Očakáva sa, že Hawkingove práce budú pozmenené alebo doplnené

, 15.03.2018 12:00
Andrej Liptaj, SAV
Andrej Liptaj z Fyzikálneho ústavu Slovenskej akadémie vied. Autor:

Prečo vesmír nemá hranice, no je konečný a ako by čierna diera vyzerala na oblohe, hovorí Andrej Liptaj z Fyzikálneho ústavu Slovenskej akadémie vied.

Hawking bol známy najmä svojou prácou o čiernych dierach, no čo by ste ešte z jeho diela vyzdvihli?

Nazdávam sa, že je potrebné spomenúť jeho populárno-náučné texty, ktoré mali celosvetovo veľký ohlas. Najznámejšou je jeho kniha Stručná história času, ktorá vyšla v desiatkach jazykov. Stephen Hawking bol nepochybne jedným z najväčších popularizátorov vedy poslednej doby. Čo sa vedeckých prác týka, všetky jeho významnejšie výsledky súvisia s čiernymi dierami alebo, v širšom zmysle, so všeobecnou teóriou relativity.

Ako si môže človek čiernu dieru predstaviť a prečo sa vo vesmíre vlastne vyskytujú?

V jazyku všeobecnej teórie relativity je čierna diera opísaná ako oblasť časopriestoru okolo tzv. singularity s natoľko silným gravitačným poľom, že ľubovoľný objekt (aj svetlo) je nútený na singularitu padať. Celá hmotnosť čiernej diery je sústredená v singularite, ktorá môže mať rôznu podobu. V najjednoduchšom prípade si ju možno predstaviť ako hmotný bod.

Hoci celá hmotnosť je sústredená v singularite, predsa sa vonkajšiemu pozorovateľovi javí čierna diera ako rozmerný objekt. Na svetlom pozadí (napr. na hviezdnej oblohe) by čierna diera vyzerala ako čierna sféra, totiž oblasť, odkiaľ nemôže ani svetlo uniknúť. Čierne diery vznikajú kolapsom dostatočne masívnych hviezd, keď po vyhorení jadrových reakcií v ich vnútri nejestvuje žiadna iná sila, ktorá by zabránila gravitačnému pádu hviezdy do svojho stredu a vzniku čiernej diery.

Fyzici spravidla tiež predpovedajú jestvovanie „primordiálnych“ čiernych dier, ktoré vznikli tesne po vzniku samotného vesmíru. Ide však stále iba o hypotézu, pričom táto hypotéza bola sformovaná práve Stephenom Hawkingom.

Čierne diery emitujú tepelné žiarenie, až kým nevyčerpajú svoju energiu a explodujú. Znamená to, že čierne diery vydávajú viac energie, ako dokážu pohltiť?

Znamená to iba to, že čierne diery vyžarujú a nič to nehovorí o pomere toho, čo pohlcujú a vyžarujú. Vyžarovanie je principiálne (vždy prítomne), ale je veľmi slabé, a tým slabšie, čím je čierna diera väčšia. Pohlcovanie závisí od vesmírneho okolia čiernej diery. Ak by čierna diera typických hviezdnych hmotností veľmi dlhú dobu žiadnu hmotu nepohlcovala, potom by sa naozaj „vyparila“.

Ako má človek rozumieť tomu, že podľa Hawkinga vesmír nemá hranice, no je konečný?

Spravidla sa pod konečným vesmírom bez hranice rozumie taký vesmír, ktorého globálne vlastnosti, čo sa krivosti týka, sú podobné guli. Povrch gule (napr. Zeme) tiež nemá žiadnu principiálnu hranicu, predsa je však konečný. Isť „rovno“ na sfére znamená vrátiť sa naspäť. Dôležité je uvedomiť si, že vesmír je prirovnaný k povrchu gule, nie k samotnej guli.

Teda „stred gule“ nie je zahrnutý do nášho vesmíru, ak vôbec jestvuje. Matematický aparát dokáže opísať geometriu sféry (alebo iného zakriveného priestoru) bez toho, aby potreboval uvažovať o jej strede. Dokáže opísať zakrivený časopriestor bez toho, aby bolo potrebné uvažovať ďalšie priestory (viac ako 4), v ktorých je zakrivený. Toto však nie sú poznatky priamo spojené s Hawkingom. Hawking spolu s teoretických fyzikom Jamesom Hartlom skúmali vlastnosti vesmíru na jeho začiatku. Všeobecná teória relativity implikuje na začiatku vesmíru singularitu, takpovediac „ostrý“ bod, z ktorého sa vesmír vyvinul.

Hawking a Hartle sa snažili uvažovať aj kvantovo-mechanické javy, ktoré zrejme pri Veľkom tresku hrali dôležitú úlohu. Na tomto základe sformulovali hypotézu o takom ranom stave vesmíru, ktorý nemá na počiatku singularitu, nie je tam hranica, ale časopriestor je zaoblený, bez jestvovania hranice. Autori tiež pôvodne uvádzali, že takýto predpoklad vedie k uzavretému vesmíru ako celku – vyššie spomínaná paralela s guľou. Táto hypotéza však nie je všeobecne prijímaná.

Sú Hawkingom vypracované teórie všeobecne uznávané za platné a dokázané alebo sa môžeme dočkať ich pozmenenia, doplnenia či dokonca vyvrátenia?

Mnohé spomedzi Hawkingom vypracovaných teórií a hypotéz súvisia s aplikáciou kvantovej mechaniky na gravitačne javy. Ide o oblasť teoretickej fyziky, kde nie je k dispozícii plne konzistentná teória, z toho vyplýva aj hodnotenie výsledkov. Niektoré sú všeobecne prijímané (vyžarovanie čiernych dier), iné nie. Určite teda môžeme povedať, že pozmenenia a doplnenia sú očakávané.

V ostatných rokoch už Hawking nepublikoval také prevratné práce, no predpokladám, že z jeho výskumu ťaží množstvo vedcov. Mohli by ste uviesť príklady, ako výskumníci v súčasnosti nadväzujú na jeho zistenia a teórie?

Jestvuje množstvo článkov, ktoré nadväzujú na Hawkingove práce. Ide však spravidla o odborné a špecifické témy, menej známe širšej verejnosti. Z tých známejších možno spomenúť napr. opis fyziky na horizonte čiernej diery. Je to nanajvýš aktívna a zaujímavá oblasť súčasného teoretického výskumu spojená s viacerými neočakávanými výsledkami (spravidla stále hypotetickými). Ide napr. o tzv. hypotézu kozmickej cenzúry alebo „informačný paradox čiernych dier“.

© AUTORSKÉ PRÁVA VYHRADENÉ

#Stephen Hawking #fyzik #čierna diera #astrofyzika #Andrej Liptaj
Sleduj najnovšie články na našom Facebooku
Ponuky zo Zľavy.Pravda.sk