Článek
Když Albert Einstein v roce 1915 představil světu svou obecnou teorii relativity, způsobil v tehdejší vědě naprosté zemětřesení. Donutil nás zahodit vše, co jsme si dosud mysleli, že víme o prostoru a čase. Ukázal nám vesmír nikoliv jako prázdné jeviště, po kterém se jen tak pohybují planety, ale jako pružnou, dynamickou strukturu – jakousi kosmickou trampolínu.
Tato Einsteinova genialita nám umožnila pochopit ty nejbizarnější astronomické úkazy. Odhalili jsme díky ní existenci černých děr – kosmických vysavačů s tak extrémní gravitací, že z jejich chřtánu neunikne dokonce ani samotné světlo. Dnes už černé díry rutinně pozorujeme, máme jejich fotografie a víme, že se nacházejí v centru téměř každé galaxie. Jenže to, o čem se v populárně-naučných dokumentech už tak často nemluví, je fakt, že Einsteinovy rovnice mají ještě jednu, mnohem děsivější tvář.
Matematika je totiž ve své podstatě často symetrická. Stejně jako rovnice x2 = 4 nemá jen jeden výsledek (kladné číslo 2), ale i druhý, záporný výsledek (-2), tak i obecná teorie relativity v sobě skrývá fascinující zrcadlový obraz. Pokud rovnice dovolují existenci místa, ze kterého nelze uniknout, striktně vyžadují i existenci místa, do kterého nelze vstoupit. Vědci dlouho řešili, co si s tímto matematickým přízrakem počít. Dnes už ale tušíme, že tato temná polovina fyziky možná drží klíč k samotnému zrodu našeho vesmíru.
Když čas začne téct jinak
Abychom pochopili tento bizarní zrcadlový svět, musíme se nejprve na chvíli zastavit u toho, jak vlastně funguje gravitace. Dlouho jsme si mysleli, že jde o neviditelnou sílu, jakýsi magnetismus působící mezi tělesy. Obecná teorie relativity ale ukázala, že gravitace vůbec není síla - je to zakřivení samotného časoprostoru.
Čas už není jen pouhé tikání hodin na zdi. Je to plnohodnotná čtvrtá dimenze, kterou proplouváme. Masivní objekty, jako jsou hvězdy nebo planety, tento časoprostor kolem sebe ohýbají a deformují. A s tímto ohybem přichází jeden z nejúchvatnějších jevů v celém kosmu:
Čím silnější je gravitace (tedy čím hlubší je „dolík“ v časoprostoru), tím pomaleji v daném místě plyne čas ve srovnání s jeho okolím. Tomuto jevu říkáme gravitační dilatace času.
Pokud byste se ocitli na okraji černé díry – na takzvaném horizontu událostí – čas by se pro vás téměř zastavil. Pro vnějšího pozorovatele byste tam zamrzli na celou věčnost. Černá díra je absolutní propast. Pohltí hmotu i energii, rozdrtí ji do nekonečně malého bodu (singularity) a navždy ji uzamkne.
Zkuste si ale teď představit, že vezmete video tohoto děsivého procesu a pustíte ho pozpátku.
Zrození bílé díry
Fyzikální zákony (až na výjimky v termodynamice) neříkají, kterým směrem musí běžet čas. Pokud vezmete matematický model černé díry a obrátíte v něm tok času, dostanete něco, z čeho i ostříleným astrofyzikům vstávají vlasy na hlavě. Dostanete bílou díru.
Zatímco černá díra funguje jako kosmická výlevka, která všechno vcucne a nic nepustí ven, bílá díra představuje brutální, neustále explodující kosmický gejzír.
Anatomie nemožného objektu:
- Absolutní nedobytnost: Stejně jako nic nemůže uniknout z černé díry, do bílé díry absolutně nic nemůže vstoupit. Ani kdybyste letěli rychlostí světla, nikdy neprorazíte její horizont událostí.
- Erupce hmoty: Zevnitř tohoto objektu se neustále, agresivně a nepředstavitelnou rychlostí chrlí hmota a záření ven do okolního vesmíru.
