by Carlo Rovelli

w tym, co wiemy o czarnych dziurach, jest coś paradoksalnego. Stały się one teraz „normalnymi” obiektami dla astronomów. Astronomowie je obserwują, liczą i mierzą. Zachowują się dokładnie tak, jak przewidywała teoria Einsteina sto lat temu, kiedy nikt nie śnił, że takie osobliwe obiekty mogą rzeczywiście istnieć. Więc są pod kontrolą. I nadal pozostają całkowicie tajemnicze.

z jednej strony mamy piękną teorię, ogólną teorię względności, potwierdzoną w spektakularny sposób obserwacjami astronomicznymi, która doskonale odpowiada na to, co widzą astronomowie: te potwory, które połykają Gwiazdy, obracają się w Wirach i wytwarzają niezwykle potężne promienie i inne diabelstwo. Wszechświat jest zaskakujący, różnorodny, pełen rzeczy, których nigdy nie przewidzieliśmy ani nie wyobrażaliśmy sobie istnienia, ale zrozumiały. Z drugiej strony, jest jeszcze małe pytanie, w którym dzieci się specjalizują, gdy dorośli są nadmiernie entuzjastyczni: „ale dokąd zmierza cały materiał, który widzimy wpadając do czarnej dziury?”

i tu wszystko staje się trudne. Teoria Einsteina zapewnia precyzyjny i elegancki matematyczny opis nawet wnętrza czarnych dziur: wskazuje drogę, którą musi podążać materiał wpadający do czarnej dziury. Materia opada coraz szybciej, aż dotrze do punktu centralnego. A potem równania Einsteina tracą sens. Już nic nam nie mówią. Wydają się topić jak śnieg w słońcu. Zmienne stają się nieskończone i nic nie ma sensu. AUĆ.

Co się dzieje z materią, która wpada do środka dziury? Nie wiemy.

przez nasze teleskopy widzimy, jak spada, i mentalnie podążamy za jego trajektorią, aż dotrze prawie do centrum, a potem nie mamy wiedzy o tym, co będzie dalej. Wiemy, z czego składają się czarne dziury, zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz, ale brakuje kluczowego detalu: środka. Ale nie jest to mało znaczący szczegół, ponieważ wszystko, co spada (i do czarnych dziur, które obserwujemy na niebie, rzeczy nadal spadają), kończy się w centrum. Niebo jest pełne czarnych dziur, w których widzimy Znikające rzeczy … ale nie wiemy, co się z nimi dzieje.

drogi podjęte w celu znalezienia odpowiedzi na to pytanie były do tej pory niebezpieczne. Być może, na przykład, Materia wyłania się w innym wszechświecie? Być może nawet nasz własny wszechświat zaczął się w ten sposób, wyłaniając się, choć czarna dziura otworzyła się w poprzedniej? Być może w centrum czarnej dziury wszystko topi się w chmurze prawdopodobieństwa, gdzie czasoprzestrzeń i Materia już nic nie znaczą? A może czarne dziury napromieniowują ciepło, ponieważ materia, która do nich wchodzi, w tajemniczy sposób przekształca się, w ciągu miliardów lat, w ciepło.

„Co się dzieje z materią wpadającą do środka dziury? Nie wiemy ”

w grupie badawczej, z którą pracuję w Marsylii, wraz z kolegami z Grenoble i Nijmegen w Holandii, badamy możliwość, która wydaje nam się prostsza i bardziej prawdopodobna: Materia spowalnia i zatrzymuje się, zanim dotrze do centrum. Kiedy jest najbardziej skoncentrowany, rozwija się ogromne ciśnienie, które zapobiega jego ostatecznemu upadkowi. Jest to podobne do „ciśnienia”, które zapobiega wpadaniu elektronów w Atomy: jest to zjawisko kwantowe. Materia przestaje opadać i formuje rodzaj niezwykle małej i niezwykle gęstej Gwiazdy: „Gwiazda Plancka”. Wtedy dzieje się coś, co zawsze ma znaczenie w takich przypadkach: odbija się.

odbija się jak piłka upuszczona na podłogę. Podobnie jak piłka odbija się wzdłuż trajektorii upadku, w czasowym rewersie, i w ten sposób czarna dziura przekształca się (przez „efekt tunelu”, jak mówimy w żargonie) w swoją przeciwną: białą dziurę.

biała dziura? Co to jest biała dziura? Jest to kolejne rozwiązanie równań Einsteina (jak czarne dziury), o którym mój podręcznik uniwersytecki mówi, że „nie ma czegoś takiego w prawdziwym świecie”… jest to obszar przestrzeni, do którego nic nie może wejść, ale z którego rzeczy się wyłaniają. To jest odwrócenie czasu czarnej dziury. Dziura, która eksploduje.

ale dlaczego widzimy materię wpadającą do czarnych dziur, ale nie widzimy jej natychmiast odbijającej się z powrotem? Odpowiedź – i to jest kluczowy punkt w tym, z czym mamy do czynienia-leży w względności czasu. Czas nie płynie wszędzie z taką samą prędkością. Wszystkie zjawiska fizyczne są wolniejsze na poziomie morza niż w górach. Czas zwalnia, jeśli jestem niżej, gdzie grawitacja jest najbardziej intensywna. Wewnątrz czarnych dziur siła grawitacji jest niezwykle silna, w wyniku czego następuje gwałtowne spowolnienie czasu. Odbicie spadającej materii dzieje się szybko, jeśli widzi ją ktoś w pobliżu, jeśli możemy sobie wyobrazić kogoś, kto zapuszcza się do czarnej dziury, aby zobaczyć, jak to jest w środku. Ale widziane z zewnątrz, wszystko wydaje się być spowolnione. Ogromnie zwolnione. Widzimy, jak rzeczy znikają i znikają z widoku na bardzo długi czas. Widziane z zewnątrz wszystko wygląda na zamrożone przez miliony lat-dokładnie tak, jak postrzegamy czarne dziury, które widzimy na niebie.

ale bardzo długi czas nie jest czasem nieskończonym i gdybyśmy czekali wystarczająco długo, zobaczylibyśmy, jak sprawa wyjdzie na jaw. Czarna dziura to być może nie więcej niż gwiazda, która zapada się, a następnie odbija – w ekstremalnym zwolnionym tempie, gdy widzi się ją z zewnątrz.

nie jest to możliwe w teorii Einsteina, ale wtedy teoria Einsteina nie bierze pod uwagę efektów kwantowych. Mechanika kwantowa pozwala materii uciec z ciemnej pułapki.

Po jakim czasie? Po bardzo krĂłtkim czasie dla materii ktĂłra wpadĺ 'a do czarnej dziury, jednak po niezwykle dĹ’ ugim dla tych z nas obserwujÄ … cych jÄ … z zewnÄ … trz.

oto cała historia: kiedy gwiazda taka jak słońce, lub nieco większa, przestaje palić, ponieważ zużyła cały swój Wodór, ciepło nie wytwarza już ciśnienia wystarczającego do zrównoważenia jej masy. Gwiazda zapada się na siebie, a jeśli jest wystarczająco ciężka, tworzy czarną dziurę i wpada do niej. Gwiazda o wymiarach słońca, czyli tysiące razy większa od Ziemi, wytworzyłaby czarną dziurę o średnicy półtora kilometra.

wyobraź sobie: całe słońce zawarte w objętości Podgórza. Są to czarne dziury, które możemy obserwować na niebie. Materia Gwiazdy kontynuuje swój bieg wewnątrz, idąc coraz głębiej, aż osiągnie potworny poziom kompresji, który powoduje jej odbicie. Cała masa gwiazdy jest skupiona w przestrzeni cząsteczki. Tutaj odpychająca Siła kwantowa wkracza, a gwiazda natychmiast odbija się i zaczyna eksplodować. Dla Gwiazdy upłynęło zaledwie kilka setnych sekundy. Ale dylatacja czasu spowodowana przez ogromne pole grawitacyjne jest tak bardzo silna, że kiedy Materia zaczyna się ponownie pojawiać, w pozostałej części wszechświata upłynęły dziesiątki miliardów lat.

czy tak naprawdę jest? Nie wiem na pewno. Myślę, że może być. Alternatywy wydają mi się mniej wiarygodne. Ale mogę się mylić. Próbowanie tego rozgryźć to jednak wielka radość.

w kolejnym fragmencie, „Kopernik i Bolonia”, Rovelli pisze o wartości edukacji uniwersyteckiej

…znalazłem też coś innego w Bolonii, kiedy studiowałem tam w latach siedemdziesiątych: spotkanie z duchem mojego pokolenia, pokolenia, które chciało wszystko zmienić, które marzyło o wymyślaniu nowych sposobów myślenia, wspólnego życia i miłości. Uniwersytet był przez kilka miesięcy okupowany przez zaangażowanych politycznie studentów. Związałem się z przyjaciółmi Radia Alice, niezależnej stacji radiowej, która stała się głosem studenckiej rewolty.

w domach, które dzieliliśmy, karmiliśmy młodzieńcze marzenie o rozpoczęciu od zera, o przerobieniu świata od zera, o przekształceniu go w coś innego i bardziej sprawiedliwego. Dość naiwny sen, bez wątpienia, zawsze przeznaczony do zetknięcia się z inercją codzienności; zawsze narażony na wielkie rozczarowanie. Ale był to ten sam sen, który Kopernik napotkał we Włoszech na początku renesansu. Marzenie nie tylko Leonarda i Einsteina, ale także Robespierre ’ a, Gandhiego i Washingtona: marzenia absolutne, które często katapultują nas o ścianę, często mylnie kierowane – ale bez których nie mielibyśmy nic z tego, co jest najlepsze w dzisiejszym świecie.

„czarna dziura to być może nie więcej niż gwiazda, która zapada się i odbija w ekstremalnie zwolnionym tempie”

co może nam teraz zaoferować Uniwersytet? Może zaoferować te same bogactwa, które Kopernik znalazł: nagromadzona wiedza o przeszłości, wraz z wyzwalającą ideą, że wiedza może zostać przekształcona i przekształcić się.

to, jak sądzę, jest prawdziwe znaczenie Uniwersytetu. Jest to skarbnica w ktĂłrej ludzka wiedza jest czÄ ™ sto chroniona, dostarcza ona ĺľywioĺ 'a, od ktĂłrego zaleĺľy wszystko co znamy na Ĺ” wiecie, oraz wszystko co chcemy uczynić. Ale jest to również miejsce, w którym pielęgnowane są marzenia: gdzie mamy młodzieńczą odwagę kwestionować tę wiedzę, aby iść naprzód, aby zmienić świat.

te fragmenty pochodzą z książki There Are Places In The World Where Rules Are Less Important Than Kindness, wydanej przez Allen Lane 5 listopada w Wielkiej Brytanii. Recenzja znajduje się na odwrocie

Kup książkę z Amazon*

teraz zobacz Carlo Rovelli mówi o naturze czasu w naszej serii science talks na YouTube