Witajcie!
Zapewne zdziwił Was tytuł. Miał zadziałać na zasadzie odruchu Pawłowa - rafaello - wywołać cieknącą ślinkę, ale zamiast niego schrupiemy dziś białą dziurę. Czym jest, czy w ogóle jest, i przede wszystkim - z czym się to je (dziurę, bo do tego, jak jeść rafaello, nie trzeba znać fizyki ;))? Wyjaśnię poniżej, gdy tylko wrócę ze sklepu. Sam sobie narobiłem apetytu ;)
1. Biała dziura - chwila, a gdzie czarna?!
Czym jest czarna dziura, nie muszę chyba nikomu tłumaczyć. Wie o niej wszystko każdy przedszkolak, ba, nawet dzieci w żłobku robią już do mamy oczka, które przypominają dwa czarne guziczki wtedy, gdy chcą pokemona ze sklepu ;) O czarnych dziurach pisałem trochę w poście #2 - tym o gwiazdach neutronowych: #2 Gwiazdy Neutronowe czyli młodsze siostry czarnych dziur.
Informacje zawarte w powyższym poście zupełnie nam wystarczą, bo o czarnych dziurach można przeczytać prawie wszystko na przepastnych cyberautostradach Internetu.
2. Narodziny białych dziur... na białym papierze.
Teoria względności Einsteina z początku XX wieku przewidziała istnienie czarnych dziur, po czym, jak na zawołanie, bo tylko kilkadziesiąt lat później, wykryto je za pomocą teleskopów. Jednak fizycy są z natury sprytni i często szukają dziury (tym razem białej) w całym. W 1964 astrofizyk zza Buga - Igor Novikov - zaproponował dość niecodzienny pomysł rozwiązania równań wielkiego A.Einsteina. Wykorzystał fakt, że równania teorii są odwracalne w czasie - posiadają tzw. odbicie T. Jej równania można rozwiązać i uzyskać wymierne wyniki nawet wtedy, gdy... odwrócimy bieg czasu. A to przecież takie proste... na szczęście tylko dla matematyków ;) Jakby wyglądały ulice? Ministerstwo Głupich Kroków byłoby przy tym kaszką z mlekiem. Ale do rzeczy.
Abrakadabra, strzałka czasu odwrócona! Biała dziura to po prostu jej czekoladowa siostra z czasem puszczonym wstecz. Dodatkowo, naukowcy zajmujący się na co dzień, tak jak niektórzy z nas mieszają herbatę, matematyką czarnych dziur, bawią się w różne symulacje. A to wyłączą prąd, a to pomalują ją na różowo, a to dorysują wąsy... A poważnie - zabierają im ładunki bądź wyłączają rotację, lub, i to jest nasz przypadek, obniżają masę osobliwości grawitacyjnej do zera. Wtedy powstaje biała dziura. Jest ona koncepcją, czysto teoretycznym mirażem (prawie, ale o tym w dalszej części programu), ale - bardzo nęcącym dla matematycznych zboczeńców ;) Trzeba jednak podkreślić, że rozwiązania równań dla białych dziur są hipotetyczne, ponieważ opisują Wszechświat składający się jedynie z czarnych dziur, białych dziur oraz tuneli czasoprzestrzennych - bez materii, promieniowania i energii.
Ale co wiemy o tych wyimaginowanych dziwadłach?
Ale co wiemy o tych wyimaginowanych dziwadłach?
3. Biała dziura w praniu, czyli 'Kurde, dlaczego nie wyjąłem rafaello z kieszeni spodni...'
Czarna dziura jest odwrotnością białej dziury. Biała damulka wypycha materię na zewnątrz, zamiast ją wciągać! Nie działa jak kosmiczny odkurzacz, tylko jak kosmiczna plujka. Trochę materii tu, trochę tam... Jest jakby złośliwą siostrą dziury czarnej, bo gdy tamta wsysa, białaska puszcza kosmicznego pawia ;) Ale nie od dziś wiadomo, że tak jest zawsze między rodzeństwem ;) Do białej dziury nie da się wejść, można z niej tylko wyjść. Istnieje tak długo, dopóki poza horyzont zdarzeń nie dostanie się materia. Wystarczy jeden atom wodoru, jedna kuleczka i bum! Nastąpiłby kolaps do czarnej dziury. Białe dziury, gdyby istniały, byłyby bardzo niestabilne. Egzystowałyby tylko przez niewielką liczbę sekund po czym przeistoczyłyby się w swoją czarną odpowiedniczkę.
