Debata o nekonečnosti vesmíru

[Martin]

Ullmann V.: Černé díry
(AstroNuklFyzika / Astrofyzika web)
GRAVITACE, ČERNÉ DÍRY A FYZIKA PROSTOROČASU

Konečně jsem se dohrabal k tomuto románu. Černé díry by teoreticky mohly částečně souviset alespoň se vznikem vesmíru, protože se uvnitř chovají podobně. Vůbec mne napadla otázka, zda vesmír, který vznikl ze singularity, měl skutečně nulovou velikost, jak se někdy uvádí? Na příkladu černé díry je vidět, že ani energii/hmotu sešrotovanou na maximum/ nelze dokonale stlačit na nulový rozměr.

Zřejmě stejně jako je vesmír digiální (orbitaly nemohou být libovolně umístěné, min. změna energie objektu je daná energií částice, která změnu zajišťuje), to možná s souvisí s teplotou. Když existuje min. teplota (abs.nula), kdy vesmír může fungovat, může být i maximální teplota, která zajišťuje vznik vesmíru? Trochu nelogicky, ale vypadá to, že aby ze singularity vznikl vesmír, musí se to "něco" ochladit (protože od vzniku Velkého třesku se teplota vesmíru neustále snižuje, a naopak v černé díře se teplota s přibývaním hmoty zvyšuje). To by ale znamenalo, že singularita je tvořena maximálním množstvím energie a vesmír vznikne tam, kde jí je méně než je kritická. Kde se ale bere?

Pokud by Velký třesk fungoval opačně, tj. nejdřív se na jednom místě nahromadí energie, a když její teplota přeroste kritickou, celé se to rozpadne, pak by singularita musela být něco jako normální prostor, kde by platila gravitace.


4.5:

Tady by se dalo říci "žádné nejasnosti". 50% z toho jsem pochopil, a zbytek jde natolik mimo mě, že se o to nemá cenu pokoušet.

Stručně řečeno, černá díra je daná jen třemi parametry, a bez ohledu na to, co do ní zahučelo a zahučí (tvar, barva, složení, atd.), pouze to mírně změní tyto parametry.

Katalogizovat černé díry podle typu asi musí být docela nuda

Černá díra je vlastně takový mega atom, s tím rozdílem, že dovnitř atomu vidíme, a že všechny černé díry jsou vlastně skoro stejné.

Každopádně je na 99.9% vyloučené, aby v černé díře mohl existovat nějaký pozorovatel, nebo aby ji použil jako tunel pro cestu vesmírem.

Černé díry jsou také dobrým předpokladem, že nelze cestovat ani do minulosti, protože dokonale likvidují veškerou informaci, která do nich spadla (= o minulosti není žádný záznam vyjma toho, že "něco" bylo), a dá se předpokládat, že se vesmír jako celek bude chovat podobně.

4.6:

Černá díra nemůže pohltit některé typy objektů, například velký moment hybnosti/el.náboj v poměru ke hmotnosti objektu. To ovšem závisí na tom, jaká je černá díra nyní a zřejmě to bude souviset s rychlostí rotace blízké maximální.

Je to sice pro středoškoláka nepochopitelná matematika, ale bourá mi to zažitou představu, že černá díra "žere" všechno.

"Jestliže by C bylo v nějakém bodě (udalosti) P kladné, zůstalo by dC/dl neustále kladné a nejméně tak velké jako v bodě P, takže za konečný interval afinního parametru l by bylo dosaženo fokálního bodu, v němž by se izotropní geodetické generátory začaly protínat (§2.6). Tak by vznikly události, přes které prochází více než jeden nulový generátor, což odporuje Penroseově větě 3.1. Konvergence izotropních generátorů horizontu musí být tedy menší nebo rovna nule C ł 0 (jejich divergence musí být nezáporná)"

Mluvíme ještě vůbec Česky? Když už nic jiného, rozšířím si slovní zásobu.

Takže povrch černé díry (horizontu) se může jen zvětšovat, ne zmenšovat! V základu se nemůže rozdvojit, ani být zničena.

Z černé díry lze ale vysávat energii, a to tím, že využijete její rotace. Hodíte do ní šutr, ten se rozpadne na dva, jeden spadne do díry a ten další vyletí s větší energií, než měl původní šutr. Teď už ho jen chytit (a využít). Možná by šlo využít energii gravitačních vln, ale o tom si jakožto civilizace, která ještě ani není schopna využít energii své planety (natož hvězdy), můžeme nechat leda tak zdát.

4.7:

(mám takový pocit, že jsem to už četl)

Je tu příklad se spouštěním skříňky do černé díry, avšak nevidím na tom nic závadného z hlediska zachování energie. Na to ani nepotřebujete černou díru. Když necháte kilové závaží při "pádu" roztáčet dynamo, po dopadu na zem ho uříznete, a budete vytahovat už jen samotné lano, také k tomu nebudete potřebovat tolik energie, kolik jste získali. Ale přijdete o závaží (v případě skříňky o teplo - energii - v realitě byste přišli o onu skříňku, a popravdě, ani bych to lano už nevytahoval ).

Malou černou díru si můžete vytvořit sami (jakožto příklad - k černé díře to má samozřejmě HODNĚ daleko). Vezměte bílou (nejlépe zrcadlo) plochu, a nakreslete tam černou tečku. Máte černou díru! Samozřejmě, dokonale černou a dokonale bílou plochu se vám nikdy nepovede udělat (černá barva není dokonale černá), a vaše černá díra bude pohlcovat jen záření (v nejhorším případě jen světlo). Když jí vystavíte sluníčku, tak poznáte, jak jen blbý rozdíl v barvě dělá divy, co se týče pohlcení energie (pozor, ať se to nezdá, můžete si někdy i spálit prst!). Ve skutečnosti však vaše černá díra bude vyzařovat teplo, což skutečná černá díra (téměř) nedělá.

Odbočka: tento jev se ale dá v domácím kutilství dobře využívat ve všech oblastech, ať už jde o získávání vody ze vzduchu, větrání domu solárním komínem, nebo solární ohřev vody / vytápění bez nutnosti kupovat drahé solární panely. V určitých podmínkách lze použít i pro výrobu elektřiny (bez použití fotovoltaických článků využijte buď proudící vodu nebo vzduch k roztočení turbínky a nebo Peltierův jev pro získání napětí na koncích vodiče).

Zajímavostí černé díry je to, že když pohltí teplo větší než má ona sama, vzroste její entropie (hmotnost a velikost), přitom její teplota klesne! Otepluje se paradoxně tím víc, čím víc tepla vyzáří. Je tím ale zřejmě myšlena povrchová teplota.

Černá díra teoreticky zakončí svůj život stejně jako vznikla: namísto emitace fotonů začne emitovat i elektrony, pak i protony a neutrony, až nakonec exploduje. Čím menší černá díra je, tím víc se vypařuje.

Z definice černé díry platí, že do černé díry nelze vstoupit! Nelze si tam ani něco schovat a později vyzvednout. Je to ekvivalentní, jako kdybyste vzali hromadu potištěných papírů, spálili je ve vysoké peci, a následně si chtěli přečíst, co na nich bylo napsané. Černá díra dokonce ani neuvolňuje ty samé částice, které pohlcuje (nasypete do kafemlýnku sůl, a po většinu mletí z něj bude padat cukr, až ke konci z něj možná vypadne trochu soli - a následně vám exploduje ). Tudíž černá díra nepřispívá k recyklaci hmoty. Z většiny baryonů, co do ní spadne, udělá nezajímavé fotony. Recykluje pouze energii.

Výjimkou by mohla být superstrunová teorie.

4.8:

Celkem jasný odstavec.

Kvasary (tj. to, co vidí pozorovatel, který stojí v cestě výtrysku z černé díry) by se snad časem mohly používat třeba jako zdroje energie pro naši civilizaci. Takové akreční disky ale vytvářejí spíš staré černé díry (kdy bylo dost materiálu), a ne ty největší (ty žerou hvězdy v celku, nemají tak silné slapové síly).

Hvězdné černé díry by mohly teoreticky představovat problém pro mezi hvězdné cestování (vesmír jich může být teoreticky plný a téměř ( = šance objevení blízká nula) nijak se neprojevují).

Doplnění si znalostí o vzniku černé díry (že nevznikají jen kolapsem hvězd). O systému dvojhvězd (normal+trpaslík = supernova) jsem věděl, ale nenapadlo mne, že výsledkem je černá díra.

Není vyloučena možnost vzniku děr děr hned při vzniku vesmíru, kdy měly materiálu dost. Pro srovnání, zatímco černá díra vzniklá z hvězdy váží 2-10 Sluncí, černé díry vzniklé splynutím hvězd až 100 Sluncí a obří černé díry v centrech galaxií 10.000 Sluncí až 10.000.000.000 Sluncí (schválně to nevyadřuji zápisem 10^X, aby to mělo váhu ), černé díry vzniklé těsně po Velkém třesku mohly vážit až 1.000.000.000.000.000 Sluncí (pro srovnání, je to tolik, jako průměrná hmotnost všech hvězd v naší Galaxii krát 5000 !).

To už by muselo mít na tvorbu vesmíru nějaký vliv, ne? (akorád, že gravitační vliv díry je údajně ve vzdálenosti větší než 2M už stejný jako u obyčejné hvězdy dané hmotnosti - tudíž vysaje tak možná oblast o velikosti naší sluneční soustavy okolo sebe).

Jinak, doba vypaření díry o hmotnosti Slunce (resp. libovolné hmotnosti M, kde S je hmotnost Slunce) je (10^65)*((M/S)^3) let (za předpokladu, že nebude žrát). Pokud si to neumíte představit, tak to hrozně dlouhé číslo u předchozího odstavce je jen 10^15 !!

4.9:

Novinka: Černá díra může teoreticky vzniknout i z oblaku plynu při nízké hustotě.

Černá díra nemůže pohltit celý vesmír. Nemůže proto, že má omezený akční rádius (dosah gravitace).

Nicméně časem se naše galaxie zastaví (rotace) a pak v černé díře skončí, aniž by ta musela hnout prstem. 10^20 let ale dlouhá doba

Pro lidi, kteří se bojí uryhlovače: mikroskopické díry nemohou prakticky pohltit nic na makroúrovni. Maximálně by nám vadila jejich krátkodobá radiace (vteřina by byla pro ně věčnost).

Opět pro lidi, co se bojí jaderných zbraní. Jsou to jen srandy ve srovnání se silami ve vesmíru.

V singularitě neplatí fyzikální zákony. V černých děrách je s největší pravděpobností singularita. To ruší předpoklad standardního kosmologického modelu, podle kterého všude ve vesmíru platí stejné fyzikální zákony.

Proč to čtu nelogicky odzadu? Čtu to totiž od nejmenšího souboru po největší Stejně si myslím, že ani po dočtení tohoto článku nebudu o nic blíž pochopení vesmíru.

Jenom možná dovedu trochu zpochybnit rozpínání vesmíru. Pokud je vesmír na povrchu koule, je skutečně nekonečný. Pokud by existoval mechanismus, který by světu (fotonům) ubíral energii při cestě vakuuem (na krátké (=řádově tisíce světelných let a více) vzdálenosti neměřitelný), docházelo by k červenému posuvu vesmírem i bez urychlujícího se rozpínání.

Pokud nic nestojí mezi námi a objektem, který pozorujeme, může být u něj červený posuv malý až nulový. Pokud ale objekt, který chceme sledovat, je zastíněný něčím jiným (extrémně svítivá galaxie, hustý oblak plynu, momentálně se tam nacházející černá díra), neuvidíme jej (nebo z něj uvidíme třeba jen IR složku). Protože se ale světlo šíří vesmírem všemi směry, jeho světlo může povrch koule oběhnout třeba několikrát, než se konečně "srazí" s námi, a my tedy daný objekt vidíme nejen o dost červenější, ale dost možná také i jinde (světlo přišlo z jiného směru) než ve skutečnosti je (a vzhledem k množství galaxií asi zatím není v dnešní době nikdo schopen říct, zda náhodou galaxie, kterou vidíme jen jako IR, není náhodou ta samá, kterou vidíme i ve viditelném světle, ale na opačné straně oblohy). Dobrým příkladem jsou tryskající černé díry. Jeden pozorovatel vidí jety, další kvasar/blazar - v závislosti na pozici. Rovněž je vzít do úvahy čas. Protože kvasar může časem "vyhasnout" a pak se zase probudit, pokud k nám z 10 různých směrů dojde obraz téhož objektu v různém stádiu, nedá se poznat, že to není 10 různých černých děr. O nějakém měření vzdáleností ani nemluvě.

Alespoň něco Ale je jedno, zda je vesmír sám o sobě 3D objekt v singularitě nebo je to 3D povrch na kouli. Stále chybí definice vzniku (proč, jak - myslím prvotní impulz - pokud vesmír vznikl nutně tím, že se nahromadila energie nad kritickou mez, něco jí muselo dodávat - a tedy jí může dodávat i dnes), tak i jeho rozměrů (proč je takto velký, v čem existuje, jaký je limit velikosti).

Musíme si počkat na vylepšení teleskopů. Pokud se prokáže, že viditelný vesmír (byť už jen v IR) je mnohem větší než teoretické stáří vesmíru, mohla by teorie o zrychlujícím rozpínajícím se vesmíru padnout (samozřejmě je mi jasné, že holt někdo pro záchranu kosmologického standardního modelu navrhne, že se jednoduše vesmír rozpíná s roustoucí vzdáleností prostě kvadraticky nebo exponenciálně rychle, a tedy jeho okraje nekonečně krát převyšují rychlost světla - což samozřejmě lze, mění se jen topologie - ale pak ať mi dokáže, kde na to vesmír bere energii!).

Kromě toho, pokud jsou současná pozorování vesmíru správná, pak platí, že se všechny objekty vzdalují od všech, ale my vidíme, že se vzdalují hlavně od nás! Tudíž:

a) jsme ve středu rozpínání vesmíru, pokud už to, co vidíme, dál nepokračuje = nesmysl (že jsme ve středu rozpínání je asi tak pravděpodobné, jako že Země byla středem vesmíru)
b) vesmír je skutečně na povrchu koule - tudíž (vizuálně) nekonečný
1) koule se rozpíná (do čeho?)
2) koule se nerozpíná, ale vakkum odebírá fotonům energii (v čem existuje?)

Pokud by platil bod b2, máme dost velký problém - ve vesmíru NELZE změřit vzdálenost od objektů na základě červeného posuvu! Stejně tak nelze bez detailního pozorování zjistit počet různých objektů ve vesmíru a tedy vytvořit jeho mapu.

Tato teorie se ale téměř nepřipouští. Asi ze strachu, aby to alespoň nějak dávalo smysl Protože když někdo krade, tak musí brát drogy, na které potřebuje prachy, ABY TO DÁVALO SMYSL