Průchod vnitřním Cauchyho horizontem masivní černé díry. Kredit: ilustrace: Andrew Hamilton / modelování na superpočítači: John Hawley.

V našem světě to obvykle chodí tak, že minulost jednoznačně determinuje budoucnost. Alespoň pokud fyzici vědí, tak od chvíle, co vznikl náš vesmír, bychom teoreticky mohli spočítat jeho budoucnost pro veškerý prostor i čas. Podle nové studie to ale nemusí být tak úplně pravda.

Peter Hintz. Kredit: UC Berkeley.

Postdok Peter Hintz z Kalifornské univerzity v Berkeley a jeho kolegové tvrdí, že u některých černých děr, za jistých okolností, neplatí pravidla deterministického vesmíru. Jestli jsou jejich výpočty správné, tak u těchto černých děr mohou případní cestovatelé přežít a dostat se do podivného nedeterministického světa. Jejich minulost bude díky zvláštní povaze těchto objektů vymazána a budou naopak mít nekonečný počet možných budoucností. Studii nedávno publikoval časopis Physical Review Letters.

Podobná tvrzení se objevovala již dříve. Fyzici je ale vždy smetli ze stolu hypotézou silné kosmické cenzury (strong cosmic censorship) Rogera Penroseho. Ta říká, že obecná teorie relativity je deterministická teorie ve stejném smyslu, jako je deterministickou teorií klasická mechanika. Klasický osud všech pozorovatelů by podle této představy měl být vždy předvídatelný z počátečních dat.

Diagram gravitačního kolapsu velké elektricky nabité hvězdy do elektricky nabité černé díry. Otazník ve fialovém poli znázorňuje oblast bláznivě nedeterministického vesmíru. Kredit: APS/Alan Stonebrake.

Silná kosmická cenzura funguje v podstatě tak, že něco strašlivého, obvykle brutální smrt v náručí drtivé gravitace, zabrání pozorovateli v přístupu do oblasti časoprostoru, kde by neměl zajištěný deterministický osud. S jistou nadsázkou řečeno, tímto způsobem se vesmír brání tomu, aby objekty měly více než jednu možnou budoucnost, jak praví dnes převládající názor fyziků.

Hintz a spol. teď ovšem přišli s tím, že v případě jistých specifických typů černých děr – ve vesmíru, který se jako ten náš rozpíná stále vyšší rychlostí – je teoreticky možné přežít přechod z deterministického vesmíru do bláznivé nedeterministické černé díry. Jak by taková existence vlastně vypadala je podle fyziků nejasné. Hintz hned také jedním dechem dodává, že jejich výsledky nezpochybňují rovnice obecné relativity. Einstein podle nich stále platí a je pevný jako skála v moři.

Gary Horowitz. Kredit: UC Santa Barbara.

Takto zvláštně by to podle badatelů mohlo probíhat například u černých děr typu Reissner-Nordström-de Sitter, což jsou hladké, nerotující černé díry s velkým elektrickým nábojem. A prý by to mohlo fungovat i u černých děr typu Kerr-Newman-de Sitter, tedy hladkých a rotujících černých děr. V těchto případech by odvážný pozorovatel mohl přežít průchod klasickým Schwarzschildovým i vnitřním Cauchyho horizontem černé díry do tajuplného nedeterministického světa. Tam by se pozorovatel mohl vyhnout centrální singularitě, pokud tam něco takového skutečně je, a žít tam pak, z našeho pohledu, navěky.

Podle Hintze je to zajímavý problém matematického rázu. Vlastně nabízí nový úhel pohledu, z něhož jsou Einsteinovy rovnice matematicky ještě zajímavější, než obvykle. Jak říká Hintz, takové věci se (zatím) dají studovat pouze matematicky. Přitom ale mají fyzikální, ba přímo filozofické důsledky. To je pro Hintze pořádná jízda.

Výsledky studie podle autorů těsně souvisejí s dramatickým selháním determinismu v konceptu obecné relativity. Prý bychom to rozhodně neměli brát na lehkou váhu, obzvláště kvůli tomu, že žijeme ve vesmíru, který se rozpíná a jeho rozpínání zrychluje. Podle fyzika Garyho Horowitze z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře jde o zatím nejlepší důkaz pro porušení principu silné kosmické cenzury v teorii gravitace a elektromagnetismu.

Video: Falling into a realistic Reissner-Nordstrom Black Hole


Video: Peter Hintz: The stability of Kerr-de Sitter black holes


Video:  Mihalis Dafermos - The stability of the Kerr Cauchy horizon


Literatura
University of California Berkeley 20. 2. 2018, Physical Review Letters 120: 031103.