Video

Transkripce

Černé díry dokáží zničit vše - ale lze zničit je?

Co se stane, když vyždímeme z fyziky maximum,

a možná ji - i vesmír - v průběhu rozbijeme?

Vytvořme v naší laboratoři malinkou černou díru o hmotnosti Měsíce

a pojďme ji zničit.

1. experiment - Atomová bomba

Velké výbuchy ničí věci,

tak pojďme pro zábavu u černé díry odpálit celý světový jaderný arzenál.

Boom

Černé díry spolykají vše, co překročí jejich horizont událostí - hmotu a energii.

A protože E = mc^2, veškerá energie, co vstoupí do černé díry, zvětšuje její hmotnost.

Hmotnost černé díry je úměrná její velikosti, takže když odpálíme naši malou černou díru,

jen se zvětší a zhmotní.

2. experiment - Antihmota

Hmota a antihmota se navzájem anihilují.

Co se stane, když na černou díru vyšleme antihmotu o hmotnosti Měsíce?

Bohužel, pokud objekt vstoupí do černé díry, černá díra

vymaže jeho předchozí identitu - i zda je z hmoty či antihmoty.

Černé díry zajímá pouze gravitace. Ta závisí

na celkové hmotné energii (hmotnosti) objektu.

Jelikož hmotnost částice je stejná jako hmotnost její antičástice, hodit do díry

antiměsíc by mělo stejný efekt jako hodit tam Měsíc.

Černá díra by byla jen čím dál hmotnější!

Tato schopnost vymazávat informace je docela zajímavá: Znamená, že i přes

svou velikost a sílu jsou černé díry svým způsobem podobné elementárním částicím.

Elementární částice, třeba elektron, je velmi jednoduchý objekt, plně

určený jen třemi čísly: jeho hmotností, spinem a nábojem.

A překvapivě totéž platí pro černé díry -

mají hmotnost, můžou rotovat, a mají elektrický náboj.

Když se utvoří černá díra, nezáleží, zda pochází ze zhroucené hvězdy, antihvězdy,

či z banánu - vždy bude plně popsána těmito třemi čísly, ničím víc.

Takže když je černá díra v podstatě divná částice,

mohli bychom ji zničit anti černou dírou?

3. experiment - Anti černá díra

Jak vzrušující!

Částice má stejnou hmotnost jako její antičástice, ale opačný náboj.

Protože černá díra má hmotnost a elektrický náboj, její anti černá díra by měla mít

stejnou hmotnost a opačný náboj.

Co když je srazíme?

Bohužel, náboje se jen sečtou a vyruší,

po srážce vznikne dvakrát tak hmotná černá díra bez náboje.

OK.

Musíme myslet ve větším měřítku a pohrát si s fyzikou.

4. experiment - Zničení horizontu událostí

Je pravda, že černá díra má spin (rotaci) a náboj,

ale i tyto šílené objekty mají limity.

Když je rotace nebo náboj černé díry moc velký, stane se

něco zvláštního: horizont událostí se rozplyne.

Zjednodušeně si černé díry představujeme tak, že uvnitř skrývají singularitu – nekonečně

stlačenou hmotu s tak silnou gravitací, že z jejího okolí nemůže uniknout absolutně nic,

dokonce ani světlo.

Proto černé díry vypadají jako černé koule nicoty.

Horizont událostí je vnějším okrajem tohoto vězení,

překroč, a nikdy se nebudeš moct dostat zpět.

Když černá díra rotuje, funguje trochu jako točící se pračka.

jako by rotace chtěla odpudit blízké objekty a vytlačit je od černé díry

– což se nestane, protože její gravitace je velmi silná.

ALE – když začne rotovat moc rychle, tento efekt zvítězí a horizont událostí

se rozplyne - okolní objekty už nebudou navždy uvězněny!

Totéž se děje s elektrickým nábojem,

pokud je příliš velký, naše neuniknutelné vězení se prolomí.

Pokud by se nám podařilo zničit horizont událostí, zůstala by singularita,

ke které by stále okolní objekty padaly.

Kdybyste do ní spadli, strašlivě a rychle byste zemřeli.

Ale okolí singularity už nebude neuniknutelným vězením,

můžete se k ní dostat tak blízko, jak chcete, a vrátit se.

Tohle by se mělo počítat jako rozbití černé díry!

Zvládneme to udělat?

5. experiment - Překrmení

Vše, co musíme udělat, je černou díru přebít nebo přerotovat.

Můžeme toho docílit vhazováním předmětů s malou hmotností a velkým nábojem

nebo momentem hybnosti, takže náboj nebo rotace narůstají rychleji než hmotnost.

Musíme černou díru překrmovat, dokud nedosáhne bodu, kdy se roztrhne.

Nicméně zda se toto může skutečně stát je předmětem vášnivých

sporů mezi fyziky.

Představte si černou díru s nábojem.

Stejné náboje se navzájem odpuzují a čím více stejných nábojů stlačujete dohromady,

tím více se odpuzují.

Tak řekněme, že máme záporně nabitou černou díru a chceme jí překrmit

například elektrony, jejichž náboj je mnohem větší než jejich hmotnost.

Elektrony pocítí elektrostatické odpuzování

a čím více elektronů vysíláme, tím větší bude záporný náboj černé díry

a tím větší odpuzování.

Ale jakmile dosáhneme limitu, elektrostatické odpuzování bude tak silné, že

nedovolí, aby se dovnitř dostaly další elektrony.

V tomto bodě se černá díra odmítne překrmit.

S rotací je to obdobně.

Jakmile černá díra dosáhne své horní hranice, nepřibírá větší rotace.

Někteří vědci ale objevili něco, co vypadá jako skulina.

Když v moment před dosažením limitu do černé díry vhodíme tak akorát hmoty

tím správným způsobem, vypadá to, že by se dala skutečně překrmit.

Většina vědců je skeptická, ale pojďme to stejně vyzkoušet!

Konec - Rozbíjení fyziky

Má to však háček.

Horizont událostí skrývá v černé díře singularitu,

takže zničením horizontu by vznikla “nahá singularita”, která

není skrytá horizontem událostí.

Tohle je problém: mohlo by to znamenat konec fyziky, jak ji známe.

Černé díry skrývají velké tajemství.

Na rozdíl od rozšířeného přesvědčení, singularita černé díry není ve skutečnosti „v jejím středu“.

Ne.

Je v budoucnosti čehokoliv, co překročí horizont událostí.

Černé díry deformují vesmír tak drasticky, že na horizontu událostí

si prostor a čas vymění své role.

Jakmile ho překročíte, pád ke středu znamená jít směrem do budoucnosti.

Proto nejde uniknout: Zastavit pád a vrátit se by bylo stejně nemožné

jako zastavit čas a jít zpět do minulosti.

Takže singularita je ve skutečnosti ve vaší budoucnosti, ne „před vámi“.

A stejně jako nemůžete vidět svou vlastní budoucnost, neuvidíte singularitu, dokud

do ní nenarazíte.

Ale také nemůžete narazit na něco, co je ve vaší budoucnosti, pouze tak nějak…

to zažít, jako zažijete příští narozeniny, až se stanou.

Takže pocítíte singularitu, až se vám stane.

Singularity, co jsou v budoucnosti, nejsou problém, protože je nevidíme,

ani s nimi neinteragujeme.

Ale nahá singularita by byla před námi, pro všechny k vidění.

Co bychom viděli?

No, celá podstata je v tom, že to není možné vědět.

Singularita je oblast nekonečné gravitace a gravitace je ohyb časoprostoru.

V singularitě je ohýbání tak radikální, že se plocha časoprostoru doslova

rozbije.

Prostor ani čas už neexistují.

To znamená, že nemůžete nic předvídat, protože předvídat znamená předpovídat,

kde a kdy se něco stane.

Ale “kde” a “kdy” ztratilo svůj význam!

Takže máme nepředvídatelnou věc s nekonečnou gravitací a tedy i nekonečnou energií.

To znamená, že z ní může bezdůvodně vypadnout cokoli – od hromady banánů

po ztracené ponožky nebo sluneční soustavu.

Předvídatelnost, kauzalita a fyzika, jak ji známe, by se rozpadly.

Myslíme si, že singularity by měly v přírodě existovat, protože můžeme dokázat, že za velmi

obecných podmínek gravitační kolaps vede ke vzniku singularit.

Nicméně vědci si myslí, že příroda zakazuje vznik nahých singularit.

Něco kolem nich vynucuje vytvoření horizontu událostí, aby se zabránilo jejich šílenosti

infikovat zbytek vesmíru.

Bez horizontů událostí by fyzika možná vůbec nedávala smysl.

Takže i když jsou černé díry zobrazovány jako největší nestvůry vesmíru,

možná jsou ve skutečnosti hrdinové, kteří nás chrání před šílenstvím singularit.

Takže pokud zničíme horizont, možná ničíme základní pravidla vesmíru.

Víte co?

Nedělejme to. Závěr - Bezpečná možnost

Pokud víme, existuje jen jedna bezpečná metoda, jak zničit černou díru: Počkejte.

Všechny černé díry emitují drobné částice – jev zvaný Hawkingovo záření.

Tento proces způsobí, že pomalu ztrácejí hmotu, až se nakonec „vypaří“ a nezanechají

za sebou žádný horizont a žádnou holou singularitu.

Doba, za kterou se černá díra úplně vypaří, závisí na její hmotnosti.

Pro naši mini černou díru o velikosti zrnka prachu to bude asi 10^44 let:

10 miliard bilionů bilionů krát současné stáří vesmíru.

Je tedy možné zničit černou díru?

Ano!

Stačí počkat.

Nemusíte ale čekat tak dlouho.

Na téhle planetě je spousta fascinujících věcí k prozkoumání právě teď -

– pokud máte znalosti k jejich porozumění.

Abychom vám s tím pomohli, vytvořili jsme řadu lekcí, které posunou vaše vědecké znalosti

na další úroveň. Tyto lekce

vytvořené ve spolupráci s našimi přáteli z Brilliant.org, vám poskytnou hlubší

porozumění tématům z našich nejoblíbenějších videí, od vztekliny a

metabolismu savců až po klimatologii a supernovy.

Je tam dokonce lekce o černých dírách, kde se můžete ponořit do základních principů

jejich chování a životního cyklu.

Brilliant je nejlepší způsob, jak zvládnout klíčové koncepty ve všem, od matematiky a vědy po

informatiku a další.

Stačí nastavit váš cíl a Brilliant navrhne dokonalou cestu – a vybaví vás správnými

nástroji k jejímu dosažení.

Brilliant má tisíce lekcí k prozkoumání

A každá z nich je interaktivní, jako verze videa Kurzgesagt jeden na jednoho.

Jejich nejnovější kurz „Prozkoumávání dat vizuálně“ vás naučí vše, co potřebujete – a nic, co

nepotřebujete – abyste mohli začít svou cestu v oblasti datové vědy.

Nejsou potřeba žádné kódovací dovednosti.

Budete analyzovat skutečné datové sady, třeba o Starbucks, a naučíte se dovednosti čerpat statistiky

pro sebe.

Ve světě přetékajícím informacemi se dovednosti v oblasti dat stávají nezbytnými prakticky ve

všech oblastech.

Brilliant je ideálním místem, kde se je začít učit.

Chcete-li si vyzkoušet lekce od Kurzgesagt a prozkoumat vše, co Brilliant nabízí,

můžete zahájit bezplatnou 30denní zkušební verzi registrací na Brilliant.org/nutshell.

Pro diváky Kurzgesagt je tu dokonce další výhoda: prvních 200 lidí, kteří odkaz použijí,

získá po skončení zkušebního období 20% slevu na roční členství

Rádi vidíme, jak se ozubená kola propojují s naším výzkumem – Brilliant vám dává nástroje

k pochopení, jak do sebe vše zapadá.

titulky: Bára T.