Dlaczego prawa fizyki tak bardzo nie lubią białych dziur? Dlaczego?! O, bezlitosne, cóżem ja wam uczyniła? Czyżby kosmiczny rasizm? ;) Białe dziury, gdyby istniały, musiałyby stać w sprzeczności z drugą zasadą termodynamiki. To nie takie trudne, jak Wam się wydaje, już objaśniam.
4. Dlaczego fizyka nie lubi Białych Dziur?
Pojęcie entropii jest Wam na pewno znane z lekcji muzyki i techniki. Nie? Udowodnię, że tak ;) Wyobraźmy sobie pianino. Każdy je widział na muzyce... 1-0 dla mnie. A teraz... Bierzemy młotek i rozwalamy to pianino na drzazgi. Każdy widział młotek na technice. I już po Was ;)
A teraz entropia. Mamy dwie sytuacje - pianino w całości i po ataku ucznia, który dostał pałę za śpiewanie Bogurodzicy. Wszedł w nocy do szkoły, ukradł młotek z pracowni techniki... Nieważne. Pianino i sterta wiórów. Entropia to stopień nieuporządkowania układu. A raczej - w jak wielu różnych stanach mogą znajdować się cząstki w układzie w danym momencie. Siekamy pianino na plasterki i entropia rośnie, bo trociny mogą znajdować się w o wiele większej liczbie konfiguracji niż samo pianino. De facto, entropia zawsze rośnie, albo pozostaje stała. To właśnie druga zasada termodynamiki. I tak jest w całym Wszechświecie, przynajmniej takim, jakim go znamy obecnie. A biała dziura plwa na te wszystkie entropie i termodynamiki. W teorii - kosmiczne rafaello zmniejszałoby ją. A tego zabraniają nam obecne prawa fizyki. Olaboga, i co teraz? Co wyście stworzyli, matematycy?! Czarne dziury robią wszystko, jak należy - rąbią na kawałki, w zasadzie na atomy całe gwiazdy, wciągając je, powiększają entropię jak fiza nakazuje. A biała? Szkoda słów. Kosmiczna czarna owca wcale nie jest czarna.
A teraz entropia. Mamy dwie sytuacje - pianino w całości i po ataku ucznia, który dostał pałę za śpiewanie Bogurodzicy. Wszedł w nocy do szkoły, ukradł młotek z pracowni techniki... Nieważne. Pianino i sterta wiórów. Entropia to stopień nieuporządkowania układu. A raczej - w jak wielu różnych stanach mogą znajdować się cząstki w układzie w danym momencie. Siekamy pianino na plasterki i entropia rośnie, bo trociny mogą znajdować się w o wiele większej liczbie konfiguracji niż samo pianino. De facto, entropia zawsze rośnie, albo pozostaje stała. To właśnie druga zasada termodynamiki. I tak jest w całym Wszechświecie, przynajmniej takim, jakim go znamy obecnie. A biała dziura plwa na te wszystkie entropie i termodynamiki. W teorii - kosmiczne rafaello zmniejszałoby ją. A tego zabraniają nam obecne prawa fizyki. Olaboga, i co teraz? Co wyście stworzyli, matematycy?! Czarne dziury robią wszystko, jak należy - rąbią na kawałki, w zasadzie na atomy całe gwiazdy, wciągając je, powiększają entropię jak fiza nakazuje. A biała? Szkoda słów. Kosmiczna czarna owca wcale nie jest czarna.
5. Biała dziura i pętlowa grawitacja kwantowa.
Wróćmy do równań teorii grawitacji, bo tam kryje się zagadka pochodzenia białych dziur. Teorie Einsteina niestety załamują się, gdy przychodzi do obliczeń nieskończenie gęstej osobliwości grawitacyjnej we wnętrzu czarnej dziury. Lecz dwójka fizyków - H.Haggard i Crovelli z Aix-Marseille University, którzy pracują nad tzw. pętlową grawitacją kwantową dowodzą, że czarne dziury mogą transformować się do białych poprzez procesy kwantowe. Transformować, entropia, kwantowe... Tyle mądrych słów, tyle mądrych słów... To może jakiś obrazek ;)
Czym jest pętlowa grawitacja kwantowa? Jest to jedna z wersji teorii grawitacji kwantowej - Świętego Graala współczesnej fizyki teoretycznej - unifikacji teorii kwantów (opisującej cząstki) oraz teorii Einsteina (grawitacja w astrofizyce, oddziaływania grawitacyjne na dużą skalę). Pętlowa grawitacja kwantowa zakłada, że czasoprzestrzeń składa się z fundamentalnych bloków ukształtowanych jak pętle. O co tyle hałasu? Weź pan tę pętlę i powieś się zamiast przynudzać! Otóż nie.
