Vesmírná erotika: Nahá singularita

12 Úno

Na celou knihu by vydalo popsat všechny podstatné objekty vesmíru, které nemůžeme spatřit. Některé nemůžeme spatřit díky tomu, že je žádná naše technologie nedokáže zobrazit, na jiné se nemůžeme podívat, protože to z principu není možné. A potom je tady jedna zcela jedinečná a choulostivá záležitost. Černá díra bez šatů – nahá singularita.

Objekt, který se zhroutí sám do sebe, se v podstatě chová jako bezrozměrný bod v prostoročase. Abychom se vyhnuli problému, kde se ta všechna hmota ztratí, vytvořili jsme pro takové místo samostatný popis, který je velmi jednoduchý. Říkáme, že geometrie je v takovém místě nekonečně zakřivena. Jedině tak je možno vysvětlit, kde všechno, co do černé díry spadne, zmizí. Takové místo nazýváme geometrickou singularitou.

Přísný cenzor

Dlouho jsme měli za to, že spatřit „nahou singularitu“ nebude nikdy možné právě z toho principu, že neexistuje. Zákon, který takový zákaz popisuje, nazval známý americký fyzik Roger Penrose příznačně. Stvořil totiž nahé singularitě „princip kosmického cenzora“. Každá singularita podle principu kosmického cenzora musí být zahalena do horizontu událostí. Tedy že černá díra musí mít svou hranici nazývanou horizont. Černá díra se nám tedy nevysvlíkne, nemůže. Kosmický cenzor to nedovolí za žádných okolností. Jistí si v platnosti kosmického cenzora zůstávali vědci celého světa i přesto, že neměli svůj názor zcela jednotný. Ba co více, američtí vědci Thorne s Preskillem se dokonce o výsledek vsadili s významným astrofyzikem Hawkingem. Hawking na neexistenci nahé singularity vsadil encyklopedii. V roce 1997 však Hawking přiznal porážku. Nahá singularita prý za určitých okolností vzniknout může.

Nahá singularita a stroj času

Mluvíme-li o vesmírné erotice, bylo by logické se ptát, co je na nahé singularitě tak vzrušující. Pojem „singularita“ zní spíše strašně než jako prosté vesmírné vzrušení. Avšak nemusí tomu tak být. Černá díra totiž až donedávna (dle toho, co jsme do té doby znali) singularitu skrývala pod šaty, kterým říkáme „horizont událostí“. Místo, které má vypadat jako nekonečně zakřivený prostoročas, jsme nemohli nikdy vidět. Teď se však zdá, že tomu tak být nemusí. Úžasné je, že teoreticky můžeme vidět padat hmotu do singularity. Jaké to ale bude mít důsledky? Absolutně neerotickým strašákem je skutečnost, že díky hranici černé díry, kterou nazýváme horizont událostí, si může fyzika ve vnějšku zachovat předvídatelnost. V blízkosti singularity rotující černé díry však mohou vznikat uzavřené časové smyčky, jakési koloběhy času, kde minulost znamená totéž co budoucnost. Takové narušení kauzality znamená pro fyziku porušení determinovanosti další evoluce prostoročasu. Naše znalosti fungují na základě toho, že dokážeme pomocí přírodních zákonů děje předvídat. To však v blízkosti singularity není možné. Tím, co nás však drželo v poklidu, byly horizonty událostí. Jenže pokud by černá díra horizont událostí neměla (byla by to nahá singularita) nebyla by tato patologická oblast zvaná singularita nijak oddělena od okolního nenarušeného vesmíru. Uzavřené smyčky času by tak teoreticky mohly procházet nikoli jen v blízkosti singularity, ale kterýmkoli bodem prostoru. Mohlo by se tak stát, že raketa vyslaná po takové trajektorii by se zpátky vrátila dříve, než by vystartovala!

Naštěstí jen teorie

Skutečnost, že dokážeme modelovat fyzikálně reálnou nahou singularitu, ještě naštěstí neznamená, že může skutečně existovat. Je zřejmé, že doposud provedené modely počítají se sféricky symetrickým tělesem (tedy perfektní koulí). Hodnoty, pro které je také takový objekt modelován, jen těžko obdržíme za fyzikálně pravděpodobných podmínek. Dr. Matthew Choptuik z Texaské univerzity, který nahou singularitu poprvé namodeloval, sám tvrdí: „Pravděpodobnost, že by vznikla, je tak velká, jako že se vám podaří postavit tužku na perfektně ořezanou špičku.“ A především princip kosmického cenzora je nutno uvažovat stále. Černá díra se totiž při případné změně na nahou singularitu okamžitě obrátí o pomoc na kosmického cenzora. Ten zaúřaduje hned dvakrát. Jednak menším příspěvkem v celkem složitém procesu tzv. kvantového vyzařování černých děr a poté úplně obyčejnou a přirozenou akrecí – tedy schopností černé díry požírat okolní materiál. Oba efekty velmi bezpečně vrátí nahou singularitu pod horizont událostí a vznikne tak zpět černá díra. S ohledem na tuto skutečnost tak Stephen Hawking uzavřel obratem s Preskillem a Thornem další sázku. V ní Hawking tvrdí, že nahá singularita tentokrát nemůže vzniknout sama o sobě za obecných a přirozených podmínek. V sázce je tentokrát 100 dolarů a povinnost poraženého opatřit vítězi oblečení, které „symbolicky zakryje jejich nahotu“.

Jediná nahá singularita

Skutečností však je, že jsme malinko pozapomněli na vznik vesmíru. Dle modelu velkého třesku vznikl vesmír také ze singularity a ta samozřejmě žádný horizont událostí neměla. Její efekt byl opačný. Vesmír podle tohoto modelu „Big Bangu“ vznikl jako opak černé díry. Každopádně tak nahou singularitou byl. Alespoň jeden fyzikálně reálný objekt zvaný nahá singularita tady zřejmě před 13,7 miliardy let existoval.

Leave a Reply