Czarne dziury
Olbrzymie, groźne i żarłoczne, o istocie niemal niemożliwej do obj?ia ludzkim umysłem. Nawet jeśli jest to umys?zawodowego fizyka czy zapalonego filozofa. Postaramy si?przyjrze? na tyle na ile potrafimy po amatorsku, tym przedziwnym tworom Kosmosu. Pragn?jednak zaznaczy? że pracy niniejszej nie należy myli?z kompetentnymi opracowaniami znawc? tematu. Wr?z przeciwnie - postawiliśmy sobie za cel przekaza?czytelnikom pewne ciekawostki i spostrzeżenia, przemieszane z podstawowymi wiadomościami o tych arcyciekawych tworach. Autor przeprasza te?asekurancko za to, że nie jest w stanie przekaza?pewnych szczegół? w spos? wystarczająco obrazowy.
Dlaczego dziury s?czarne? Przede wszystkim dlatego, i?s?niewidoczne. I w przeciwie?twie do innych niewidocznych rzeczy jakie jesteśmy w stanie sobie wyobrazi? naukowcy nie spieraj?si?co do przyczyny dla kt?ej nie możemy ich zobaczy? Te kolosalne kosmiczne odkurzacze wciągaj?bowiem nie tylko materi? ale i nawet światło. Warto zobrazowa?sobie kwesti?tego?przyciągania używając modelowej pr?kości ucieczki, to znaczy pr?kości jaka pozwoliłaby przezwycięży?przyciąganie obiektu i oddali?si?od niego. W opracowaniach podaje si?przykład czarnych dziur, z kt?ych pr?kość ucieczki wynosi 300?00 km/h, czyli tyle ile pr?kość światła. Wobec tego zwyczajnie nie mog?one by?dostrzeżone. Potężne siły, kt?e kreuj?bior?si?z niewyobrażalnie wielkiej g?tości - wi?szej nawet ni?w przypadku pulsar? [szybko wirujących gwiazd neutronowych]. Można by zastanawia?si?w takim razie skąd w og?e wiemy o istnieniu czego? czego zobaczy?si?nie da. W sukurs przychodzi tu naukowcom wyższa matematyka - czarne dziury s?lokalizowane na podstawie wylicze?ich wpływu na sąsiednie ciała niebieskie. A wpływ ten jest zaiste niemały.
Osobliwe twory jakimi s?czarne dziury budz?we współczesnym człowieku zdecydowanie negatywne skojarzenia, i to właśnie z powodu owego wpływu. Ich natura każe im wysysa?do sucha energi?gwiazd. Formułowano wr?z poglądy, że dziury wsysaj?gaz obumierających gwiazd w spos? analogiczny jaki obserwowa?można przy wypuszczaniu wody z wanny. Powstawałyby w takim wypadku kolosalne, rozgrzane wiry u obrzeży samych dziur - mierzalne ze wzgl?u na emitowane promienie rentgenowskie.
Wiemy wi? na pewno, że istniej? Skąd si?jednak bior? Natura jednak zawsze potrafi nas zaskoczy?- niemal każda czarna dziura była niegdy?gwiazd? Gwiazd? kt?a po wypaleniu swojego gazowego paliwa w reakcjach jądrowych zapada si?w siebie tak bardzo, że dąży do skupienia si?w punkcie. Fenomen ten jest z reszt?kolejn?trudn?do wyobrażenia ciekawostk? Poj?ie punktu nie bez powodu zaczerpni?o z matematyki, nie fizyki. Punkt praktycznie rzecz biorąc jest niesko?zenie mały i nie posiada żadnej masy. Niemalże nie istnieje. Do takiego stanu właśnie potrafi si?skurczy?gwiazda o odpowiednich predyspozycjach [nie każda gwiazda zostanie czarn?dziur?. Powstanie potwornie g?ty tw?, og?nie zwany "osobliwości?. Tenże zaczyna zasysa?wszystko wokół siebie. Z reszt?gwoli ścisłości wskaza?trzeba, że czarn?dziur?sta?si?może ju?gwiazda o masie dziesi?iokrotności masy Sło?a, kt?a skupi si?do obiektu o średnicy 30 km. Wspominana powyżej pr?kość ucieczki z takiej kształtującej si?dziury wyniesie właśnie pr?kość światła. Wspomina si?ponadto o możliwości zaistnienia czarnej dziury r?nie?w wyniku zapadania si?do wewnątrz siebie pewnych obszar? o bardzo dużej g?tości.
