декември 2, 2020

Каде оди материјата што е вшмукана во црна дупка?

Дали некогаш сте се запрашале што се случува со материјата што паѓа во црна дупка? Вие не сте единствените. Тоа е прашање што предизвика голем број парадокси. Евентуалниот одговор на тоа се обиде да го даде познатиот физичар Карло Ровели во едно поглавје од неговата последна книга.

Ровели е италијански теоретски физичар и писател кој работел во Италија, САД и од 2000 година во Франција. Работи главно во областа на квантната гравитација, и има објавено повеќе дела од областа на историјата и филозофијата на науката. Добитник е на бројни научни награди и признанија. Некои од неговите книги се преведени на десетици светски јазици. Во 2019 година, списанието „Форин полиси“ го вклучи во списокот на 100-те највлијателни мислители во светот. Пасусот во кој тој се обидува да одговори на прашањето од насловот е превземен од книгата „Има места во светот каде правилата се помалку важни од добрината“, објавена на 5 ноември во Обединетото Кралство.

Има нешто парадоксално во она што го знаеме за црните дупки. Тие денес станаа „нормални“ објекти за астрономите. Астрономите ги набљудуваат, бројат и мерат. Тие се однесуваат точно како што предвидуваше теоријата на Ајнштајн пред еден век, кога никој не ни сонуваше дека такви карактеристични објекти навистина можат да постојат. Значи, тие се под контрола. Сепак, тие сè уште остануваат крајно мистериозни. Од една страна имаме прекрасна теорија, општа релативност, спектакуларно потврдена со астрономски набудувања, што совршено го објаснува она што го гледаат астрономите: чудовишта што ги голтаат sвездите, се вртат во вртлози и произведуваат неизмерно моќни зраци и други „ѓаволи“. Универзумот е изненадувачки, шарен, полн со работи што никогаш не сме ги предвиделе или замислиле дека постојат, но кои се разбирливи. Но, од друга страна, сè уште постои едно мало прашање во кое се специјализираат децата кога возрасните премногу реагираат со ентузијазам: “Но, каде оди целиот материјал што го гледаме како паѓа во црна дупка?”

И тука работите стануваат тешки. Теоријата на Ајнштајн обезбедува прецизен и елегантен математички опис дури и на внатрешноста на црните дупки: таа укажува на патот по кој мора да се движи материјалот што паѓа во црна дупка. Материјата паѓа побрзо и побрзо додека не достигне средна точка. И тогаш … Тогаш равенките на Ајнштајн го губат секое значење. Ништо повеќе не ни кажуваат. Се чини дека се топат како снег на сонцето. Променливите стануваат бесконечни и ништо повеќе нема смисла. За жал.

Што се случува со материјата што паѓа во центарот на црната дупка? Ние не знаеме. Преку нашите телескопи ја гледаме како паѓа и ментално ја следиме нејзината траекторија се додека не стигне скоро до центарот, а потоа веќе немаме идеја што ќе се случи понатаму. Знаеме какви се црните дупки и од што се направени и надвор и внатре, но ни недостасува клучен детал: центарот. Но, тој детал во никој случај не е безначаен, бидејќи сè што паѓа внатре (и во црните дупки што ги набљудуваме на небото, нештата продолжуваат да паѓаат) завршува во центарот. Небото е полно со црни дупки каде можеме да видиме како исчезнуваат работите, но не знаеме што ќе се случи со нив.

Приодите што ги користевме за да ги истражиме одговорите на ова прашање досега беа претежно претпоставки. Можеби, на пример, материјата излегува во друг универзум. Можеби дури и нашиот сопствен универзум започна на овој начин, излегувајќи од црната дупка што се отвори во некој претходен универзум. Можеби во центарот на црната дупка сè се топи во облак на веројатност во кој просторот-времето и материјата веќе не значат ништо. Или можеби црните дупки зрачат со топлина затоа што материјата што влегува во нив мистериозно, во текот на милијарди години, се претвора во топлина. „Што се случува со материјата што паѓа во центарот на дупката? Не знаеме. Во истражувачка група со која работам во Марсеј, со колеги од Гренобл и Нијмеген во Холандија, истражуваме можност што изгледа поедноставно и поверојатно од горенаведеното: материјата забавува и застанува пред да стигне до центарот на црната дупка. Кога е најконцентрирано, се развива страшен притисок што го спречува нејзиниот конечен колапс. Слично е на „притисокот“ што спречува електроните да паднат во атоми: тоа е квантен феномен. Материјата престанува да паѓа и создава еден вид исклучително мала и екстремно густа sвезда: „ Ѕвездите на Планк“. Тогаш се случува нешто што во вакви случаи секогаш се случува: се одбива. Се одбива како топка падната на подот. Како топка, таа отскокнува по патеката на падот во спротивна насока од времето и со тоа црната дупка се трансформира (со „ефектот на тунелирање“, како што велиме во жаргон) во своја спротивност: бела дупка.

Бела дупка? Што е бела дупка? Тоа е друго решение за равенките на Ајнштајн (како црни дупки) така што во мојот универзитетски учебник пишува „во реалноста нема ништо слично“ … Тоа е област на простор во која ништо не може да влезе, но од која се појавуваат работите. Тоа е временски пресврт на црната дупка. Дупка што експлодира. Но, тогаш зошто ја гледаме материјата како паѓа во црни дупки, но не ја гледаме веднаш како се одбива и излегува? Одговорот – и ова е клучната работа во она со што се занимаваме овде – лежи во релативноста на времето. Времето не поминува насекаде со иста брзина. Сите физички појави се побавни на ниво на море отколку во планините. Времето забавува ако сум пониска, каде што гравитацијата е најинтензивна. Во рамките на црните дупки, силата на гравитацијата е исклучително силна, што резултира во силно забавување на времето. Отскокнувањето на супстанција што паѓа се случува брзо ако некој го гледа во близина, ако можеме да замислиме некој да влезе во црна дупка за да видиме како е внатре. Но, гледано однадвор, се чини дека сè забавува. Енормно бавно. Гледаме дека работите исчезнуваат многу долго и исчезнуваат од видното поле. Однадвор, сè изгледа замрзнато со милиони години – точно како ги перцепираме црните дупки што можеме да ги видиме на небото. Но, исклучително долго време не е бесконечно, и ако чекавме доволно долго, ќе гледавме како излегува материјата. Црната дупка на крајот може да биде ништо повеќе од ѕвезда што се распаѓа, а потоа отскокнува – во екстремно забавено набљдување однадвор. Ова не е можно во теоријата на Ајнштајн, сепак, од друга страна, теоријата на Ајнштајн не ги зема предвид квантните ефекти. Квантната механика дозволува материјата да избега од својата темна стапица. По колку време? По многу кратко време за материјата што паднала во црна дупка, но по исклучително долго време нас кои ја набњудуваат однадвор. Еве како би изгледала целата приказна: кога ѕвезда како Сонцето или малку поголема ќе престане да гори бидејќи го потрошила целиот водород, топлината веќе не создава доволно притисок нанадвор за да ја балансира својата тежина. Ѕвездата колабира во себе и ако е доволно тешка, создава црна дупка и паѓа во неа. Ѕвезда со големина на Сонцето или илјадници пати поголема од Земјата, би создала црна дупка со дијаметар од еден и пол километри.

Замислете дека: целото Сонце се става во обемот на еден рид. Ова се црни дупки што можеме да ги набљудуваме на небото. Материјата на ѕвездата го продолжува своето патување внатре, сè подлабоко, сè додека не достигне монструозно ниво на компресија што предизвикува да започне да отскокнува. Целата маса на ѕвездата е концентрирана во просторот на молекулата. Тука одбивната квантна сила влегува во играта, а ѕвездата веднаш се одбива и почнува да експлодира. За ѕвездата ова би биле само неколку стотинки. Но, проширувањето на времето предизвикано од огромно гравитационо поле е толку силно што, кога материјата почнува да се појавува, поминуваат десетици милијарди години во остатокот од универзумот. Дали е тоа навистина така? Не можам да кажам со сигурност. Мислам дека може да биде. Алтернативите ми изгледаат помалку веројатно. Но, би можел да погрешам. Во секој случај, обидот да се сфати овој феномен е голема радост “.

Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •