaný Hawkingov informačný paradox.
V 70. rokoch 20. storočia Stephen Hawking zistil, že čierne diery nie sú úplne čierne, môžu pomaly vyžarovať energiu (tzv. Hawkingovo žiarenie) a časom sa vyparovať. Ale podľa jeho výpočtov toto žiarenie nenesie žiadnu informáciu o tom, čo spadlo do čiernej diery. Ak diera nakoniec zmizne, informácie by boli zničené, čo je miesto, kde nastáva problém porušovania kvantovej mechaniky.
Existuje mnoho teórií, ktoré sa snažia túto záhadu vyriešiť, toto sú 4 najobľúbenejšie.
Informácie unikajú s Hawkingovým žiarením
Moderné teórie tvrdia, že Hawkingovo žiarenie predsa nesie informáciu – veľmi jemne zakódovanú. Podľa tejto teórie sa čierna diera správa ako obrovská „kvantová klenba“. Ako sa vyparuje, trezor sa pomaly otvára, trvá bilióny rokov a informácie sa postupne vracajú do vesmíru.
Táto myšlienka nevznikla náhle, je výsledkom postupného vývoja po roku 1976, kedy Hawking zverejnil svoj slávny výpočet, podľa ktorého je Hawkingovo žiarenie čisto tepelné (náhodné) a nenesie žiadnu informáciu. Od 90. rokov však teoretici (Daniel Harlow, Patrick Hayden, Don Page) ukázali, že Hawkingov výsledok nemusí byť úplný.
V roku 1993 Don Page publikoval takzvanú Pageovu krivku, ktorá ukazuje, ako môžu informácie uniknúť. Moderné výpočty v kvantovej gravitácii (najmä holografické modely) ukazujú, že je možné, aby žiarenie prenášalo informácie. To sa určuje pomocou kvantových modelov čiernych dier.
Dnes je to najpopulárnejší názor väčšiny teoretikov. Informácie unikajú, no sú mimoriadne skryté.
Holografický princíp
V roku 1993 Gerard´t Hooft ako prvý navrhol myšlienku, že fyzikálne informácie môžu byť zakódované na dvojrozmernom povrchu.
O dva roky neskôr Leonard Susskind sformuloval holografický princíp výslovne pre čierne diery a obhajoval ho pred Hawkingom v slávnej „Vojne čiernych dier“.
Teória tvrdí, že informácie o trojrozmerných objektoch padajúcich do čiernej diery sú zakódované v jej dvojrozmernom horizonte udalostí. Svet je ako hologram a 3D realita je projekcia z 2D povrchu. Vyšlo to zo štúdie entropie čiernych dier, keď Bekenstein a Hawking ukázali, že entropia je úmerná ploche povrchu, nie objemu. To naznačuje, že je to povrch, ktorý nesie informácie, a preto nezmizne vo vnútri, ale je udržiavaný na okraji čiernej diery.
Táto odvážna hypotéza tvrdí, že kvantové zapletenie medzi časticami môže byť matematicky ekvivalentné miniatúrnym červím dieram. Podľa tejto myšlienky sa informácie dajú „prepletať“ s priestorom mimo čiernej diery a nikde sa nestrácajú, len sa správajú kontraintuitívne.
Firewall – najradikálnejšia teória
Ako poslednú možno spomenúť takzvanú hypotézu firewallu, ktorá je jednou z najkontroverznejších. Tvrdí, že na to, aby sa informácie zachovali, musí byť horizont udalostí veľmi špeciálnym miestom.
Podľa tejto teórie je na obzore mimoriadne energický „firewall“, ktorý okamžite zničí všetko, čo sa priblíži. Dá sa tak povedať, že informácie boli prepísané do Hawkingovho žiarenia priamo na hranici čiernej diery.
Problém je v tom, že takýto firewall by porušil princíp relativity, podľa ktorého by pozorovateľ pri prechode horizontom nemal cítiť nič zvláštne. Preto je táto teória veľmi kontroverzná.
Každá z týchto teórií ponúka úplne iný pohľad na to, čo sa deje s informáciami v extrémnych podmienkach čiernej diery. Od kvantových červích dier cez holografické štruktúry až po exotické firewally, fyzika stále hľadá definitívnu odpoveď. Kým to nebudeme mať, problém straty informácií zostáva jednou z najfascinujúcejších otázok v kozmológii.
Prečítajte si viac z kategórie: Veda a vesmír
Ďakujeme, že ste si prečítali Startitup. Ak máte postreh alebo ste našli chybu v článku, napíšte nám na redakcia@startitup.sk.