Gdy gwiazda umiera, zapada się pod własnym ciężarem. Jednak zamiast zapadać się do osobliwości o nieskończonej gęstości (założenie teorii względności), odbija się i tworzy białą dziurę! Po prostu, osobliwość nie może mieć nieskończenie małego rozmiaru, jako że 'piksel' czasoprzestrzeni - pętla, najmniejszy możliwy rozmiar obiektu w naszej rzeczywistości, ma rozmiar skończony. Czarna dziura przechodzi w naturalny sposób w dziurę białą. W jednej chwili ferrero rocher, zaraz potem - rafaello ;)
Powyższy proces trwałby bardzo krótko, dosłownie tysięczne części sekundy, jednak tylko dla obiektów znajdujących się bardzo blisko osobliwości. Ze względu na dylatację czasu, czyli relatywizm i fakt, że przy czarnej dziurze, ze względu na grawitację, czas płynie wolniej - całe zdarzenie wyglądałoby dla obserwatorów zewnętrznych jako trwające miliardy lat! Dlatego mówi się, że mikroskopijne czarne dziury powstałe tuż po Wielkim Wybuchu mogłyby zostać widziane jako wybuchy białodziurowe dopiero teraz. No, świetny refleks!
Powyższy proces trwałby bardzo krótko, dosłownie tysięczne części sekundy, jednak tylko dla obiektów znajdujących się bardzo blisko osobliwości. Ze względu na dylatację czasu, czyli relatywizm i fakt, że przy czarnej dziurze, ze względu na grawitację, czas płynie wolniej - całe zdarzenie wyglądałoby dla obserwatorów zewnętrznych jako trwające miliardy lat! Dlatego mówi się, że mikroskopijne czarne dziury powstałe tuż po Wielkim Wybuchu mogłyby zostać widziane jako wybuchy białodziurowe dopiero teraz. No, świetny refleks!
6. Drzwi do innych Wszechświatów? Ej, rafaello, naprawdę?
Inną ciekawą właściwością białych dziur i obliczeń teorii względności dla odwróconego czasu jest fakt, że mogą one być, po połączeniu z czarną dziurą tunelem czasoprzestrzennym, miejscem wylotowym do innego czasu, przestrzeni, ba, może Wszechświata? To oczywiście hipoteza na temat hipotetycznego obiektu bo, jak napisałem wcześniej, taki Wszechświat serwowałby nam jedynie białe i czarne dziury oraz tunele. Coś za coś. Swoją drogą, drogie to rafaello... =]
7. Czy to była biała dziura, tam, na nocnym niebie?! A nie, to NASA.
Inną ciekawą właściwością białych dziur i obliczeń teorii względności dla odwróconego czasu jest fakt, że mogą one być, po połączeniu z czarną dziurą tunelem czasoprzestrzennym, miejscem wylotowym do innego czasu, przestrzeni, ba, może Wszechświata? To oczywiście hipoteza na temat hipotetycznego obiektu bo, jak napisałem wcześniej, taki Wszechświat serwowałby nam jedynie białe i czarne dziury oraz tunele. Coś za coś. Swoją drogą, drogie to rafaello... =]
7. Czy to była biała dziura, tam, na nocnym niebie?! A nie, to NASA.
14 czerwca 2006 roku satelita SWIFT należąca do NASA zaobserwowała eksplozję materii w głębokim Kosmosie, której astronomowie do dziś nie potrafią wyjaśnić. Mówiło się o rozbłysku gamma - najbardziej energetycznym wybuchu we Wszechświecie - milion trylionów silniejszym niż światło, jakie zapodaje nam Słońce. 102 sekundy bardzo silnego promieniowania. Rozbłyski gamma trwają tyle tylko podczas wybuchu supernowej. Jednak przy GRB 060614 nie zaobserwowano supernowej. Białe, gorące światło pojawiło się znikąd, po czym zniknęło. Próbowano też podpiąć pod to wydarzenie zderzenie dwóch czarnych dziur, albo czarnej dziury i gwiazdy neutronowej... Ale takie wybuchy trwają 2-3 sekund.
Ostatecznie stwierdzono, że gdyby kiedykolwiek zaobserwowano białą dziurę, wydarzenie to wyglądałoby dokładnie tak, jak GRB 060614 14 czerwca 2006 roku :)
8. Bajka na dobranoc... Wciagnięci i wypluci, przez dziurę czarną i białą :)
Film pokazuje widok, jaki ujrzelibyśmy wpadając do czarnej dziury, osiągając punkt osobliwości i wylatując wystrzeleni przez białą dziurę :) Czysto hipotetyczna sytuacja, interpretacja raczej artystyczna. Ale jest na co popatrzeć. Do zobaczenia po drugiej stronie! ;)
Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)
Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz