Strana 28
28 VĚDA
vě v roce 1970, kdy Hawking
svůj paradox zformuloval.“
Ze života hvězd
Když mladá hvězda, jako je
naše Slunce, přemění vše-
chen svůj vodík na helium,
„nafoukne“ se a stane se
červeným obrem. Je-li hvěz-
da spíš menší, po čase se
promění, když vychladne,
z červeného obra v bílého
trpaslíka. Pokud je ale hvěz-
da hodně hmotná, vznik-
ne explodující supernova.
Z té se posléze stane buď
extrémně hustá neutrono-
Vědci z týmu profesora
Xaviera Calmeta
z Univerzity v Sussexu
říkají, že se jim
povedlo vysvětlit
jeden ze základních
paradoxů kosmologie,
který jako první
definoval profesor
Stephen Hawking.
Podle takzvaného
Hawkingova paradoxu
se totiž černé díry
chovají tak, že
ukazují na nesoulad
dvou základních
teorií, na nichž je
postavena moderní
fyzika a vesmírná
věda: obecné teorie
relativity a kvantové
mechaniky.
LUCIE TOMANOVÁ
spolupracovnice Týdeníku FORUM
Černé díry jsou, zjednodu-
šeně řečeno, mrtvé hvězdy,
které byly natolik hmotné,
že vlastní vahou zkolabovaly
do objektu s gravitací tak sil-
nou, že se nic nemůže dostat
ven, ani světlo. Stephen
Hawking prokázal, že něja-
ké záření přesto z černých
děr vychází a že i ony se tak
postupně nepatrně zmenšu-
jí, toto záření ovšem neobsa-
huje žádnou informaci. Jen-
že podle kvantové mechani-
ky žádná informace nemů-
že jen tak zmizet. „My jsme
problém vyřešili. Dle našich
výpočtů mají totiž černé díry
‚kvantové vlasy‘, které pře-
ce jen nějakou informa-
ci obsahují,“ řekl BBC profe-
sor Xavier Calmet. „Mimo-
chodem, narodil jsem se prá-
Černé díry
jsou vesmírná
tělesa, která
vznikají
kolapsem
velkých hvězd.
Jejich gravitace
je tak silná,
že z nich
nemůže nic
uniknout, ani
světlo. „Povrch“
černé díry se
nazývá horizont
událostí
a označuje
hranici, zpoza
které už pro
hmotu nebo
záření není
návratu.
Existují dva
druhy černých
děr: menší,
o hmotnosti
desítek
hvězd jako je
Slunce, které
se vyskytují
na různých
místech
Mléčné dráhy,
a pak jsou tu
supermasivní
černé díry o
hmotnosti
stovek tisíc až
miliard Sluncí,
které tvoří jádra
všech galaxií,
včetně té naší.
Einsteinova
teorie
relativity říká,
že ve vesmíru
je konstantní
pouze rychlost
světla, kdežto
čas a prostor
jsou relativní
a dohromady
tvoří takzvaný
časoprostor.
Gravitační síla
vzniká jeho
zakřivením.
Všechna tělesa
jej zakřivují
a černé díry
nejvíc.
Hawkingův
informační
paradox říká,
že z černých
děr záření sice
vychází, ale
neobsahuje
žádnou
informaci.
lí, na moři vlny, Slunce má
zase sluneční erupce a skvr-
ny, na to jsme zvyklí. Černé
díry jsou ale zcela beztvaré.
A když fyzici říkají, že čer-
né díry nemají vlasy, tak tím
myslí právě toto. Hvězda,
ze které černá díra vznik-
ne, má nějaké vlastnosti.
Když se ale promění v čer-
nou díru, veškeré vlastnos-
ti se zredukují na pouhá tři
čísla: hmotnost, spin (směr
rotace) a náboj. Nic víc se
nedozvím. Dle tzv. bezvlasé-
ho teorému ani nemohu od
sebe vzájemně odlišit dvě
vá hvězda (asi tak hustá,
jako kdybyste všechny lidi
na Zemi nacpali do kost-
ky cukru), anebo se všechna
masa zhroutí vlastní hmot-
ností do jednoho bodu, čímž
vznikne černá díra. V oko-
lí bodu je tak silné gravitač-
ní pole, že nic, ani světlo,
nemůže z této oblasti unik-
nout a my se nemůžeme
dozvědět, co se tam nachází.
Hranice, zpoza které už není
návratu, se nazývá horizont
událostí. Nemůžeme se tedy
nijak dozvědět, co je uvnitř.
„Na Zemi jsou hory a údo-
černé díry, pokud by měly
všechna tato tři čísla stejná.
Nemají zkrátka vlasy, nejsou
kudrnaté, blonďaté, a tak…“
vysvětluje Dr. Constantinos
Skordis z Fyzikálního ústa-
vu AV ČR, který se zabývá
studiem Einsteinovy obecné
relativity.
Záření černých děr
„Hawking studoval kvan-
tovou teorii v blízkosti čer-
ných děr a zjistil, že není
úplně pravda, že z černých
děr nic neunikne, ale že čer-
né díry se pomalu vypařují.
Černé díry mají vlasy
Pomůže nový objev kvantových vlasů černých děr vědcům vhledání teorie všeho?
FOTO: NASA
Takže když teoreticky počká-
te dost dlouho, černá díra se
celá nakonec promění v ra-
diaci,“ vysvětluje Dr. Joris
Raeymaekers, rovněž z Fyzi-
kálního ústavu AV ČR., kte-
rý se věnuje právě kvanto-
vým jevům.
Takzvané Hawkingo-
vo záření zřejmě vzni-
ká následujícím způso-
bem: Na okraji černých děr,
na samém horizontu udá-
lostí, mohou vznikat části-
ce hmoty a antihmoty, které
zase hned zaniknou, jakmi-
le se spolu spojí. To se ostat-
ně děje průběžně v celém
vesmíru. „Občas ale jedna
z páru částic spadne do čer-
né díry, zatímco druhá odle-
tí pryč. Někdy se to povede
částici hmoty, jindy zase čás-
tici antihmoty. Většinou jsou
to fotony, ale mohou to být
také elektrony nebo pozit-
rony, protony a antiproto-
ny.“ říká Dr. Constantinos
Skordis.
Informační paradox
„Jenže záření, které z černé
díry vychází, nenese žádnou
informaci o tom, co je uvnitř
černé díry, co do ní spad-
lo a z čeho se skládá. A tohle
je onen známý Hawkin-
gův informační paradox,“
vysvětluje Joris Raeymae-
kers. „Když hodím do černé
díry knížku, nezjistím měře-
ním radiace, která vychá-
zí, jaká to byla kniha, i když
teoreticky by to možné být