Neke crne rupe vam brišu prošlost i obezbeđuju beskrajnu budućnost

Izvor: Some Black Holes Erase Your Past and Give You Unlimited Futures

“U nekim slučajevima, može se živeti zauvek u nepoznatom svemiru.”

Zamislite, na momenat, da je čovečanstvo usavršilo međuzvezdano putovanje do nivoa da možemo posetiti štagod hoćemo u svemiru. Da se može zaviriti na mnoga mesta i istražiti mnoge pojave iz astrofizike. Putovanje u crnu rupu je nesumnjivo omiljena destinacija. Zašto bi neko želeo posetiti nešto od čega ništa, pa čak ni svetlost, ne može pobeći? Uglavnom zbog toga što fizičari već decenijama debatuju o tome šta će se desiti kada jednom neko u nju i uđe.

Ovde ćemo se zaustaviti: većina fizičara gotovo ne sumnja da biste se raspali u paramparčad mnogo pre nego što biste se uopšte približili manjim crnim rupama (tehnički izraz je ‘špagetizovali’, pošto bi Vas jake gravitacione sile razvukle u niz atoma). Ali – ali, nova istraživanja međunarodnog tima matematičara nagoveštavaju mogućnost postojanja neke crne rupe, dostupne posmatračima.

Prema navodima izveštaja u Physical Review Letters, teoretski, posetioci određenih vrsta crnih rupa se možda ne bi raspali – ili bar ne onako kako verovatno zamišljate. Naprotiv, ulaskom u ove crne rupe, posmatrači bi uništili svoju prošlost, dok bi im se potencijalno otvorio neograničen broj budućnosti. Nikad ne bi izašli iz crne rupe i ispričali svoju priču- ali to i nije važno – ionako ne bi imali kome iz svoje prošlosti da se vrate.

MNOGO BUKE OKO CRNIH RUPA

Ima ovde još mnogo toga da se istraži, pa hajde da krenemo iz početka. Možda ste čuli za lika koji se zvao Albert Ajnštajn (Albert Einstein) koji je, između ostalog, iz korena promenio način na koji razmišljamo o prostoru i vremenu, kada je objavio svoju Opštu teoriju relativiteta pre oko jednog stoleća.

Ajnštajnova Opšta teorija relativiteta opisuje gavitaciju kao svojstvo prostor-vremena, četvorodimenzionalu skalu, sveprisutnu u svemiru. Tačnije, teorija je opisala krivu prostor-vremena u funkciji telesne mase, energije i pokreta. Kriva prostor-vremena u pokretu predstavlja gravitaciju.

Jedna od pojava predviđenih opštom teorijom je postojanje singulariteta prostor-vremena u crnim rupama, mase koja je toliko gusta da ništa me može da izbegne posledice njene gravitacije, čak ni svetlo. Za naše potrebe, crna rupa se može zamisliti kao levak, čiji se konus sužava do tačke beskonačne gustine, poznate kao singularitet.

Struktura ovih jedinica je predmet trvenja među fizičarima. Ne možemo ih videti, jer horizont događaja crne rupe uspešno služi kao zid između ovih beskonačnih gustina i ostatka svemira. Ovo je dobro, jer kad bismo mogli videti te singularitete u središtu crne rupe- ono što se naziva ‘golim’ singularitetom, bio bi uništen determinizam, koji je od fundamentalnog značaja za fiziku.

Fizika je u stanju predvideti pojave u prirodi zahvaljujući determinističkoj prirodi svemira, što znači da, ako bismo tačno znali uslove pod kojima je nastao svemir, teoretski bismo tačno mogli predvideti kako bi se svemir razvijao tokom vremena. Ovo bi uključivalo i naše misli i postupke pošto, po ubeđenju kognitivista kao što je Den Denet (Dan Dennett), svest je određena fizičkom interakcijom neurona. Ovde je bitno naglasiti da determinizam znači da prošlost određuje tačno jednu budućnost.

Tako, fizičari se nalaze pred problemom: singulariteti bi morali postojati prema opštoj teoriji relativiteta kao posledica, dok posmatranje ovih singulariteta izgleda nemoguće. Imajući u vidu ovu kontradiktornost, fizičari se oslanjaju na dve povezane, ali logički esencijalne pretpostavke, koje je razvio fizičar Rodžer Penrouz (Roger Penrose) pre skoro 50 godina: hipoteza jake i slabe kosmičke cenzure.

Jaka kosmička isključivost tvrdi da postoji veza unutar horizonta događaja crnih rupa, poznata kao Košijev horizont (Cauchy), granice primenljivosti opšte teorije relativiteta. Izvan Košijevog horizonta, deterministički svet fizičkih zakona se raspada u nedeterminisan. Posledično, ne postoji mogućnost da posmatrač prođe Košijev horizont, a da pri tom ne bude uništen (o oveme više kasnije).

Hipoteza slabe kosmičke cenzure, međutim, tvrde da, osim Velikog praska, goli singulariteti u svemiru ne postoje. Ova hipoteza slabe kosmičke isključivosti se danas smatra neophodnim stanjem svemira, iako je njena valjanost upitna do današnjeg dana.

Jaka kosmička hipoteza je mnogo nestabilnija i najnovija istraživanja pružaju do sada najjače argumente za njeno pobijanje. Rad tima dr. Pitera Hinca (Peter Hintz) ukazuje na to, da postoje tipovi crnih rupa u svemiru sa druge strane Košijevog horizonta, koje bi dozvolile pristup posmatrača nedeterminantnom svemiru.

