Czarne Dziury i Czasoprzestrzeń

[Lach Pustelnik]

Czarne dziury. Mam na myśli i zamierzam pisać o tych obiektach kosmicznych, które powstają w wyniku zapadania się ogromnych ilości materii pod wpływem grawitacji. Ci, którzy mają pojęcie o fizyce czarnych dziur, o procesach związanych z ich powstawaniem oraz fascynują  ich te oszałamiające, trudne – a właściwie niemożliwe - do wyobrażenia twory, może poczytają dalej. Pozostałym odradzam, będzie to dla nich niezrozumiały bełkot, albowiem nie zamierzam zaczynać od początku.

 

Zaczynam od momentu, kiedy ta czarna dziura już się ukształtowała i wsysa w siebie wszystko co ją otacza, a właściwie to wszystko, co zbliży się do niej na graniczną odległość zwaną horyzontem zdarzeń. Jedni fizycy uznają ten sferyczny obszar za twór czysto matematyczny, czyli miejsce w przestrzeni mające tę właściwość, że przepływ wszelkiej informacji odbywa się w jednym kierunku – ku środkowi owej sfery zwanej osobliwością. Wszystko, czyli nawet promień światła, który przekroczy ową granicę, jest skazany na zagładę. Wcześniej czy później – zależnie od odległości powierzchni horyzontu zdarzeń od środka sfery którą wyznacza, zakończy swe istnienie w osobliwości. Nikt do tej pory nie potrafił stworzyć sensownej teorii co dalej się dzieje. Bo przecież dziać się musi, materia nie znika ot tak, bowiem czarna dziura wciąż reaguje grawitacyjnie z innymi masywnymi obiektami, zakrzywia czasoprzestrzeń i czyni to tym skuteczniej im więcej masy w nią wpadnie. Czyli ta masa gdzieś tam zostaje, ale jaką przybiera postać, tego właśnie nie wie nikt.

Zatem do rzeczy: z tymi, którzy wiedzą o czym piszę, chciałbym podzielić się pewnym spostrzeżeniem, które – jak mi się wydaje – formuję ja, po raz pierwszy. Być może ktoś kiedyś już to zrobił w podobny sposób, ale nic mi o tym nie wiadomo.  A, z czystej ciekawości i fascynacji, sporo lektur na ten temat przeczytałem i równie sporo wykładów najwybitniejszych fizyków obejrzałem. W telewizorze, na YouTube, w takich programach jak World Science Festival, Closer to Truth, oraz niezależnych panelach dyskusyjnych regularnie odbywanych na amerykańskich uniwersytetach. Właściwie powinienem użyć słowa „głównie”, bo czasem coś się trafia dobrego z innych przodujących w rozwoju nauki krajach. Niemniej zdecydowania najwięcej jest tych z USA.

 

Oto moje spostrzeżenie: Czarna dziura wsysa nie tylko materię, ale samą czasoprzestrzeń również.

 

Kiedy jakiś fizyk wyjaśnia dlaczego światło nie może wydostać się poza horyzont zdarzeń, to można sobie wyobrazić, że tam, wewnątrz sfery, światło sobie pędzi w różnych kierunkach, promienie przecinają się chcąc polecieć gdzieś przed siebie, ale grawitacja zawraca je w momencie, gdy dolatują do horyzontu zdarzeń i zwyczajnie zawraca. To absolutnie nie ma sensu, ale tak właśnie część wykładowców czy uczestników paneli to przedstawia. Co więcej, opowiadają o zjawisku tzw. spagetyzacji, która ma być spowodowana rosnącą gwałtownie siłą grawitacji w miarę zbliżania się obiektu – najczęściej jest  nim jakiś nieszczęsny astronauta o imieniu Bob - do horyzontu zdarzeń. To akurat ma sens, jeśli siłą grawitacji jest tak potężna i rośnie wręcz wykładniczo w pobliżu horyzontu zdarzeń, to na głowę Boba – załóżmy że wpada nogami do przodu – działa o wiele mniejsza siła niż na jego nogi. Ta różnica rośnie i tylko rośnie, co prowadzi do rozciągnięcia Boba w nitkę przypominającą spaghetti właśnie. Ba, dalej, już poza horyzontem zdarzeń, przy zbliżaniu się do osobliwości, rozerwaniu ulegają nawet pojedyncze atomy jego ciała. Ale na tym etapie jest mu zapewne już wszystko jedno.

