Proč je divné, že má černá díra gravitaci
Tato gravitační singularita má být bod, do kterého je soustředěna skoro všechna hmotnost černé díry. Ovšem jestli z rovnic obecné teorie relativity vycházejí rozměry singularity nekonečně malé, pak hustota (hmoty) v ní by musela být nekonečná. Jakákoliv nekonečná hodnota v empirické vědě jako je fyzika ale není vědecká představa. Nejde totiž empiricky testovat. Nelze ověřit, že má singularita nulové tedy nekonečně malé rozměry už proto, že žádné měření délky nemůže být absolutně přesné. A pokud nezměříme přesně nulovou velikost, nelze spočíst, že je hustota nekonečná.
Kvůli tomuto nesmyslnému nekonečnu vznikla představa, že singularita sice existuje, ale je to spíše oblast extrémně koncentrované hmoty, nicméně její rozměry jsou větší než nulové. Jinak by pro ni nemohla platit ani druhá zásadní teorie moderní fyziky, kvantová mechanika. Její Heisenbergovy relace neurčitosti totiž znemožňují existenci nulové délky. K její existenci či k jejímu změření bychom potřebovali částici o nekonečném impulsu, tedy i o nekonečné energii, což je nemožné. Proto vznikly snahy vytvořit novou teorii, tzv. teorii "všeho", a to "kombinací" teorie gravitace, tedy obecné teorie relativity, a kvantové mechaniky. Je to snaha kvantovat gravitaci v podobě smyčkové kvantové gravitace nebo M-teorie, tedy dříve tzv. teorie superstrun. Obě nějakým způsobem eliminují nulové vzdálenosti a nulové rozměry.
Co ale jiná otázka? Je totiž divné, že má černá díra vůbec gravitaci. Není to úplný nesmysl? Vezměme to postupně. Prvním empirickým testem obecné teorie relativity bylo zakřivování světelných paprsků kolem Slunce. Gravitace působí na světlo tak, že zakřivuje jejich dráhu. Nebo jeho dráhu může ovlivnit i tak, že světlo dokonce zastaví. To je ostatně podstata horizontu událostí černé díry, že z ní nepustí ani světlo, které se pochopitelně pohybuje rychlostí světla.
Jenže je tu ještě něco, co se v mnohém chová přesně jako světlo. Jsou to gravitační vlny nebo obecně jakákoliv gravitační akce, změny tohoto pole (perturbace). Ty se také pohybují rychlostí světla a také se jejich dráha, třeba dráha gravitačních vln, zakřivuje kolem gravitujících objektů. Tyto vlny jsou totiž vlny prostoročasu, a ten je kolem gravitujících těles zakřiven. Toto zakřivení si můžeme představit v metafoře, jako zakřivení hladiny vody ve splavu a zrychlení jejího toku. Když do hladkého proudu splavu hodíme kámen, budou vzniklé vlnky na hladině taky zakřivené a navíc unášené proudem, podobně jako jsou gravitací objekty unášeny směrem k černé díře. Fotony a gravitační vlny, když jsou unášeny gravitačním polem, tedy v něm stoupají nebo klesají v gravitačním poli, ztrácejí či získávají energii. Když stoupají, ztrácí ji, když klesají, pak získávají.
Přitom nejde jen o gravitační vlny, ale jakýkoliv gravitační vliv, jakákoliv gravitační akce, jak jsme už uvedli. Klasicky se to ukazuje na představě, že když by náhle zmizelo Slunce, Země by kolem něj přestala obíhat a letěla by rovně až za nějakých 7 minut, protože je od Slunce vzdálena nějakých 7 světelných minut.
Máme tedy dvě věci, na jejichž pohyb působí zakřivený prostoročas, neboli gravitace, stejně. Obě se pohybují rychlostí světla, obě stejně zakřivují svou dráhu kolem gravitujících těles. Dá se tedy předpokládat jejich stejné chování také kolem horizontu černé díry. A když tento horizont zpod sebe nepustí ven světlo, neměl by pustit ani gravitační vlny a obecně jakýkoliv gravitační vliv. Černá díra by pak neměla mít gravitaci, neměla by vůbec existovat.
Fyzika tu tvrdí, že ven z černé díry se nedostane jen změna gravitačního pole, třeba gravitační vlny, ale pole samotné tam je. (Stejně jako ven zasahuje pole elektromagnetické, ale jeho změny, tedy fotony, nikoliv.) Vypadá to jako dobré vysvětlení, když si představíme onu analogii hladkého proudu splavu a to, a že do něj hodíme kámen. Když mají vlnky jdoucí proti proudu menší rychlost než proud, nedostanou se proti proudu (na rozdíl od rychlejších lososů opouštějících proud). U této metafory pak ale vznikne otázka, jestli je opravdu zdrojem proudu splavu to místo, kam ten proud dopadne? Ale černá díra by měla být zdrojem gravitace, ne? Zdroj je druh počátku kauzálního působení.
Samozřejmě, že takové metaforické uvažování může být zavádějící a rovnice popisují situaci lépe. Například říkají, že jakýkoliv posun hmoty uvnitř černé díry se nijak neprojeví na jejím horizontu událostí, prostě, že se žádná gravitační akce nedostane zevnitř ven. Ale jak pak může onen vnitřek zakřivovat prostoročas nad horizontem? Spíše jako by to vypadalo podle oné "splavové" analogie, že zdroj je někde jinde. U toho splavu to není vodní tok či nějaký vodní objekt, který způsobuje proud vody. Je to vnější působení, gravitační síla. Pak by mohla být oním motorem, který pohání gravitaci třeba temná energie nebo něco jiného možná mimo náš 4D vesmír..