Istniej?wciąż jeszcze dyskusyjne teorie wedle kt?ych wielka czarna dziura znajduje si?w centrum każdej regularnej [posiadającej w og?e jakie?centrum] galaktyki. Uważa si?że r?nie?nasza własna galaktyka w swoim rdzeniu kryje czarn?dziur? Nie powinniśmy czu?si?jednak zagrożeni - galaktyki nie gin?tak łatwo, dziury, jeśli si?tam znajduj?- nie czyni?im szkody. Nasza galaktyka istnie?b?zie jeszcze długo po śmierci ludzkiej cywilizacji. Z reszt?Sło?e znajduje si?na głębokiej prowincji galaktycznej, wi? prawdopodobne jest, że nigdy nawet si?do centrum nie zbliżymy. Odległości s?dla nas zbyt wielkie.
Czarna dziura ma swoj?wyraźnie zaznaczon?granic? kt??zwiemy horyzontem zdarze? Jest to pas w jej obr?ie, w kt?ym uwi?ione pozostaje światło, kt?emu niewiele zabrakło do ucieczki z samej dziury. Wyst?uje wi? tam swoisty stan r?nowagi. Odrobin?bliżej - ciało zostanie wciągni?e, odrobin?dalej - b?zie mogło si?spokojnie oddali? Ciekaw?właściwości?horyzontu zdarze?jest, że w przypadku połączenia si?dw?h czarnych dziur [naukowcy zakładaj?i?jest to możliwe], powierzchnia horyzontu nowej dziury jest wi?sza, ni?sumy horyzont? dziur łączących si? Horyzont zdarze?nie jest teoretycznie rzecz biorąc czym?niezwykłym - nawet wokół Ziemi istnieje możliwy do określenia wąski pas, za kt?ym ciała b??si?ju?oddala?i nie ogarnie ich nasza rodzima grawitacja. A jednak jest co?ponurego w tym jak horyzont zdarze?stanowi granic?bez powrotu, w ko?u z każdej planety jako?wydosta?si?można - stosując odpowiedni?pr?kość. Z prac Einsteina wynika, ze poruszanie si?z pr?kości?wi?sz?ni?pr?kość światła nie jest możliwe. Wobec tego wejście do czarnej dziury jest ostateczne i nieodwołalne.
Nie spos? m?i?o czarnych dziurach bez wspomnienia naukowej tw?czości Stephena Hawkinga, kt?y wni??do prac nad tematem nie tylko dokładniejsze obliczenia i bardziej kompleksowe metody badawcze, ale przede wszystkim - powiew nowości. By wyjaśni?sens jego najważniejszego odkrycia dotyczącego czarnych dziur, wróćmy do ich istoty - przyciągania tak silnego, że zatrzymuje wszystko, nawet światło. A jednak... Dziury emituj?promieniowanie termiczne. Operacje matematyczne doprowadziły do na poz? zupełnie szalonych wniosk?, wedle kt?ych cząsteczki wpadające do czarnej dziury to tak naprawd?pary cząsteczek, z kt?ych jedna zostaje "wessana", a druga oddala si?od niej. Najprzedziwniejsza [i wcale nie fantastyczna] teoria głosi, że cząsteczka oddalająca si?to ta sama, kt?a wpadła do dziury, tyle że poruszająca si?na linii czasu w ty?.. Warto wspomnie?te?zasad?nieoznaczoności Heisenberga. Jej konstrukcja jest zbyt skomplikowana dla autora niniejszego tekstu, do czego te?przyznaje si?on bez bicia. Interesujące s?jednak jej implikacje. Zgodnie z zasad?t?kr?ko m?iąc możliwe jest w świecie przyrody wszystko. Pytanie zadawa?można jedynie o prawdopodobie?two. Emisja z czarnych dziur byłaby wiec możliwa zwyczajnie dlatego, i?nikłe prawdopodobie?two tej emisji pozwala na wydostanie si?tych niewielu cząsteczek zza horyzontu zdarze? Stosując obrazowy przykład, przytaczany w wielu opracowaniach: rzucanie piłk?w ścian?nie ma sensu, bo ta nie przeleci na drug?stron? A jednak przelecie?może, tyle tylko że nie powinno nam si?marzy? że akurat nam w ciągu całego życia si?to uda. Interesujące spojrzenie na prawa fizyki, nieprawda?
Literatura science fiction oraz filmy z tego?gatunku sugerowały czasami, i?do czarnej dziury można wejść [lub wlecie? i za jej pomoc?podróżowa? Niekt?e produkcje sugerowały nawet skrajnie opłakane skutki takiego sposobu przemieszczania si?[z pewności?opiszemy w przyszłości niekt?e z nich na łamach Epicentrum Kałuży]. Fizycy na ten temat maj?jednak zdanie odmienne. Co prawda nie wiadomo co takiego znajduje si?w czarnej dziurze i na dzie?dzisiejszy jest to dla nas wiedza tajemna, wi? teoretycznie możliwe jest r?nie?to, że można by za ich pomoc?przemieszcza?materi? Problem polega jednak na tym, że nie ma specjalnych szans, by materia ta weszła do dziury w należytym porządku. Uważa si? że przed wejściem do wn?rza [jeśli w og?e można tak to nazwa? dziury, wszelkie ciała w dowolnym stanie skupienia uległyby rozdrobnieniu i przestałyby istnie?w swojej dotychczasowej formie.
Inny problem polega na tym, że nie jesteśmy pewni jak tak naprawd?zachowuje si?czas wokół czarnej dziury. Od czas? Einsteina wiemy ju?że czas i przestrze?s?nierozerwalnie związane. Jeśli przestrze?kurczy si? to co dzieje si?z czasem? Anomalia sugerowana powyżej, związana z emisj?z czarnych dziur sugeruje, i?mog?dzia?si?rzeczy co najmniej przedziwne.
Badania prowadzone nad czarnymi dziurami b??jednak, jak myśl? dalej inspirowały tw?c? science fiction. Przede wszystkim dlatego, że nowe badania przynosz?nowe sensacyjne perspektywy. Szczeg?nie interesującym przykładem jest koncepcja wszechświat? niemowl?ych. Stephen Hawking określa je jako niewielkie fragmenty rzeczywistości, kt?e po wejściu do czarnej dziury odrywaj?si?od naszego świata. Takie fragmenty istniej? ale nie znajduj?si?nigdzie, s?poza obr?em Wszechświata. B?ąc tam staj?si?w zasadzie samowystarczalne, istniej?same dla siebie. Stamtąd [no właśnie - skąd?] mog?te?do naszego Świata wr?i? Przedziwne i nieco przerażające. A co ważniejsze - doświadczalnie niesprawdzalne.
Czarne dziury nie istniej?wiecznie. Uważa si? że ko?z?byt w wielkiej eksplozji, do kt?ej prowadzi ich stopniowe "parowanie". Badacze określaj? że takie eksplozje zdarzaj?si?niezmiernie rzadko. Tym samym byt czarnych dziur jest relatywnie długotrwały.
Wszystkie szczegóły dotyczące niesamowitych anomalii jakimi s?czarne dziury nie spos? kompleksowo ująć. Jestem z reszt?pewien, że jest to niemożliwe bez wcześniej przeprowadzonych kilkuletnich studi? z zakresu fizyki. Natomiast miło pomyśle? że w naszym własnym Świecie znajduj?si?rzeczy bardziej niesamowite od najbardziej niesamowitych baśni.
Aurot: PeeGee
Bibliografia:
Hamking S. "Czarne dziury i wszechświaty niemowl?e oraz inne eseje", Pozna?1993
Becklake S., "Budowa wszechświata", Warszawa 1991
"Larousse encyklopedia dla młodzieży", Warszawa 1991