Hawkingove zákony musia po 50 rokoch prepísať. Fyzici vyriešili veľkú záhadu vesmíru
Predstav si, že by si chcel opísať správanie variacej sa vody v hrnci pomocou rovníc, ktoré počítajú len s absolútne pokojnou hladinou. Presne s takýmto problémom zápasili astrofyzici desiatky rokov. Hawkingove zákony mechaniky čiernych dier boli sformulované pre objekty v stave rovnováhy. Realita vo vesmíre je však úplne iná – čierne diery neustále rastú, pohlcujú hmotu, zrážajú sa a pomaly sa vyparujú.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneTento nesúlad medzi teóriou a dynamickou realitou sa rozhodol vyriešiť tím vedcov z Pennsylvánskej štátnej univerzity (Penn State). Ich výskum prináša revolučný pohľad na termodynamiku týchto vesmírnych monštier. Podobne ako nedávny fyzikálny prielom v prenose tepla, ktorý posunul limity pozemských technológií, aj táto nová kozmická teória odkrýva hlbšie fyzikálne pravidlá, tentoraz na škále celého vesmíru.
Ako vyplynulo z najnovších zistení uverejnených vo vedeckom časopise Physical Review Letters, vedcom sa podarilo predefinovať pojem entropie čiernej diery tak, aby fungoval aj v chaotických, neustále sa meniacich podmienkach. Tento krok by mohol dramaticky spresniť spôsob, akým interpretujeme dáta z gravitačných vĺn a ako vnímame samotný zrod a zánik týchto záhadných objektov.
Prečo Hawkingov model potreboval modernizáciu
Keď Stephen Hawking v 70. rokoch minulého storočia prišiel s myšlienkou, že čierne diery majú entropiu a teplotu, vyvolalo to senzáciu. Dovtedy sa predpokladalo, že čierne diery majú nekonečnú entropiu, keďže do nich nevidíme, a nulovú teplotu, pretože z nich nič neuniká. Hawking však pomocou kvantovej mechaniky dokázal, že čierne diery môžu vyžarovať častice, čo dnes poznáme ako Hawkingovo žiarenie.
Hawking navrhol, že veľkosť horizontu udalostí čiernej diery – teda tej pomyselnej hranice, odkiaľ niet návratu – je priamo úmerná jej entropii. Problém je v tom, že tieto analógie fungujú iba vtedy, ak je čierna diera v úplnom pokoji. V dynamickom vesmíre sa však horizonty udalostí neustále menia.
Čo je ešte horšie, ich vlastnosti sú podľa tradičnej teórie závislé od toho, čo sa stane v ďalekej budúcnosti. To znamená, že na výpočet stavu čiernej diery v prítomnosti by si potreboval poznať jej definitívny osud, čo je z hľadiska lokálnej fyziky nepoužiteľné. Ak chceme pochopiť zrážky čiernych dier, potrebovali sme niečo lepšie.
Riešením je dynamický horizont
Tím pod vedením profesora Abhaya Ashtekara prišiel s elegantným riešením. Tradičný horizont udalostí nahradili takzvaným „dynamickým horizontom“. Tento koncept sa doteraz využíval najmä v počítačových simuláciách, no chýbalo mu pevné teoretické ukotvenie v zákonoch termodynamiky.
Na rozdiel od horizontu udalostí je dynamický horizont definovaný výhradne vlastnosťami čiernej diery v konkrétnom časovom okamihu. Netreba tak predpovedať budúcnosť ani čakať, kým sa celý systém upokojí. Vedcom sa vďaka tomu podarilo prepojiť entropiu s rotáciou a energiou čiernej diery v reálnom čase.

Tento nový matematický aparát úspešne rozširuje prvý a druhý termodynamický zákon aj na čierne diery, ktoré sú ďaleko od stavu rovnováhy. Pre teoretickú fyziku to znamená obrovský krok vpred, ktorý prekonáva obmedzenia paradigmy používanej dlhých päťdesiat rokov.
Pohľad do budúcna a nová éra astrofyziky
Praktické dôsledky tejto práce sú obrovské. Novú teóriu môžeme okamžite začať aplikovať na analýzu dát z detektorov gravitačných vĺn, ako sú LIGO, Virgo či KAGRA. Tieto prístroje pravidelne zaznamenávajú gigantické kozmické kolízie, pri ktorých sa spájajú dve čierne diery do jednej. Počas tohto procesu prebiehajú extrémne dynamické zmeny, ktoré stará Hawkingovo fyzika nedokázala uspokojivo opísať.
Nová metóda merania entropie nám navyše pomôže lepšie pochopiť proces vyparovania čiernych dier v kvantovej teórii, čo je svätý grál modernej fyziky snažiacej sa spojiť Einsteinovu teóriu relativity s mikrosvetom kvánt.
Tento objav opäť dokazuje, že ani tie najuznávanejšie fyzikálne teórie nie sú nedotknuteľné. Stephen Hawking položil geniálne základy, no až s nástupom moderných pozorovacích technológií dokážeme jeho myšlienky dotiahnuť do detailov, ktoré zodpovedajú skutočnému, dynamickému vesmíru. Sledujeme zrod novej éry astrofyziky, v ktorej čierne diery prestávajú byť len matematickými hádankami a stávajú sa laboratóriami pre testovanie samotných základov našej reality.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Vedci sa roky nevedeli zhodnúť. Záhadné magnetické anomálie na Slnku nakoniec vyriešila sonda

Musk chystá nového mobilného operátora. Starlink za kľúčové frekvencie zaplatí 8 miliárd dolárov

Kvantové počítače zlomili kľúčový rekord. Nové spojenie zvládne vyše 1 000 previazaní za sekundu

Vedci našli pod vodou záhadné mesto, ktoré môže mať až 40 000 rokov. Prepíše dejiny ľudstva

Zo Slovenska rastie globálny biotech hráč. Jeho technológia môže zmeniť liečbu rakoviny
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Pokuta až 9 958 eur za „záhradkársku chybu“ na vlastnom pozemku. Jeden detail rozhodne, či potrebuješ povolenie
PREMIUMŠéf ZVS Holding Krchňavý: Kapacity, ktoré dnes budujeme, zostanú na Slovensku desaťročia

El Niño dosiahol odchýlku až +3,9 °C. Cez polárny vír môže zasiahnuť aj slovenskú zimu

Nápoj za 4 eurá sa vypredal za pár dní. Obsahuje jedno z najdrahších korení sveta, má zlepšovať náladu

Finančná správa otvára atraktívne pozície: Hľadajú kontrolórov, zarobiť môžeš cez 1 500 € v čistom a s príplatkami
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Slováci si na steny montujú energetické pasce. Za toto hrozí pokuta až do výšky 20 000 eur
- Na Slovensku práve spustili novú službu. Zadarmo ponúka viac ako tisíc filmov a seriálov
- Skylink na Slovensku končí. Nahradí ho známa značka, diváci dostanú nové TV stanice
- Kultové sci-fi sa vráti a čoskoro bude online. Všetky časti dorazia naraz
- BYD pošle do Európy auto s „božím okom“. Európska konkurencia nič také nemá
-
- Najväčšia zbrojovka sveta ukázala odpoveď na hypersonické zbrane. Dostanú ju Patrioty
- Prekvapivá krajina má obrovský záujem o slovenské zbrane. Kúpia pokročilé systémy za milióny eur
- Preletí 14 000 km a unesie jadrové bomby, premeniť ho chcú na ultimátnu zbraň
- Po 40 rokoch sa vrátili do zlatej bane a našli jackpot. Kritický materiál dostanú zbrane budúcnosti
- Ázijská mocnosť spustila na vodu 3 000-tonovú ponorku novej generácie. Má netradičný pohon
-
- Skylink na Slovensku končí. Nahradí ho známa značka, diváci dostanú nové TV stanice
- Prekvapivá krajina má obrovský záujem o slovenské zbrane. Kúpia pokročilé systémy za milióny eur
- Automobilky majú veľkú dilemu: Kia povedala pravdu o EV, ktorú Brusel nechce počuť
- Slováci si na steny montujú energetické pasce. Za toto hrozí pokuta až do výšky 20 000 eur
- Predbehla Netflix a rastie ďalej. Slovenská streamovacia služba prilákala 800-tisíc divákov
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Pokuta až 9 958 eur za „záhradkársku chybu“ na vlastnom pozemku. Jeden detail rozhodne, či potrebuješ povolenie
PREMIUMŠéf ZVS Holding Krchňavý: Kapacity, ktoré dnes budujeme, zostanú na Slovensku desaťročia

El Niño dosiahol odchýlku až +3,9 °C. Cez polárny vír môže zasiahnuť aj slovenskú zimu

Nápoj za 4 eurá sa vypredal za pár dní. Obsahuje jedno z najdrahších korení sveta, má zlepšovať náladu