CRNE RUPE, SINE

Ajnštajnova teorija relativiteta je, tokom prošlog veka, uspela predvideti rezultate svakog testa sa kojim je suočena. Njena najjača potvrda se desila 2016, kada su fizičari sa Laser Interferometer Gravitational -Wave obseratorije uspeli da izmere gravitacione talase nastale sudarom dve crne rupe, upravo na način na koji je to predvidela Ajnštajnova teorija. Ipak, sposobnost opšte relativnosti da opiše gravitaciju posrće pred singularitetima, gde kriva vreme-prostor postaje beskonačna.

Zamislimo ponovo da smo istraživači svemira i da se primičemo teoriji crne rupe koju su izučavali Hits (Hintz) i njegov tim: nerotirajuća crna rupa sa električnim punjenjem, poznata kao Rajsner- Nordstrom de Siter (Reissner-Nordström-de Sitter) crna rupa. Prema opštoj teoriji, dok se približavamo crnoj rupi, vreme se polako počinje usporavati, zahvaljujući rastućoj snazi gravitacionog polja. Dok upadamo u crnu rupu, takođe bismo videli kako upada i svetlost i materija. Na kraju bismo dosegli Košijev horizont, objekat u okviru horizonta događaja koji se nalazi u crnim rupama ovog tipa.

Košijev horizont se može shvatiti kao granica između determinističkog i nedeterminističkog svemira. Pošto posmatrač pređe ovu granicu, budućnost više nije određena prošlošću. Posmatrač koji prelazi ovaj prag bi, posledično, stvarno video svu energiju sa kojom bi se crna rupa suočila tokom čitavog postojanja univerzuma, dok istovremeno udara u Košijev horizont. Jaka kosmička cenzura stoga tvrdi da ne postoji mogućnost da posmatrač pređe preko Košijevog horizonta – bio bi u potpunosti uništen svom tom energijom.

Ipak, Hinc i kompanija tvrde da to nije tačno, obzirom da se i svemir širi ubrzanim tempom. Ovo znači da, dok se prostor-vreme sažima u jednu beskonačnu tačku u crnoj rupi, istovremeno se razvlači ili rasteže širenjem svemira. Tako, tek jedan relativno mali deo energije u svemiru stiže do crne rupe (a ne kao što se mislilo, da ukupna energija univerzuma udara u Kočijev horizont istovremeno), pošto ta energija ne može putovati od najudaljenijih delova univerzuma do crne rupe brže od brzine svetlosti.

Kako je precizirano od strane Hinca, količina energije koja će pasti u crnu rupu je samo količina energije sadržane u vidljivom horizontu iz perspektive crne rupe. Vidljivi horizont je ‘manji’ od čitavog univerzuma jer se univerzum širi ubrzanim tempom.

Da biste razumeli zbog čega je ovo, razmislite o našem mestu na Zemlji. Iako možemo da vidimo 13,7 milijardi godina u prošlost, naš vidljivi horizont se pruža na oko 45 milijardi svetlosnih godina, pošto podrazumeva i sve ono što budemo videli u budućnosti. Nikad nećemo moći videti ‘dalje’ od ovoga, pošto se svemir širi brzinom većom od brzine svetlosti, te svetlost od predmeta izvan ovog kosmološkog horizonta nikad neće stići do nas i predmeti na ‘rubu’ ovog horizonta će na kraju ispariti i nestati iz našeg vidokruga.

Isto je i sa teoretskom crnom rupom Rajsner – Nordstrom de Sitera koju posmatramo. Ubrzana ekspanzija svemira u znatnoj meri poništava doživljaj vremena dok padamo u crnu rupu pod izvesnim uslovima. Ovo bi, teoretski, dozvolilo posmatraču da prođe kroz Košijev horizont i postoji u nedeterminističkom svetu, gde njegova prošlost više ne određuje njegovu budućnost. U svakom slučaju, prelazak ovog praga uništava prošlost posmatrača otvarajući mu beskonačan broj mogućih budućnosti.

“Neka rešenja Ajnštajnovih jednačina su savršeno glatke, bez začkoljica, bez plimskih sila koje se keću ka beskonačnosti, gde se sve savršeno dobro odvija- sve do ovog Košijevog horzonta i izvan njega, “rekao je Hinc. “Nakon toga ništa više nije sigurno: u nekim slučajevima, centralni singularitet se može potpuno izbeći i živeti beskonačno u nekom nepoznatom univerzumu.”

Ovo je, naravno sve teorija. Hinc i njegov tim ne nagoveštavaju da će fizičar ikada ući u unutrašnjost jedne od takvih crnih rupa. U stvari, kaže Hinc, ove naelektrisane crne rupe, korišćene u modelu, možda ni ne postoje. Razlog za to je, što će naelektrisana crna rupa privući suprotno naelektrisanu masu i na kraju će postati neutralna. Ipak, ovaj matematički model je koristan kao način izučavanja rotirajućih crnih rupa, za koje je Hinc rekao da su verovatno standardi.

“Neće ni jedan fizičar ući u crnu rupu da bi je izmerio. To je pitanje koje se stvarno može samo matematički izučavati, ali ono ima fizičke gotovo filozofske implikacije. Sa te tačke gledišta, Ajnštajnove jednačine postaju zanimljivije”, rekao je Hinc.

Autor: Daniel Oberhaus (Daniel Oberhaus)

%d bloggers like this: