Video

Transkripce

Černé díry jsou nejmocnějšími věcmi v celém vesmíru, dokáží roztrhat celé hvězdy na kousky o velikosti atomu.

Zatímco tohle je už tak dost děsivé, mají ještě mnohem větší a temnější sílu - mohly by vymazat samotný vesmír.

KURZGESAGT - V KOSTCE

Černé díry v kostce

Černá díra vznikne když se nahromadí neobyčejně vysoké množství hmoty v malém prostoru.

V jejich středu je gravitace téměř nekonečně silná a cokoliv,

co se k černé díře přiblíží je roztrháno na elementární částice.

Dokonce ani světlo nedokáže uniknout z černé díry a proto je vnímáme jako koule temnoty.

Kdybyste měli spadnout do černé díry, nic zlého by se nestalo až do okamžiku překročení její vnější hranice:

HORIZONT UDÁLOSTÍ

Můžete si to představit jako plavání v řece, která končí obrovským vodopádem.

Jak si takhle plavete, proud se téměř neznatelně zrychluje a zrychluje, i když zatím nevidíte vodopád.

Můžete odplavat do bezpečí, až do chvíle, které si ani nevšimnete,

do chvíle, kdy překročíte bod ze kterého není návratu.

Pak už nezáleží jak rychle se snažíte plavat, protože proud vás stáhne k jisté smrti.

Nic nedokáže uniknout tomuto vodopádu černé díry, jakmile se to dostane příliš blízko.

Tato hranice zcela odděluje černou díru od zbytku vesmíru:

nemůžeme do černé díry, pokud nesouhlasíme s tím, že se už nikdy nevrátíme.

Neexistuje tak způsob, jak zjistit, co se skutečně odehrává uvnitř černých děr.

Máme ale pár úvah, o tom, co se asi odehrává na jejich vnějších hranách.

Černé díry vyzařují svou hmotu, stejně jako horký hrnec na plotně, který ztrácí svou vodu ve formě páry.

Říká se tomu: Hawkingovo záření

Černé díry neustále ztrácejí extrémně malé množství ze své masy.

Jde o proces, který je neuvěřitelně pomalý.

Černě díře o hmotě našeho Slunce potrvá 10000 miliard miliard miliard miliard miliard miliard let

než ztratí pouhé 0,0000001% svého objemu.

Tohle vypařování se děje neustále a nezastavitelně a postupně se to stále zrychluje a zrychluje.

Ve velmi, velmi vzdálené budoucnosti, kdy bude poslední hvězda ve vesmíru mrtvá již triliony let,

se černé díry stanou menšími a menšími, až se vypaří a zmizí a zanechají po sobě jen trochu záření.

Tohle je ale problém, protože během procesu mizení mohou černé díry vymazat něco základního: Informace

2 - Co je informace?

Informace není něco hmatatelného. Je všeobecně chápána jako seřazení částic.

Co to ale znamená?

Představte si hromadu uhlíkových atomů. Uspořádejte je určitým způsobem a získáte uhlí,

uspořádejte je jiným způsobem a máte diamant.

Atomy jsou stejné, to, co se mění je informace. Pokud to uděláme ještě složitější a přidáme pár atomů,

pak získáme banán.

Změňte uspořádání atomů a máme veverku.

Základní stavební kameny čehokoliv ve vesmíru jsou stejné, a nezajímá je, jestli jsou součástí ptáka,

kamene nebo šálku kávy.

Bez informace by bylo vše ve vesmíru naprosto stejné.

Podle teorie kvantové mechaniky je informace nezničitelná.

Může změnit svůj tvar, ale nikdy nemůže být ztracena. Například když spálíte kousek papíru, získáte popel.

Tento popel se už nikdy nestane papírem.

Pokud z něj ale dokážete opatrně sesbírat všechny atomy uhlíku a změřit přesné vlastnosti tepla a kouře,

vycházející z ohně, pak, teoreticky, dokážete zrekonstruovat onen spálený papír.

Informace o tom papíru je stále ve vesmíru, není ztracená.

Jen je těžce čitelná.

Pokud byste nějak dokázali změřit každý atom, částici a vlnu záření ve vesmíru,

pak byste mohli vidět a sledovat každou informaci, která existuje.

Hypoteticky byste mohli vidět celou historii vesmíru zpět přímo až k Velkému třesku.

A právě tady nás černé díry podráží.

Informace nám říká, jak jsou věci navzájem odlišné a co bývalo čím.

Černé díry dělají opak, berou navzájem odlišné věci a dělají je stejnými. Ničí informace.

To vytváří informační paradox, a je to velký problém.

Informační paradox

Základem všech našich fyzikálních zákonů je, že informace nemůže být nikdy zničena.

Existující, neexistující, bez informace je vše relativní

Když ale přijde na chápání naší reality, pak potřebujeme absolutnost.

Jak můžeme vyřešit tenhle paradox?

Je zde několik možností.

1. Informace je ztracena

Neobnovitelně a navždy.

To znamená, že musíme přestat všechny naše fyzikální zákony a zahodit hodně věcí,

které doposud velmi dobře fungovaly a začít úplně od začátku

Jak budou tyto nové fyzikální zákony vypadat nebo co to pro nás bude znamenat, to nikdo neví.

Je to trochu děsivé, ale také docela vzrušující.

2. Infromace je skrytá

Možná se maličká část černé díry odštěpí a vytvoří malinký vesmír.

Informace se přenese do tohoto nového zvláštního místa, kde ji nikdy nebudeme moci sledovat, nebo

s ní interagovat, Technicky ale nebude ztracená.

Je to jako když máte rozbitý hard disk s rodinnými fotkami, ke kterým se nemůžete dostat.

Jistě, je fajn, že nejsou smazané, ale ani to nijak nepomůže.

Nebo černé díry na konci svého životního cyklu úplně nezmizí, ale

zůstane malinkatý kousek: Informační diamant.

Jako klaunské auto, které je plné nekonečným množstvím informačních klaunů.

Je tu ale ještě třetí možnost.

Informace je nakonec v bezpečí, není ani ztracená, ani ukrytá.

Možná jsme se jen dívali na celou věc špatně.

Víme, že černé díry uvězňují informace a můžou je později smazat.

Nikdy jsme ale nepřemýšleli nad tím, co dělají v mezičase.

Kde si černé díry ukládají své informace?

Vesmírný úklid

Vytvořme černou díru za pomoci špinavého prádla.

Nejprve naplníme místnost košíky na prádlo. Čím více prádla chcete uložit, tím více košíků použijeme

V určitém bodu je pak každý košík plný a místnost je zcela nacpaná, není místo ani na ponožku.

Místnost je zaplněna na maximální kapacitu.

Pokud ale ponožku do místnosti vmáčkneme, za použití velkého množství energie a násilí,

místnost zkolabuje sama do sebe a vytvoří černou díru.

Kapacita místnosti samotné se ale nezměnila. Vložit do ní více informací pro věci je stále nemožné.

Co se tedy stane, když do ní hodíme více prádla?

Samotná místnost se trošku zvětší aby vytvořila místo pro novou informaci.

Ukazuje se, že černá díra zvětšuje svůj povrch o maličkatý kousíček pro

každý kousek informace, co do ní vhodíme.

V kostce, více informací znamená větší povrch.

Informace jsou zakreslovány na povrch, podobně jako když hodíme kámen do rybníka

Po té, co se kámen potopí, už ho nemůžeme vidět,

ale na základě vln můžeme říct, že se něco potopilo do rybníka.

I ta nejmenší černá díra dokáže na svém povrchu uložit tolik informací, co člověk vytvořil za celou svou existenci

Dělají to tak, že ukládají informace do pixelů, které jsou neuvěřitelně malinkaté.

Černé díry jsou tak vrcholnými harddisky.

Je to jako vzít papírový sáček a vytvořit z něj e-book. Dvě věci, které vypadají úplně jinak,

ale jejich obsah je stejný, jen je jinak zakódovaný a uložený.

Černé díry, které požírají hvězdy a planety jsou jako převod celé knihovny do v e-booků.

Toto řešení se nazývá holografický princip.

Pokud je ale správný, pak vše, co jsme si doposud mysleli, že víme o vesmíru, je špatně.

Vesmír je hologram

Pokud je informace skutečně uložena na hranici černé díry, pak má Hawkingovo záření šanci zjistit

zakódovanou informaci, která se tam nachází a může ji odnést pryč.

Informace tak není ztracena, když černé díry postupně zmizí

a my nemusíme předělávat fyziku: Informační paradox je vyřešený,

Máme ale šanci změnit naše chápání reality v základním slova smyslu.

Pokud vše, co spadne do černé díry je uloženo na horizontu událostí,

pak to v podstatě znamená, že třírozměrná věc je uložena na plochém povrchu.

Pro to máme jméno: Hologram

Hologram je jako 3D fotografie, plochý kousek plastu, ve kterém je zachycen trojrozměrný obraz.

A černá díra je jako hologram, protože vše uvnitř je zakódováno na jejím povrchu událostí.

Osoba uvnitř černé díry bude prožívat její obvyklý trojrozměrný život,

pro nás zvenku ale bude zploštělým obrázkem na povrchu černé díry.

Následek toho může jít proti naší intuici, vydržte s námi ale ještě chvilku.

Černé díry jsou velmi extrémními objekty, ale jsou vázány stejnými pravidly, jako vše ostatní.

Pokud tato bláznivá dualita mezi 2D a 3D funguje pro černé díry,

pak může fungovat pro celý vesmír, ve kterém jsme i my.

Protože osoba uvnitř celé černé díry si neuvědomí, že je zakódovaná na plochém povrchu,

můžeme s ní i my sdílet stejný osud: Můžeme být nataženi na plochém plátně na konci vesmíru

Věda za tímhle je komplikovaná a velmi zvláštní,

s různými hračkovými vesmíry, teorií strun a s mnohou hmoty.

Budeme o tom více mluvit v dalším videu.

Bez ohledu na to, jaká je skutečná podstata vesmíru, víme jen, že je zvláštní a složitý

a musíme ještě hodně dotáhnout fyziku, abychom mu porozuměli.

Černé díry ale mohou být klíčem k pochopení podstaty reality samotné.

Toto video bylo podpořeno Švýcarskou národní vědeckou nadací a

realizováno za pomoci odborných vědeckých rad Alessandra Sfiondrini.