Mýlili sme sa, červie diery sú čímsi úplne iným. Menia aj vznik vesmíru

Červie diery patria k najikonickejším predstavám modernej fyziky. V populárnej kultúre sa z nich stali kozmické skratky umožňujúce presun medzi vzdialenými kútmi vesmíru či dokonca cestovanie časom. Najnovšie teoretické práce však naznačujú, že táto predstava je v rozpore s pôvodným fyzikálnym významom konceptu, z ktorého červie diery vyrástli. Namiesto exotických tunelov by mohli predstavovať hlboký matematický opis samotnej povahy času, píše Interesting Engineering.

Kľúčom k pochopeniu je čas

Korene tohto problému siahajú do roku 1935, keď sa Albert Einstein a Nathan Rosen snažili vyriešiť zásadnú nekonzistenciu medzi opisom gravitácie a správaním elementárnych častíc. Nešlo im o vytvorenie priechodu priestorom, ale o odstránenie singularít v rovniciach všeobecnej teórie relativity. Výsledkom bol matematický most spájajúci dva úplne symetrické časopriestory. Tento objekt mal čisto formálny charakter a slúžil na to, aby fyzikálne rovnice zostali dobre definované.

Až neskôr sa tento Einsteinov Rosenov most začal interpretovať ako červia diera v dnešnom zmysle slova. Teoretici si ho začali predstavovať ako tunel medzi vzdialenými oblasťami vesmíru. Problémom je, že podrobná analýza ukázala jeho nestabilitu. V rámci klasickej relativity sa takáto štruktúra uzavrie prakticky okamžite a neumožní prechod ani svetlu. Z fyzikálneho hľadiska ide o nepozorovateľný a neprechodný objekt.

Nový výskum tvrdí, že kľúčom k pochopeniu tohto konceptu nie je priestor, ale čas. Základné rovnice fyziky sú do veľkej miery symetrické voči obratu času. Ak sa v nich zamení smer časovej osi, ich platnosť zostáva zachovaná. V bežnom svete túto symetriu nevnímame, pretože makroskopické procesy sa riadia rastom entropie a majú jasne definovaný smer od minulosti k budúcnosti.

V extrémnych podmienkach, aké panujú v blízkosti čiernych dier alebo v najrannejších okamihoch existencie vesmíru, však tento zjednodušený pohľad prestáva stačiť. Kvantová teória naznačuje, že úplný opis reality musí zahŕňať dva navzájom zrkadlové časové vývoje. Jeden zodpovedá svetu, ktorý pozorujeme, druhý predstavuje jeho časovo obrátený ekvivalent. Einsteinov Rosenov most v tomto novom výklade neprepája vzdialené miesta, ale tieto dva protichodné smery plynutia času.

3d illustration abstract fire wormhole with flash

Vznik vesmíru úplne inak

Takéto chápanie má zásadný dopad na dlhoročný problém informačného paradoxu čiernych dier. Podľa Hawkingových výpočtov čierne diery vyžarujú tepelné žiarenie a môžu sa úplne vypariť. Ak by informácia o hmote, ktorá do nich spadla, skutočne zanikla, porušilo by to základný princíp kvantovej mechaniky o zachovaní informácie. V novom rámci sa informácia nestráca. Pokračuje vo vývoji v časovo obrátenej časti kvantového stavu, ktorá je pre nás neprístupná. Z nášho pohľadu zmizne, no na fundamentálnej úrovni zostáva zachovaná.

Ešte odvážnejšie dôsledky sa objavujú v kozmológii. Ak je čas na najhlbšej úrovni symetrický, potom veľký tresk nemusí byť absolútnym začiatkom všetkého. Mohol byť prechodom medzi zmršťujúcim sa a rozpínajúcim sa vesmírom, pričom každý z nich má opačný smer času. Náš vesmír by v takomto scenári mohol vzniknúť ako následok kolapsu v staršom kozmickom stave, kde kvantové efekty zabránili vzniku nekonečnej hustoty a namiesto singularity nastal odraz.

Niektoré objekty z obdobia pred týmto prechodom by teoreticky mohli prežiť aj do dnešného vesmíru. Malé čierne diery vzniknuté v raných fázach kozmického vývoja sa už dlhšie skúmajú ako možní kandidáti na časť temnej hmoty. Takéto úvahy sú však zatiaľ na hranici teórie a čakajú na experimentálne alebo observačné potvrdenie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky