Majú takú silnú gravitáciu, že z jej vplyvu nedokáže uniknúť nič – ani samotné svetlo – a všetky informácie by sa v nej teda mali navždy strácať. Pre laika na prvý pohľad obyčajné tvrdenie však pre súčasnú vedu predstavuje veľký problém.

Názov „čierna diera“ vymyslel pred viac ako 50 rokmi americký fyzik John Wheeler a chcel tým poukázať na to, že o oblasti čiernej diery za takzvaným horizontom udalostí nedokážeme povedať absolútne nič. Čierne diery totiž obklopuje myslená hranica nazývaná horizont udalostí, pri ktorej sa úniková rýchlosť telesa či akéhokoľvek kúsku hmoty rovná rýchlosti svetla, čo znamená, že nič, čo sa dostane za túto hranicu, už nedokáže z vplyvu čiernej diery uniknúť a je navždy stratené. Horizont udalostí je teda akýmsi miestom, odkiaľ už niet návratu.

Stratené by zároveň boli aj všetky informácie a vlastnosti toho, čo čierna diera pohltila. Kvantová mechanika, ktorá skúma svet častíc menších ako atóm, však tvrdí, že informácie musia zostať za akýchkoľvek okolností zachované a nemôžu sa len tak stratiť, ako to v prípade čiernych dier predpovedá Einsteinova všeobecná teória relativity.

Ako spojiť dve teórie?
Oba koncepty sú vedecky potvrdené a ich platnosť dokázali mnohé vedecké štúdie. V niektorých prípadoch si však navzájom odporujú, čo je problém, keďže opisujú rovnakú fyziku, len z iných pohľadov a na iných úrovniach. Navzájom protichodné veci tvrdia aj v prípade strácania, respektíve zachovania informácií pri prechode cez horizont udalostí: informácie zaniknú (teória relativity) a informácie zostanú zachované (kvantová mechanika).

Uspokojivé vysvetlenie tohto paradoxu, s ktorým by sa stotožnila celá vedecká komunita a ktoré by bolo možné aj nejakým spôsobom dokázať, zatiaľ chýba. Riešením by mohla byť napríklad nová „vyššia“ teória, ktorá by svet okolo nás opisovala ešte na hlbšej úrovni a tým by dokázala zjednotiť oba spomínané koncepty (najčastejšie sa v tomto smere zrejme spomína teória strún). Niektorí poprední teoretickí fyzici sa zameriavajú na vyriešenie informačného paradoxu čiernych dier s tým, že to môže byť celkom inak, ako sme si doposiaľ mysleli. Snažia sa prísť s takým vysvetlením, ktoré by neodporovalo teórii relativity a ani kvantovej mechanike.

Foto: pixabay,com

Metafora o holograme
Veľký záujem u odbornej i laickej verejnosti vzbudil tzv. holografický princíp, pretože ponúka nevšedné, ba až bizarné zdôvodnenie. Zjednodušene, podľa neho sa informácie v čiernej diere v skutočnosti nestrácajú, lebo vnútro čiernej diery má obklopovať dvojrozmerná sféra, prirovnávaná napríklad k tenkej škrupine. Na nej sú zaznamenané všetky informácie o tom, čo sa nachádza vo vnútri samotnej čiernej diery. Keďže to do určitej miery pripomína princíp hologramu, teda znázornenie trojrozmerného objektu na dvojrozmerný nosič tak, aby zostala zachovaná pôvodná trojrozmernosť objektov, dostala táto teória práve toto pomenovanie. S hologramami sa bežne stretávame napríklad pri ochranných prvkoch bankoviek. Veľký záujem vzbudil holografický princíp zrejme aj vďaka tomu, že množstvo ľudí si hologram spája s vytváraním niečoho, čo v skutočnosti neexistuje, s akousi umelo vytvorenou virtuálnou realitou či simuláciou. „Nám ľuďom sa ťažko chápu pravidlá kvantového sveta či viacerých dimenzií, keďže s tým nemáme žiadne praktické skúsenosti. Preto je najlepším spôsobom, ako o tom hovoriť, používanie rôznych analógií a metafor k veciam z nášho bežného života. Aj holografický princíp je takouto metaforou. Prirovnanie k hologramu nie je celkom presné a precízne, ale je pomerne blízko k podstate veci. Je však za tým obrovské množstvo matematiky, ktorú nie je možné tak jednoducho vysvetliť,“ povedal pre The Good Stuff Leonard Susskind, profesor teoretickej fyziky na Stanfordovej univerzite a jeden z tvorcov holografického princípu.

Čo ak sa to týka aj nás?
Pri práci na tejto teórii prišli Susskind a jeho ďalší kolegovia, predovšetkým Gerard ´t Hooft, na to, že holografický princíp je možné aplikovať aj na viac ako len na čierne diery, o ktorých sa predpokladá, že sa nachádzajú uprostred každej galaxie. „Horizont čiernej diery je ako starý fotografický film a všetko, čo padá dovnútra, vytvára na tomto filme odtlačok. Keď sme si potom uvedomili, že to, čo je vo vnútri čiernej diery, je akousi projekciou horizontu udalostí, začali sme chápať, že táto idea môže byť viac všeobecná a netýka sa len čiernych dier. Teda trojrozmernosť celého priestoru je projekciou veľmi vzdialeného horizontu, ktorý nás obklopuje. A kým predtým išlo o horizont udalostí jednej čiernej diery, teraz ide o horizont udalostí celého nášho vesmíru. V tomto prípade namiesto toho, aby sme sa ako pri čiernej diere na vec pozerali zvonku, sme naopak pod horizontom udalostí. Dalo by sa povedať, že my všetci, čo sme tu „vo vnútri“, sme projekciou veci podobnej fotografickému filmu, ktorá sa nachádza na hraniciach vesmíru,“ dodáva Susskind.

Vo vesmíre ešte ostaneme:

Čo všetko musíte zvládnuť, ak sa chcete stať astronautom?
Cesta na Mesiac … bude stáť miliardy dolárov
Hor sa na Mars! Červená planéta stále láka