- Převrácený tok času: Z matematického hlediska teče čas uvnitř bílé díry podle výpočtů plynoucích z obecné teorie relativity pozpátku. Je to místo, kde následky předcházejí svým příčinám.
Zní to jako naprosté šílenství? Možná. Dlouhá desetiletí proto většina fyziků odmítala brát bílé díry vážně. Považovali je jen za takzvaný matematický artefakt – vedlejší produkt rovnic, který v reálné přírodě nemá žádné fyzické zastoupení. Podobně jako si můžete matematicky spočítat, že máte v kapse minus tři jablka, i když v realitě to nedává sebemenší smysl.
Jenže pak se do hry vložila kvantová mechanika.
Smrt černé díry a největší exploze v dějinách
Jedním z největších paradoxů moderní vědy je takzvaný informační paradox černých děr. Podle kvantové fyziky se informace ve vesmíru nemůže nikdy úplně ztratit. Co se ale stane s informací o hvězdě, kterou černá díra spolkne a následně se v průběhu miliard či bilionů let vypaří (díky tzv. Hawkingovu záření)?
Tento palčivý problém nedal spát předním teoretickým fyzikům. A jedním z nejúžasnějších řešení, které v posledních letech vzbudilo obrovský ohlas, je teorie, kterou publikoval slavný italský teoretický fyzik Carlo Rovelli se svým týmem.
Tato převratná hypotéza, opírající se o smyčkovou kvantovou gravitaci (Loop Quantum Gravity), tvrdí něco neuvěřitelného: černé díry nežijí věčně. Jakmile se černá díra smrskne do absolutního, takzvaného Planckova minima, kvantové síly vytvoří nepředstavitelný protitlak. Zastaví gravitační kolaps a způsobí masivní „kvantový odraz“ (odborně bounce).
V ten moment se černá díra obrátí naruby. Zemře jako černá díra a exploduje jako díra bílá. Veškerá hmota a informace, jež do ní byly po miliardy let pohlcovány, jsou naráz vyvrženy zpět do vesmíru. Důvod, proč tento prudký přechod nevidíme na vlastní oči, tkví opět v Einsteinově dilataci času. Z pohledu padající hmoty trvá tento odraz pouhý zlomek sekundy. Pro nás, vzdálené pozorovatele, se ale čas v okolí černé díry zpomalí natolik, že z naší perspektivy celý proces zabere astronomicky dlouhé věky.
Co to znamená pro naše chápání reality? Extrémně silné záblesky gama záření, které občas detekujeme z hlubokého vesmíru, by podle některých divokých odhadů mohly být právě umírajícími černými dírami, jež se v danou chvíli překlopily ve své bílé protějšky.
A tato myšlenka jde ještě dál. Zamyslete se nad tím, jak vědci popisují samotný Velký třesk: obrovské množství energie a hmoty zničehonic vytrysklo z jediného, nekonečně hustého bodu do všech stran a dalo vzniknout celému prostoru a času. Nepřipomíná vám to něco? Řada předních astrofyziků si dnes klade nanejvýš provokativní otázku: Co když náš vlastní vesmír vůbec nevznikl z ničeho?
Co když všichni žijeme uvnitř gigantické bílé díry, která je jen odrazem jiné, obrovské černé díry zhroucené v úplně jiném, nadřazeném vesmíru?
Ačkoliv jsme v našich teleskopech zatím žádnou bílou díru s jistotou neidentifikovali, jedno je jasné. Einsteinovy rovnice, které jsme kdysi mylně považovali za šílené, nám už tolikrát ukázaly pravdu. A možná nás ten úplně největší šok, popírající samotnou podstatu vnímání času, teprve čeká.
P.S.
Díky, že jste se společně se mnou vydali až na samotnou hranici mezi černou propastí a bílým gejzírem, do míst, kde se právě přepisují dějiny kosmologie! Pokud vás fascinuje představa, že náš vesmír může být pouhým výdechem jiné, prastaré černé díry, budu moc rád za vaši podporu. I symbolický finanční příspěvek mi pomůže dál sledovat tyto nejdivočejší teorie moderní fyziky a přinášet vám fakta, která berou dech.
