Černé díry a ti druzí

Posluchač Zdeněk Laita nám napsal: "Pořad s Dr. Grygarem o černých dírách minulou sobotu v pořadu Meteor a plánovaný pořad s týmž vědcem o velkém třesku, plánovaný na sobotu příští, mně připomněly opět otázku, která mi již dlouho leží v hlavě, ale na kterou jsem dosud nenalezl odpověď. Jde konkrétně o následující problém.

V prvých zlomcích vteřiny po velkém třesku, v době před tzv. inflací, byla hustota energie vakua řádově 10 na osmdesátou kg/m krychlový (Dr. Grygar). Existují představy, jaké síly mohly způsobit, že se čerstvě vzniklý vesmír okamžitě nezhroutil do gigantické černé díry? Supermasivní černé díry v jádrech galaxií mají hmotnost kolem 1036 na třicátou šestou kg, tedy hmotnost odpovídající objemu 10-44 m3 raného vesmíru před inflací. Je sice pravda, že tehdy nešlo o hmotu v našem běžném slova smyslu, ale částice vznikající při kvantové fluktuaci ve "falešném vakuu" mají dle mého názoru rovněž gravitaci," píše posluchač Laita.

Odpověď Jiřího Grygara

Podle obecne teorie relativity neexistuje rovnovazny stav vesmiru, takze od sveho pocatku byl vesmir prostorove nestabilni. Mohl se skutecne bud ihned smrstovat do cerne diry, anebo se musel ihned rozpinat, coz by smrsteni do cerne diry zabranilo.

Samotny fakt nasi existence svedci o tom, ze zvitezila ta druha moznost, tj. vesmir se od sveho pocatku rozpinal, zprvu velmi rychle, a vzapeti [v case 10-35 sekundy po velkem tresku] se diky inflaci doslova rozfoukl nepredstavitelne rychle. Gravitace je v porovnani s jinymi fyzikalnimi silami mimoradne slaba sila [asi o 36 radu slabsi nez ostatni tri zname sily - elektromagneticka, silna a slaba jaderna], takze proto [nastesti] v tomto souboji sil prohrava a to umoznuje existenci vesmiru vcetne lidstva jiz po dobu bezmala 14 miliard let. Jelikoz se v druhe polovine dosavadniho stari vesmiru rychlost jeho rozpinani opet pomalu zvysuje, je tim zaruceno, ze budoucnost vesmiru bude rozhodne mnohem delsi nez jeho minulost.

Reakce na fiktivní reportáž o černých děrách

Na výpravu do hlubin vesmí­ru, na kterou jsme se tři týdny vydávali s dr. Jiřím Grygarem zareagovalo mnoho posluchačů. Byly to reakce plné nadšení i jeden mail odsuzující zvukové zpracování. Mezi nimi se ocitla i jedna reakce odbornějšího charakteru. Jejím pisatelem je dr. Vojtěch Ulmann z Lékařské fakulty Univerzity Ostrava.

"Rád bych Vám i kolegovi J. Grygarovi poděkoval a vyslovil uznání za pěkný pořad " Cesta do černé díry". Dovolil bych si ze svého fyzikálního hlediska upozornit na dvě drobná problematická či diskutabilní místa:

1. Nekonečně dlouhý čas potřebný k cestě do černé díry pozorují (v důsledku gravitační dilatace času v obecné teorii relativity) pouze vnější pozorovatelé, jak bylo na počátku cesty správně demonstrováno (stále hlubší a pomalejší hlas Dr.Grygara při přibližování k č.d.). Vnitřní pozorovatelé, kteří byli v dalším průběhu uváděni, by však za konečný (a poměrně krátký!) interval vlastního času spadli až k singularitě (či v případě rotující Kerrovy černé díry dosáhli vnitřního horizontu - Cauchyovy plochy, která by je hypoteticky mohla "červí dírou" dovést do jiného vesmíru..?..). Netřeba si tedy zajišťovat "věčný život", který by pozorovateli stejně neumožnil nikomu sdělit své poznání nitra černé díry.

2. Podle (nejen) mého názoru není "špatně" ani obecná teorie relativity ani kvantová fyzika. Špatně je spíše ta na konci pořadu zmíněná Polchinského interpretace (popř. je nějaká chyba ve výpočtu; diskutabilní je i často uváděný požadavek, že informace o hmotě padající do černé díry by neměla být nenávratně ztracena - opak je asi pravdou!). Ona "ohnivá stěna" se nepochybně vztahuje pouze k černé minidíře, v okolí jejíhož horizontu intenzívní gradienty gravit. pole vytrhávají z kvantového vakua virtuální částice a Hawkingovým procesem je mění na reálné částice tvrdého záření, schopné zničit všechno, co se ocitne v těch místech.

"To ovšem nic nemění na nutnosti sjednotit obecnou teorii relativity s kvantovou fyzikou v opravdu unitární teorii pole, která by mohla kandidovat na "teorii všeho" (TOE), jak bylo v závěru pořadu uvedeno," píše dr. Ulmann a dodívá: "U velké černé díry se (podle principu ekvivalence) v lokálně inerciální soustavě padajícího pozorovatele pod horizontem nic "patologického" nebude dít. (pokud pomineme hypotézu, že padající pozorovatel by mohl "dostihnout" kolabující hmotu hvězdy, která dala vznik černé díře)."

Guliverovský dotaz

Posluchač. M. Topka se začetl do knihy J. Swifta, Gulliverovy cesty a "byl jsem překvapen, že autor popisuje: "Kolem Marsu obíhají 2 satelity", ale kniha byla poprvé vydaná v Anglii v roce 1726. A poté v knize od V. Vanýska, Základy astronomie a astrofyziky je napsáno: Phobos a Deimos byly objeveny A. Hallem v roce 1877. Mužete mi říci jak to mohl pan Swift tušit?"

Odpověď fyzika Jiřího Duška

Ano, ta historka je známá věc... Myslím, že Swift měl štěstí v náhodném tipu. Je to podobné jako s atomy. Už Demokritos tvrdil, že svět se skládá z atomů, ale to ještě neznamenalo, že by měl pro své pravdivé tvrzení nějaký důkaz.