Vesmír uvnitř černé díry? Nápad, který vyzývá k hranicím chápání
Kosmologie
Řada fyziků zkoumá možnost, že náš vesmír sdílí podobnosti s černými dírami, fascinující a zároveň znepokojivá hypotéza, která by mohla přepsat náš pohled na prostor a čas.
Téměř každý z nás strávil alespoň chvíli pozorováním temné oblohy, mimo rušná města, fascinován rozlehlostí hvězd nad našimi hlavami, nechávající mysl bloudit těmi nekonečnými pláněmi a přemýšlející o konceptech jako je nekonečno. Pro mě osobně to v dětství vyvolávalo značný pocit úzkosti.
Avšak kosmologové vědí, že vesmír, tak jak ho známe, má velmi konkrétní hranice. Na jedné straně současné modely ukazují, že vše začalo singularitou: neuvěřitelně malým, horkým a hustým bodem, který explodoval v big-bangu. Na druhé straně vše, co můžeme pozorovat, je ohraničeno kosmickým horizontem událostí, přirozenou hranicí vytvořenou zrychlenou expanzí vesmíru. Všechno, co je za touto hranicí, se vzdaluje rychleji než světlo a zůstává mimo náš dosah.
Může být vesmír srdcem černé díry?
Tato dvě hlediska, počáteční singularita a pozorovatelný limit, také definují černé díry, což jsou oblasti prostoru, kde je gravitace tak extrémní, že ani světlo nemůže uniknout. Každá černá díra má svůj vlastní horizont událostí a podle teorie obsahuje uvnitř singularitu. Není tedy divu, že někteří vědci naznačili, že náš vesmír by mohl existovat uvnitř obrovské černé díry.
Myšlenka může znít radikálně a opravdu překvapivě, ale má matematické základy. Jak ve vesmíru, tak v černých dírách jsou jejich vlastnosti popsány stejnými rovnicemi obecné relativity Einstein, které vysvětlují chování gravitace jako zakřivení prostoru-času. Navíc existuje překvapivá shoda: poloměr pozorovatelného vesmíru je velmi podobný poloměru černé díry se stejnou hmotností jako vesmír.
Toto spojení vzbudilo zájem některých fyziků již v sedmdesátých letech. Raj Kumar Pathria a I. J. Good byli jedni z prvních, kdo vážně naznačili paralely. O několik let později dodal fyzik Lee Smolin ještě odvážnější myšlenku: každá černá díra v našem vesmíru by mohla generovat nový vesmír uvnitř sebe, s mírně odlišnými fyzikálními zákony. Takto by se vesmíry replikovaly a „evoluovaly“, jako by tvořily obrovský kosmický rodokmen. Hvězdy se kolabují a existují teorie, které vám mohou zavařit mozek.
Podobnosti, kontrasty a paradoxy
Přestože jsou tyto teorie konceptuálně atraktivní, nepatří mezi hlavní proud kosmologie. Je pravda, že existují podobnosti: černé díry mají horizont událostí, ze kterého nic nemůže uniknout, a náš vesmír má také limit, za kterým k nám nic nemůže dorazit. Zrychlená expanze způsobuje, že vzdálené galaxie se vzdalují tak rychle, že zmizí z našeho zorného pole, jako by „padaly“ směrem k nedosažitelné hranici.
Avšak rozdíly jsou stejně hluboké. Černé díry končí svou historii singularitou, která pohlcuje vše, co do ní spadne. A vesmír, naopak, začal v singularitě a od té doby se rozšiřuje.
Navíc, pokud bychom skutečně žili uvnitř černé díry, očekávali bychom, že nalezneme známky preferované orientace: galaxie rotující na dominantní stranu nebo jemný gradient v pozadí mikrovlnného záření, tepelné radiace, která je vzpomínkou na big-bang. Tyto charakteristiky by ukazovaly směr k „centru“ černé díry. Ale pozorování ukazují, že kosmos je na velkých měřítkách překvapivě homogenní. To se nazývá kosmologický princip: vesmír je v podstatě stejný z jakéhokoli bodu a v jakémkoli směru.
Tento bod se ukazuje jako obzvlášť problematický pro teorie, které navrhují vesmír uvnitř černé díry. Černé díry, které známe, vznikají zhroucením hmotných hvězd, chaotickým a nepravidelným procesem. Jak by mohla tak neuspořádaná exploze dát vzniknout tak homogennímu vesmíru?
Velká výzva: spojit části fyziky
Na konec, porozumění těmto hranicím, jak našeho vesmíru, tak černých děr, nás přivádí k hlavnímu nevyřešenému úkolu moderní fyziky: spojit obecnou relativitu, která popisuje gravitaci a jevy na velkých měřítkách, s kvantovou mechanikou, která řídí mikrosvět. Singularitě jsou body, kde se koncentrují obrovské hmotnosti v malých prostorech. Proto žádná z teorií samostatně nemůže tyto body správně popsat.
To, co se skutečně děje uvnitř černé díry nebo co se přesně stalo v prvním okamžiku big-bangu, zůstává záhadou. Až do doby, kdy nebudeme mít kompletní teorii kvantové gravitace, zůstanou tyto otázky viset ve vzduchu.
Přesto mnoho badatelů tvrdí, že zkoumání myšlenek jako je vesmír uvnitř černé díry je velmi cenné. I když nakonec nemusí být potvrzeny, mohou otevřít nové cesty výzkumu a možná i hlubší porozumění tomu, jak vesmír funguje. A možná některé z těchto zdánlivě extravagantních stop nakonec odhalí základní tajemství o našem vesmíru.
Jakákoli situace, záhada nás bude i nadále provázet pod hvězdnatými nocemi, když budeme hledět k nebi, a vyzývat nás, abychom nechali fantazii volně plynout. A možná nějaké stvoření, které se jedné letní noci na obloze noční oblohy vydá se svými rodiči, se stane vědcem, který jednou rozluští všechny tyto otázky.