Černá díra je v podezření, že by možná neměla mít gravitaci. Přesto ji ale má a tak trochu není jasné proč. Že by gravitace nemusela být jen v našem vesmíru, že by mohla být vícerozměrná, navrhuje i zmíněná M-teorie, která se tím snaží vysvětlit také slabost gravitace v našem vesmíru. Tuto slabost např. ve srovnání s elektromagnetickou interakcí, která je základem pevnosti těles kolem nás, si lze ukázat názorně. Když hodíte vajíčko z 10.patra, nabírá kinetickou energii pod vlivem gravitace v průběhu asi 30 metrů. Ovšem elektromagnetickou silou, tedy pevností chodníku, je tento pohyb zastaven "okamžitě". Tedy elektromagnetická síla eliminuje na milimetru působení gravitace po dráze 30 metrů.
---------------------
Chcete-li pouvažovat nad dalšími tajemnostmi kolem černých děr, můžete zkusit:
Je horizont černé díry jen iluze?Mohou být černé díry průsvitné?Zvuková černá díra
Jan Fikáček
Fake news o historii vztahu Izrael-Palestina
To hlavní z historie oblasti najdete v minulém blogu, který překvapivě zařadila do „Zaujalo nás“ redakce blogů iDnes. Dnes uvedeme na pravou míru některé pomýlené pověsti o této oblasti a nahradíme je historickými fakty.
Jan Fikáček
Proč jsou izraelská média daleko méně proizraelská než česká?
A nejde jen o izraelská média. USA jsou přece dlouholetý a věrný spojenec Izraele, ale ani ony nestojí teď vždy na straně Izraele. Proč? Proč se snaží válečné tažení Izraele brzdit a volají po příměří?
Jan Fikáček
Tak přece má foton hmotnost!?
Fyzika je úžasná věda, která proměnila celou naši civilizaci. Stačí vzpomenout třeba jen elektřinu bez níž by nebyly počítače, mobily, TV, osvětlení našich bytů atd. Ovšem výjimečně se v ní objeví i dost iracionální tvrzení.
Jan Fikáček
Solvay institut - Einstein, Schrödinger, Planck, Heisenberg, Bohr atd.
Od roku 1911 se konají Solvayovské konference, kterých se ve dvacátých letech účastnili dnes nejslavnější fyzici jako Einstein, Planck, Bohr, Heisenberg. Tyto konference jsou známé hromadnými fotografiemi nejslavnějších fyziků.
Jan Fikáček
Nahraďte svou ženu a děti umělou trpělivostí (inteligencí?)!
Tak jo, uznávám, že ženu a děti nelze umělou inteligencí nahradit ve většině případů, ale v jednom by to asi šlo, ne? :)
Další články autora |
Nahá umělkyně za zvuků techna házela před dětmi hlínou. Už to řeší policie
Policie prošetřuje vystoupení, ke kterému došlo na Akademii výtvarných umění (AVU). Umělkyně a...
Stovky amerických obrněnců se v řádu dnů nepozorovaně přemístily do Česka
Několik set vozidel americké armády včetně obrněnců Bradley nebo transportérů M113 se objevilo ve...
Přes Česko přešly bouřky s krupobitím. Dálnici D1 pokrylo bahno a větve
Do Česka přišly přívalové deště, na některých místech padaly i kroupy. Hasiči hlásili desítky...
Německo je otřeseno. Přišel brutální útok na politika, pak následoval další
Na lídra kandidátky německé sociální demokracie (SPD) v Sasku do evropských voleb Matthiase Eckeho...
Vyváděla strašné věci. Zahradil označil Jourovou za nejhorší z eurokomisařů
Premium Když Česko vstoupilo 1. května do Evropské unie, byl tam matador ODS Jan Zahradil kooptován...
Kácíš? Pak sázej či plať. Novela zákona zpřísní podmínky kácení stromů
Premium Pokuta až milion pro jednotlivce, až dvacet milionů pro firmu. Tedy desetkrát víc než nyní. Takové...
Padlého rudoarmějce oplakali u Rudolfina. Jenže ho zabili sami Sověti
Seriál Je to snad nejslavnější fotografie z květnového osvobození Prahy a dlouho se věřilo, že Georgij...
Princezna z Kremlu. Touha po diamantech se stala Brežněvově dceři osudnou
Premium Letos uplynulo 95 let od narození Galiny Leonidovny, dcery sovětského generálního tajemníka Leonida...
U Strakonic se srazilo šest aut. Silnici na Písek zavřeli, zasahoval i vrtulník
Na silnici I/4 u Strakonic se stala hromadná nehoda. Podle informací hasičů se srazilo šest aut,...
Rozdáváme kojenecké mléko Hipp ZDARMA
HiPP rozšiřuje své portfolio kojeneckého mléka o nový typ obalu. Novinka přichází ve formě HiPP COMBIOTIK® v plechové dóze, 800 g, která nabízí...
- Počet článků 311
- Celková karma 29,36
- Průměrná čtenost 3139x
Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jfikacek@gmail.com
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány. P.S.: Osobně útočné a odborně velmi nekvalitní komentáře, zejména velmi dlouhé, budou mazány.