A co się dzieje z promieniem światła wpadającym do czarnej dziury? Czy on też ulega spagetyzacji? Okazuje się, że tak. Obserwator z zewnątrz obserwuje to jako przesunięcie ku czerwieni. Co więcej, dla obserwatora zewnętrznego, promień światła który osiągnął horyzont zdarzeń zatrzymuje się na jego powierzchni, czas przestaje płynąć i stąd po prostu znika.

 

Nie znalazłem nigdzie wyjaśnienia, w jaki sposób ów zewnętrzny obserwator mógłby obserwować oddalający się od niego promień światła? To trochę tak, jakby można było widzieć strumień światła z latarki trzymanej w ręku i skierowanej ku czarnemu niebu. Jasne, jakąś tam smugę zwykle widać, ale jest to światło które zawraca do naszych oczu po odbiciu się od cząsteczek pyłu, pary wodnej itp. unoszących się w atmosferze. Większość ucieka od nas i nigdy nie wraca. W warunkach próżni i braku pyłu kosmicznego, nie sposób obserwować wpadających do czarnej dziury promieni światła. Ot co.

 

Ale rzecz najważniejsza, ta która skłoniła mnie do wypowiedzenia się w tym temacie. Otóż – i niech mnie ktoś poprawi, jeśli źle myślę – wraz z materią czarna dziura wsysa w siebie czasoprzestrzeń samą w sobie. Czasoprzestrzeń możemy tutaj wyobrazić sobie jako środowisko w którym porusza się nie tylko światło, ale także wszelka materia. Ta żywa też, czyli, między innymi ja i wy. Wszyscy, nie tylko czytający ten wywód.

 

Czasoprzestrzeń nie może istnieć sama w sobie, aby ją zdefiniować i aby miała sens istnienia musi zawierać materię oraz energię, co właściwie na jedno wychodzi. Jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że materia ma masę, a ta jest równoważna energii zgodnie z E=mc2. Proste.

 

Teraz spójrzmy na rzeczy w następujący sposób: czarna dziura zasysa materię. Materia ciągnie za sobą czasoprzestrzeń, w której porusza się światło. Światło możemy sobie wyobrażać jako wiązkę cząsteczek zwanych fotonami. Poruszają się one zawsze ze stałą szybkością względem obserwatora, bez względu na to, czy on też się porusza, przyśpiesza, fika koziołki czy tym podobnie. To jest faktem. Zatem światło wpadające do czarnej dziury nie przyśpiesza, bo nie może. Ale część fotonów może odbijać się od cząsteczek materii, tak jak światło latarki od cząsteczek kurzu w atmosferze, i zawracać do oczu obserwatora. I faktem jest, że widzi on, że światło staje się coraz bardziej czerwone. ale dlaczego, skoro porusza się ze stałą prędkością zawsze, bez względu na to co robi obserwator? Skąd bierze się przesunięcie ku podczerwieni?

 

Otóż bierze się ono stąd, że przyśpiesza wciągana czasoprzestrzeń, a ta jest środowiskiem w którym porusza się światło. To trochę tak, jakby wyobrazić sobie fotony jako małe kijanki pływające w wodzie. Woda to ich czasoprzestrzeń. Poruszają się w niej – przyjmijmy – zawsze ze stałą prędkością. Nagle ta woda zostanie wciągana przez wir do czarnej dziury. Kijanki w zasadzie tego nie odczuwają, ale dla zewnętrznego obserwatora  odległość między nimi gwałtownie rośnie, a rosnąca odległość między fotonami tłumaczy rosnącą odległość między szczytami fal które one reprezentują – i vice versa. Zatem rośnie długość fali świetlnej, a w momencie, kiedy prędkość zasysania czasoprzestrzeni osiąga c, światło (kijanki) nie ma szans zawrócić pod prąd. Gdyby chciało, utkwiło by w miejscu, czyli zatrzymałby się sam czas. Proste?

 

A spagetyzacja Boba? Można by ją wytłumaczyć inaczej. Bowiem jeśli czarna dziura jest duża, ogromna, powiedzmy taka, że zmieściłby się w niej cały układ słoneczny ( w takim przypadku horyzont zdarzeń jest niemal płaski a różnica siły grawitacji działającej na głowę i nogi nie jest znacząca,) i zasysa materię na swoich biegunach to tworzy się tam wir, czasoprzestrzeń ulega kompresji przy przejściu przez wąskie gardło, Bob zostaje ściśnięty jak w lejku, skutkiem czego się wydłuża i tam gdzie lejek się kończy , wychodzi z niego cienka nitka atomów które kiedyś tworzyły, wzięte do kupy,  Boba. Dalszy ciąg wydarzeń, aż do momentu osiągnięcia osobliwości, już znamy.

Jak Wam się to podoba? Mnie osobiście oświeciło i kombinuję, co zrobić z tym dalej. Skrobnąłem w tym temacie do pewnego polskiego fizyka wypowiadającego się w ramach programu „Zapytaj fizyka” i otrzymałem odpowiedź guru pełną bełkotu na który już nie odpisałem. Przymierzam się wysłać emaila do Susskinda, zobaczymy co on na to odpowie? W końcu był niezłym hydraulikiem i koncepcję z wodą wciąganą do czarnej dziury on wymyślił. Tyle, że u niego był to wodospad a w miejsce kijanek pływały ryby. Ja zastąpiłem wodę czasoprzestrzenią i wtedy dopiero doznałem oświecenia. Czego i Wam życzę! LP

 

 

 

 

Zaloguj się, aby zobaczyć zawartość.

Edytowane 16 Marca 2021 przez Lach Pustelnik
poprawiono (wyświetl historię edycji)

[iwonaroma]

No Lachu :) jestem pod wrażeniem. Myślałam, że Ty tylko potrafisz pisać wielce osobliwe wiersze (np.o dziewkach nietkniętych ;)), które zasysają na horyzoncie zdarzeń ;)

Ale na poważnie, ja laik kompletny przeczytałam z zainteresowaniem. Masz dar jasnego i dowcipnego przekazywania wiedzy :)

Gdzieś czytałam ( ale dawno, nie pamiętam kto gdzie i dlaczego ;)) że jednak światło ma możliwość wydostania się z czarnej dziury (jej drugą stroną) ale po baaaaardzo długim czasie. To by korelowało ze  zjawiskami np. psychologicznymi (wychodzenie z ciężkiej depresji po długim czasie) lub nawet tanatologicznymi (uwalnianie się duszy/światła  po zapadnięciu się materii ciała człowieka podczas jego śmierci).

Co do Twoich prób nawiązania kontaktu z zawodowymi naukowcami to jestem sceptyczna :( Myślisz, że oni słuchają poetów?...  

 

 

Edytowane 16 Marca 2021 przez iwonaroma
Literówki (wyświetl historię edycji)

[Lach Pustelnik]

Iwonko, ogromnie mi miło, że znalazłaś się w chwalebnym gronie tych, którzy poza poezją i niektórą prozą interesują takie tematy. Krótko mówiąc - albo raczej pisząc - mam sporo takich tekstów, moją równorzędną - poza pisaniem - pasją jest kosmologia, fizyka i filozofia w zakresie popularnonaukowym. Dożyłem wspaniałych czasów, gdzie z każdego miejsca na ziemi - a zatem i z mojego salonu - mogę wysłuchiwać wykładów najpotężniejszych umysłów naszych czasów w ramach takich platform jak World Science Festiwal, Closer to Truth, czy tym podobnych. Polecam serdecznie!

 

Co do światła i czarnych dziur - niestety, nie opuszcza ono wnętrza czarnych dziur, raz przekroczywszy horyzont zdarzeń już się nie wydostaje. Natomiast wydostaje się coś takiego jak INFORMACJA w postaci promieniowania Hawkinga. Innymi słowy po wielu, wielu miliardach miliardów miliardów lat każda czarna dziura wyparuje i ślad po niej zaniknie, ale informacja jaka do niej wpadła nie zginie, ale wróci do zewnętrznego świata pod postacią owego promieniowania. Polecam świetną książkę Susskinda " Bitwa o Czarne Dziury". Ma 500 stron i nadaje się doskonale do poduszki, po dwóch, trzech stronach zasypiałem pełen nowej-starej wiedzy i w tej roli spełnia się przez dobrych kilka miesięcy!

 

Naukowcy - niektórzy - jak najbardziej słuchają poetów, ba, często sami piszą wiersze, zwłaszcza matematycy, fizycy, filozofowie. Doskonały przykład to autor Alicji Z Krainy Czarów, Lewisa Carrolla (pseudonim Charlesa Lutwidge’a Dodgsona). Jeden z najwybitniejszych fizyków 20 w niejaki Feynman był niezwykle rozrywkowym gościem, ćpał, brał udział w orgiach, grał na bongosach, budował bombę atomową, i dokonał mnóstwa innych niezwykłych rzeczy... 

 

Okazuje się, naukowcy światowej klasy chętnie rozmawiają z laikami i odpowiadają na ich pytania. Inna sprawa czy robią to osobiście, czy ich liczni doktoranci...:))) ??? Ale jakie to ma znaczenie, ważne że odpowiadają i nie jest to bełkot jaki nieraz zwrotnie otrzymywałem od polskich profesorów:))

[iwonaroma]

Nie wydostaje się światło? No nie wiem, nie wiem... czy naukowcy tak długo czekali, by to sprawdzić ;) czy to rozważania czysto teoretyczne?

Ale informacja w jakim sensie? Bo, że promieniowanie, to rozumiem.

Dzięki za namiary, czytać nie będę, aż taką fanką nie jestem ;) Wystarczy mi, jak coś mimochodem wpadnie do mojej głowy :)

[Lach Pustelnik]

Ano nie wydostaje się. Dlatego są czarne, bo ich nie widać:). Ale że są, to pewne, bo już udało się zrobić zdjęcie takiej dziury w otoczce gorącego gazu pochłanianego przez nią 

Zaloguj się, aby zobaczyć zawartość.

Z informacją chodzi z grubsza o to, że nie znika. To jedno z najbardziej elementarnych praw fizyki, podobnie jak prawo zachowania energii. Nie istnieje definicja informacji, podobnie jak nie istnieje definicja świadomości. To jedne z najbardziej pierwotnych pojęć, niedefiniowalne. Ale w informatyce informacja jest wyrażana za pomocą bitów, albo stanów zero-jedynkowych. Na przykład 0 oznacza, że czegoś nie ma, a 1 oznacza, że coś jest. W obu przypadkach jest to informacja zapisana przy pomocy cyfr. W odniesieniu do czarnych dziur informacją jest wszystko co zostanie przez nią pochłonięte ale też to, jak to owo coś wyglądało, z czego było zbudowane itp. Na pewnym etapie życia Hawking twierdził, że taka informacja ginie raz na zawsze po wchłonięciu przez czarną dziurę, a Susskind upierał się, że jednak zostaje zachowana i z czasem nawet powraca do świata zewnętrznego, właśnie za pośrednictwem promieniowania Hawkinga. Po chyba niemal 10 latach Hawking przyznał rację Susskindowi i ten, ucieszony bardzo, napisał o tym książkę:).

Sorry, rozpisałem się, ale uwielbiam takie tematy:). pozdro, LP

[iwonaroma]

No to jesteśmy w domu :) Jeśli wychodzi informacja o wszystkim co do czarnej dziury wpada... wszystko to jest do odtworzenia :) Łącznie ze światłem :) Czyli, można rzec, czarna dziura nie unicestwia tylko transformuje :) 

[Lach Pustelnik]

Najpierw podskoczyłem z radości! Świetnie to ujęłaś, transformuje, super. Ale po chwili przyszło mi do głowy, że maszynka do mielenia mięsa też go nie unicestwia, ale tylko transformuje...:( Czy po przemieleniu można by mnie jeszcze odtworzyć? hmmm... Tak czy owak, gratuluję Ci błyskotliwości umysłu. To  rzadkość na tych forach:)

[iwonaroma]

No tak... maszynka do mięsa ... ;) obrazowo :)

Poza tym czy odtworzony egzemplarz z informacji to oryginał? Czy kopia ... Nie pytam Ciebie, tylko siebie :)

Moja błyskotliwość jest iluzoryczna :) Laik po prostu nie ma żadnych oporów wynikających z posiadanej wiedzy, ponieważ jej nie ma :) dlatego może zabłysnąć ;)

 

[Lach Pustelnik]

Dopóki działa zasada nieoznaczoności Heisenberga - a to znowu podstawowa zasada w teorii kwantowej - odtworzenie czegokolwiek tak, by było identyczne, czy też tożsame z pierwowzorem jest niemożliwe. Po prostu trzeba by cofnąć cały Wszechświat do momentu kiedy ów pierwowzór istniał. Żeby z kolei tego dokonać, należałoby działać na zewnątrz Wszechświata, nie od środka:). Co więcej, Wszechświat się rozszerza, i to nie jest teoria ale fakt. Z każdą chwilą jest inny. Nie ma powrotu do tego co było, ot co. Natomiast - być może - świadomość jest poza czasem. Wtedy faktycznie nie byłoby się czym przejmować. Film się kończy, urywa,,,, zaczyna następny...:)

[iwonaroma]

Zaloguj się, aby zobaczyć zawartość.

 

W sumie to dobrze, że nie ma ścisłej powtarzalności w żywym, bo to by było nudne. Kopie tylko w świecie martych :)