Video

Prepis

Čierne diery sú najmocnejšie veci vo vesmíre.

Dostatočne silné na to, aby celé hviezdy roztrhali na kúsky veľkosti atómov.

Akoby to nebolo dosť strašidelné, majú ešte silnejšie a temnejšie vlastnosti:

môžu vymazať aj vesmír samotný.

Čierne diery v skratke.

Čierna diera vznikne, keď je obrovské množstvo hmoty stlačené do malinkého priestoru

V ich strede je gravitácia skoro nekonečne silná

a čokoľvek čo sa dostane príliš blízko je roztrhané na svoje elementárne častice.

Dokonca ani svetlo nemôže čiernym dieram uniknúť

a preto ich vnímame ako sférickú čerň.

Keby ste spadli do čiernej diery, nič zle by sa vám nestalo,

kým by ste neprekročili jej vonkajšiu hranicu: tzv. horizont udalostí.

Môžete si to predstaviť ako plávanie v rieke, ktorá končí veľkým vodopádom.

Ako plávate, prúd bude nebadane stále rýchlejší a rýchlejší, aj keď ešte nevidíte vodopád.

Stále by ste mohli odplávať do bezpečia, až kým bez povšimnutia neprekročíte bod návratu.

Už nezáleží ako rýchlo budete plávať, prúd vás aj tak strhne do istej smrti.

Nič neunikne vodopádu čiernej diery, ak sa dostane príliš blízko.

Táto hranica úplne oddeľuje čierne diery od zvyšku vesmíru.

Nemôžeme sa tam dostať inak ako cestou bez návratu.

Takže neexistuje možnosť zistiť, čo sa v čiernych dierach odohráva.

Ale máme pár teórií, čo sa deje na ich okrajoch.

Čierne diery vyžarujú svoju hmotu,

podobne ako hrniec na sporáku stráca vodu vo forme pary.

Nazýva sa to Hawkingovo žiarenie.

Čierne diery neustále strácajú extrémne malé množstvo svojej hmoty

procesom, ktorý je neuveriteľne pomalý.

Čiernej diere hmotnosti Slnka by zabralo 10 000 miliárd miliárd miliárd miliárd miliárd rokov,

kým by stratila 0.0000001% svojej hmoty.

Toto sa deje neustále a nezastaviteľne a postupom času sa to zrýchľuje

A vo veľmi ďalekej budúcnosti, kedy bude posledná hviezda mŕtva už bilióny rokov,

čierne diery budú stále menšie a menšie, až kým sa nevyparia a nerozplynú,

zanechajúc po sebe iba trochu žiarenia.

Ale toto je problém, pretože v procese miznutia môžu čierne diery vymazať niečo základné:

Informáciu.

Čo je informácia?

Informácia nie je nič hmotné. Obvykle sa chápe ako vlastnosť usporiadania častíc.

Čo to ale znamená ?

Predstavte si kopu atómov uhlíka.

Usporiadajte ich určitým spôsobom a dostanete uhlie.

Usporiadajte ich inak a dostanete diamant.

Atómy sú stále také isté, zmení sa len informácia.

Ak ich poskladáme zložitejšie a pridáme zopár atómov,

dostaneme banán.

Zmeníme usporiadanie atómov a dostaneme veveričku.

Základné stavebné častice všetkého vo vesmíre sú rovnaké

a nezáleži na tom, či sú časťou vtáka, kameňa alebo šálky kávy.

Bez informácie by všetko vo vesmíre bolo rovnaké.

Podľa teórie kvantovej mechaniky je informácia nezničiteľná.

Môže zmeniť svoj vzhľad, ale nikdy sa nemôže stratiť.

Napríklad keď spálite kus papiera, dostanete popol.

Ten popol sa už nikdy nestane znova papierom.

Ale ak by ste boli schopní získať z popola každý jeden atóm uhlíka,

zmerať presné vlastnosti dymu a tepla vyžarujúceho z ohňa,

technicky by ste papier mohli znovu zrekonštruovať.

Informácia o papieri je stále vo vesmíre.

Nie je stratená, len ťažko čitateľná.

Ak by ste mohli nejako zmerať každý atóm, časticu a vlnu žiarenia vo vesmíre,

mohli by ste vidieť a sledovať akúkoľvek informáciu v ňom.

Hypoteticky by ste mohli vidieť celú históriu vesmíru až k Veľkému Tresku.

A tu nám čierna diera podrazí nohy.

Informácia nám hovorí, ako sa veci od seba líšia a čo je čo.

Čierne diery robia opak: vezmú rôzne veci a premenia ich na tie isté. Ničia informáciu.

Toto vytvára Informačný paradox; a to je vážny problém.

Informačný paradox.

Základom pre všetky naše fyzikálne zákony je fakt, že informácia sa nemôže stratiť.

Byť či nebyť. Bez informácie je všetko relatívne.

Keď príde na naše chápanie reality, potrebujeme absolútno.

Ako môžeme tento paradox vyriešiť?

Je tu pár možností.

1. Informácia je stratená.

Nenávratne a navždy.

Toto znemená že budeme musieť vymazať všetky naše fyzikálne zákony

a zahodiť množstvo vecí, ktoré doteraz veľmi dobre fungovali

a začať od začiatku.

Ako by tieto nové zákony vyzerali a čo by pre nás znamenali, nikto nevie.

Toto je trošku desivé, ale svojim spôsobom aj vzrušujúce.

2. Informácia je schovaná

Možno sa malá časť čiernej diery oddelí a vytvorí detský vesmír

Informácia bude prenesená do tohoto nového zvláštneho miesta,

do ktorého nemôžeme nahliadnuť ani doň zasiahnuť,

ale technicky nebude stratená.

Je to ako mať rozbitý pevný disk s rodinnými fotkami, ku ktorým sa nikdy nedostanete.

Iste, je pekné že neboli vymazané, ale veľmi vám to nepomôže.

Alebo sa možno čierne diery na konci života úplne nerozplynú,

ale ostane z nich malý kúsok, informačný diamant,

podobný klaunskému autu plnému nekonečným počtom informačných klaunov.

Ale je tu tretia možnosť:

že informácia je predsa len v bezpečí; nie je stratená alebo schovaná.

Možno sme sa len dívali na vec z nesprávneho uhla pohľadu.

Vieme že čierne diery chytajú informácie a neskôr ich môžu vymazať,

ale nikdy sme sa nezamýšľali nad tým, čo s nimi medzičasom robia.

Kde čierne diery svoje informácie ukladajú?

Kozmické upratovanie.

Poďme vytvoriť čiernu dieru s pomocou špinavého prádla.

Najprv miestnosť zaplníme košmi s bielizňou:

čím viac bielizne chcete uložiť, tým viac košov do miestnosti dáte.

Ale v nejakom okamihu je každý z košov plný a miestnosť je kompletne zaplnená;

ani jedna ponožka sa tam už nevmestí.

Izba je na maximálnej kapacite.

Ale ak dovnútra vrazíme ponožku s použitím veľkej energie a sily,

tak izba sa zrúti sama do seba a vytvorí čiernu dieru.

Ale kapacita miestnosti sa nezmenila;

vloženie ďalších vecí či informácie je stále nemožné.

Tak čo sa stane, ak tam hodíme viac prádla?

Miestnosť sama sa o kúsok zväčší, aby urobila miesto pre ďalšie informácie.

Ukázalo sa, že čierna diera zväčší svoj povrch o malý pixel za každú informáciu, ktorú do nej hodíme

V skrate: čím viac informácii, tým väčšia plocha.

Informácia je “nakreslená” na povrch podobne ako keď hodíte kameň do jazera.

Po tom ako kameň klesne na dno, nemôžeme ho už vidieť,

ale môžeme povedať, že doň niečo padlo vďaka vlnkám na hladine.

Dokonca i najmenšia čierna diera dokáže na svojom povrchu uložiť viac informácií,

ako všetky dáta vyprodukované počas histórie ľudstva.

Robia to uskladňovaním informácii v určitom druhu pixelu,

ktorý je neuveriteľne malý.

Čierne diery sú najlepšie pevne disky.

Je to trochu podobné tomu, ako keby sme paperback premenili na e-knihu:

Dve veci, ktoré vyzerajú inak, no ich obsah je rovnaký - len je zakódovaný a uložený rôznym spôsobom.

Čierne diery pohlcujúce planéty a hviezdy

sú do istej miery podobné prenosu knižnice do e-čítačky.

Toto riešenie sa nazýva Holografický princíp;

ale ak je správne , tak všetko čo sme si doteraz mysleli, že vieme o vesmíre

je nesprávne.

Vesmír je hologram

Ak je informácia skutočne uložená na hranici čiernej diery,

tak Hawkingovo žiarenie má šancu sa tieto informácie naučiť

a odniesť si ich so sebou.

Takže informácia sa vyparením čiernej diery nestratí,

a my nemusíme prerobiť fyziku; informačný paradox je vyriešený.

Ale stále musíme v základoch zmeniť naše chápanie reality.

Ak je všetko čo spadne do čiernej diery, uložené na horizonte udalostí,

v zásade to znamená, že trojrozmerné veci sú kódované na plochom povrchu.

Máme pre to meno: Hologram.

Hologram je ako 3D fotografia: plochý kus plastiku, ktorý kóduje priestorový obrázok.

Čierna diera je ako hologram, pretože všetko v nej je zapísané na horizonte udalostí.

Osoba vo vnútri čiernej diery zažíva svoj bežný trojrozmerný život.

Ale pre nás zvonku sú to len ploché obrázky na jej povrchu.

Dôsledok z toho vyplývajúci je neintuitívny, ale ešte s nami chvíľu zostaňte.

Čierne diery sú mimoriadne extrémne objekty,

ale aj tak podliehajú rovnakým pravidlám ako všetko ostatné.

Takže ak táto bláznivá dualita medzi 2D a 3D funguje pre čierne diery,

potom by mala fungovať pre celý vesmír a nás v ňom.

Keďže osoba v čiernej diere by nevedela, že je zapísaná na plochom povrchu,

pokojne môžeme zdielať rovnaký osud:

možno sme uložení na plochej obrazovke na konci vesmíru.

Veda za týmto je komplikovaná a naozaj veľmi podivná,

s hračkárskymi vesmírmi, teóriou superstrún a hromadou matematiky.

O tom si povieme viac v ďalšom videu.

Bez ohľadu na to, aká je skutočná podstata vesmíru, vieme, že je zvláštny a komplikovaný

a musíme ešte vo fyzike veľa urobiť, aby sme ho pochopili.

No čierne diery by mohli byť kľúč k pochopeniu podstaty samotnej reality.

Toto video podporila Švajčiarska národná vedecká nadácia a

bolo realizované za pomoci odborných rád Alessandra Sfiondriniho.