4 min

Záhada, která trápí fyziku půl století, možná našla řešení v sedmi rozměrech

Sdílet

Dennívýzva

Jedna z největších záhad současné fyziky možná získala překvapivě elegantní řešení. Nová teoretická studie naznačuje, že černé díry se po svém vypaření nemusí úplně ztratit. Místo toho by po nich mohl zůstat extrémně malý, ale stabilní pozůstatek, který uchovává veškerou informaci o tom, co do černé díry kdy spadlo.

Zdroj: Shutterstock

Paradox, který trápí fyziku už půl století

Příběh začíná v 70. letech minulého století, kdy slavný teoretický fyzik Stephen Hawking dospěl k převratnému závěru. Pomocí takzvaných semiklasických výpočtů ukázal, že černé díry nejsou dokonale černé. Naopak vyzařují velmi slabé záření, dnes známé jako Hawkingovo záření.

Tento proces způsobuje, že černá díra postupně ztrácí energii a hmotnost. V případě že by měla dostatek času, mohla by se nakonec vypařit úplně.

V tom ovšem tkví jeden problém. Podle kvantové mechaniky nelze informaci z vesmíru jednoduše vymazat. Veškeré informace o fyzikálním stavu systému by měly být zachovány. Pokud ale černá díra skutečně zmizí beze stopy, co se stane s informací o hvězdách, plynu, planetách nebo jiných objektech, které do ní spadly?

Tato zdánlivá ztráta informace je v rozporu s jedním ze základních principů kvantové teorie, který můžeme znát také pod pojmem unitarita. Rozpor těchto elementárních principů je označován jako paradox informace v černých dírách a dodnes patří mezi největší nevyřešené problémy teoretické fyziky.

Sedm rozměrů místo čtyř

Nová studie vedená týmem Richarda Pinčáka přichází s možným řešením založeným na existenci dodatečných prostorových rozměrů.

Naše běžná zkušenost pracuje se třemi prostorovými rozměry a jedním časovým, tedy celkem se čtyřrozměrným prostoročasem. Některé pokročilé fyzikální teorie však předpokládají existenci dalších rozměrů, které jsou natolik malé nebo specificky uspořádané, že je přímo nepozorujeme - o čemž jsme již psali nebo jsme to alespoň trošku naťukávali v dřívějších článcích.

Největší kosmická záhada: Polovina vesmíru někam zmizela, nyní víme proč

Vědci ve své práci využili rozšířenou gravitační teorii známou jako Einsteinova–Cartanova teorie. Na rozdíl od obecné teorie relativity, která popisuje gravitaci jako zakřivení časoprostoru, umožňuje tato teorie ještě jeden efekt, takzvanou torzi.

Zjednodušeně řečeno, časoprostor se podle tohoto modelu nemusí pouze ohýbat, ale může se také určitým způsobem kroutit nebo zkrucovat, což hraje v novém scénáři velmi důležitou roli.

Torze jako obrana proti úplnému kolapsu

Výpočty ukázaly efekt, který se projeví při extrémních hustotách blízkých Planckově škále. V těchto podmínkách začíná torze vytvářet odpudivou sílu působící proti gravitačnímu kolapsu.

Místo toho, aby se černá díra zcela vypařila a zmizela, zastaví se poslední fáze Hawkingova vypařování. To má pak za následek vznik stabilního reliktu / mimořádně malého objektu s odhadovanou hmotností přibližně 9 × 10⁻⁴¹ kilogramu.

Tento pozůstatek by představoval jakousi konečnou fázi existence černé díry. Nebyl by dostatečně hmotný na další kolaps, ale zároveň by nezmizel.

Paměť ukrytá v pozůstatku černé díry

Pokud černá díra nikdy úplně nezanikne, informace nemusí být zničena. Podle autorů studie může být uchována přímo uvnitř stabilního reliktu.

Mechanismus ukládání informací je spojen s takzvanými kvazinormálními módy. Jde o specifické vibrační stavy, které lze přirovnat k doznívajícímu zvuku zvonu po úderu. V případě černé díry však nejde o zvukové vlny, ale o oscilace gravitačního a torzního pole.

Výzkumníci tvrdí, že kvantová informace by mohla být zakódována přesně do těchto dlouhodobě přetrvávajících vibrací. Relikt by tak fungoval jako jakýsi kosmický archiv, který uchovává kompletní historii objektů pohlcených černou dírou.

Výpočty naznačují, že relikt vzniklý z černé díry o hmotnosti našeho Slunce by mohl uchovávat přibližně 1,5 × 10⁷⁷ qubitů informace. To je nepředstavitelně vysoké číslo, které by podle autorů mohlo postačovat k zachování veškeré informace z původní černé díry.

Překvapivé spojení s Higgsovým polem

Možná ještě impozantnější jsou důsledky této teorie pro částicovou fyziku.

Při převodu sedmirozměrné geometrie na náš běžný čtyřrozměrný časoprostor totiž model přirozeně vytváří elektroslabou škálu o energii přibližně 246 GeV. Tato hodnota je úzce spojena s Higgsovým polem, které podle současného standardního modelu částicové fyziky uděluje elementárním částicím jejich hmotnost.

Autoři studie naznačují, že vakuová očekávaná hodnota torzního pole je s touto energetickou škálou dynamicky propojena. Takže vlastně stejný geometrický mechanismus, který brání úplnému vypaření černých děr, by mohl zároveň vysvětlovat původ hmotnosti částic.

Proč jsme další rozměry ještě neobjevili?

Pokud skutečně existují další rozměry, nabízí se logická otázka: proč jsme je dosud nepozorovali?

Podle autorů studie je důvod prostý. Částice spojené s těmito rozměry by měly obrovské hmotnosti odpovídající energiím kolem 8,6 × 10¹⁵ GeV.

To je přibližně sedm řádů nad možnostmi současného urychlovače částic, kterým je Velký hadronový urychlovač (LHC). Současná experimentální technika jednoduše nedokáže dosáhnout energií potřebných k jejich přímé detekci. Ale teorii by mělo jít v praxi otestovat i jinak.

Temná hmota a stopy z počátku vesmíru

Je možné, že relikty jsou úzce spojeny s temnou hmotou.

Temná hmota tvoří podle kosmologických měření významnou část hmoty ve vesmíru, přesto stále nevíme, z čeho se skládá. Pokud by po vypařených černých dírách zůstávaly stabilní relikty, mohly by představovat část této neviditelné hmoty.

Detekce jejich gravitačních účinků by pak znamenala velmi silný argument ve prospěch nové teorie.

Další možností je hledání stop sedmirozměrné geometrie v reliktním mikrovlnném záření nebo v primordiálních gravitačních vlnách vzniklých krátce po velkém třesku. Extrémní energetické podmínky raného vesmíru totiž mohly nést otisk fyzikálních procesů, které dnes již nejsou přímo pozorovatelné.

Nový pohled na strukturu reality

Je třeba však zdůraznit, že se stále jedná o čistě teoretickou práci - hypotézu. Žádný experiment zatím existenci takových reliktů nepotvrdil a samotná teorie bude muset projít dalším ověřováním.

Přesto studie představuje zajímavý příspěvek do debaty o jednom z největších problémů moderní fyziky. Namísto radikálního přepisování kvantové mechaniky nabízí možnost, že řešení paradoxu informace je ukryto v hlubší geometrické struktuře samotného vesmíru.

Reklama

Další články z cdr.cz

Tento článek byl publikován ze zdrojů cdr.cz

Web přináší články z oblasti informačních technologií, hardwaru, softwaru i moderních digitálních služeb. Čtenáři zde najdou přehled novinek, zajímavostí i témat, která ukazují, jak technologie ovlivňují každodenní život i budoucnost.Obsah kombinuje výběr aktuálních témat s vysvětlením...

Všechny články tohoto autora

Vybrali jsme pro vás Magazíny a zajímavosti

Šampionka MMA provokuje fanoušky. Své dokonalé tělo předvedla v titěrných plavkách

Neporažená šampionka PFL sdílela na Instagramu plážové snímky v bikinách a internet zareagoval okamžitě. Za...

SportyŽivě

dnes, 20:30

3 min

Bulharsko nepošle žádné další zbraně Ukrajině. "Je to vyčerpávající válka"

Nová bulharská vláda nepošle žádné další zbraně Ukrajině, prohlásil ministr obrany Dimitar Stojanov, uvedla...

Aktuálně.cz - Zprávy

dnes, 20:13

Trump dorazí na finále NBA. Madison Square Garden se mění v pevnost, fanoušky čekají letištní kontroly

Finále NBA v New Yorku nebude pouze o basketbalu. Třetí zápas série Knicks vs. Spurs přitáhne do Madison...

SportWin

dnes, 20:07

1 min

Karlos Vémola přišel o oblíbenou lvici. Bojovník zuří a hovoří o cílené šikaně

Lvice Elsa opustila Vémoland v úterý odpoledne v přepravním boxu pod dohledem policie. Stát ji zabavil...

MMAMAG.cz

dnes, 19:58

4 min

„Nemáme se na co vymlouvat.“ Nedvěd chválí podmínky před Koreou

Čeští fotbaloví reprezentanti si dnes naposledy před úvodním zápasem na mistrovství světa proti Koreji...

Aktuálně.cz - Sport

dnes, 19:46

Reklama

Šéf UFC na seznamu vedle Messiho a LeBrona. Časopis TIME zařadil Danu Whitea mezi 100 nejvlivnějších lidí ve sportu

Časopis TIME poprvé v historii oddělil sport od svého tradičního výběru TIME100 a sestavil samostatnou...

MMAMAG.cz

dnes, 19:41

3 min

Už žádný další Orbán! Pětice zemí EU chce omezit hlasovací práva nováčků

Evropská unie by měla projednat možnost dočasného omezení některých hlasovacích práv budoucích členů unie a...

Aktuálně.cz - Zprávy

dnes, 19:36

Řez ve fotbalovém nároďáku. Koubek se zbavil hráčů, kteří myslí pouze na sebe

Nový trenér české reprezentace nenominoval Čvančaru ani Černého, sebral pásku Součkovi, a stejný princip...

SportyŽivě

dnes, 19:35

3 min

Ruská kulturistka šla do naha. Fanouškům ukázala formu před zrcadlem

Daria Nikitchik znovu ukázala, proč má na sociálních sítích stovky tisíc sledujících. Ruská IFBB Pro...

MMAMAG.cz

dnes, 19:31

1 min

Gemini v Google Home sleduje kamery a samo rozhoduje, co udělat. Stačí mu říct jednou větou, co chcete

Google Home už nepotřebuje, abyste ručně nastavovali pravidla automatizace. Stačí jedna věta a Gemini...

Mobify.cz

dnes, 19:22

4 min

Reklama

Nejmladší král Monte Carla. Antonelli pokořil Hamiltonův rekord, hřeje ho šňůra pěti triumfů v řadě a dál ujíždí šampionátu

Monako už zažilo ledacos. Havárie šampionů, kontroverzní rozhodnutí i závody, které připomínaly spíš...

SportWin

dnes, 18:59

2 min

Claude Fable 5 je venku. Nejsilnější model od Anthropicu ukazuje další velký krok AI

Umělá inteligence se posunula o další krok blíž k tomu, aby nezvládala jen odpovídat na otázky, ale...

Trendy svět

dnes, 18:44

6 min

Naprostá noční můra! Guardiola ukázal na jediného soupeře, který mu nedal spát

Pep Guardiola porazil během kariéry téměř každého velkého rivala, ale jeden soupeř mu v Anglii lezl pod...

SportWin

dnes, 18:31

3 min

Browning odjede za Williams trénink v Barceloně a Rakousku

Reverzní pilot Williamsu, 24letý Luke Browning, se sveze ve VC Barcelony a Rakouska. Bývalý britský...

SvětFormule.cz

dnes, 18:30

2 min

Její tělo: Skutečná pornostar na place. Natálii Germani museli nahradit, erotické scény hrál profík

Andrea Absolonová v 90. letech zářila jako jedna z našich nejlepších skokanek do vody. Měla nakročeno k...

V Telce

dnes, 18:28

3 min

Reklama

Drábovou zvěčnili na známkách. Pokřtil je prezident, výtěžek pomůže Ukrajině

Celkem 500 sběratelských archů, 25 různých podob Dany Drábové a pomoc Ukrajině. Na střešní terase v centru...

Aktuálně.cz - Zprávy

dnes, 18:27

Užíval si luxus za cizí peníze, teď nejspíš pláče do polštáře. Psycholog, který sám seděl, popsal, co vše Kajumiho čeká ve vazbě

Policie zajistila majetek za devět milionů korun, Lamborghini i další sportovní vozy. Adam Kajumi je jediný...

VIPživot.cz

dnes, 18:23

5 min

Mladý řidič na přechodu v Krnově srazil ženu. Vrtulník ji transportoval do nemocnice

V Revoluční ulici v Krnově došlo v pondělí odpoledne k vážné nehodě. Teprve devatenáctiletý řidič tam na...

Ostravská Drbna

dnes, 18:06

1 min

Střelák: Jedno nebo dvě Dynama? Ede jedná s městem, času je málo

Do složité situace se dostalo českobudějovické Dynamo. Majitelka klubu Dorothy Nneka Ede opět jedná s...

Budějcká Drbna

dnes, 18:05

2 min

Česká kometa kápla božskou. Po MS bude řešit svoje příští angažmá

Lukáš Horníček poprvé otevřeně promluvil o své klubové budoucnosti. Po mistrovství světa se vrátí do Bragy,...

SportyŽivě

dnes, 18:02

3 min

Reklama

Je rozhodnuto. Stánky na brněnských vánočních trzích se vydražily za desítky milionů

O stánky na brněnských vánočních trzích byl i letos mezi prodejci velký zájem. V aukci za ně nabídli...

Brněnská Drbna

dnes, 18:00

2 min

Policie se v neděli zaměřila na motorkáře. Jeden se řítil mimo obec rychlostí 128 km/h

Krajskou speciální kontrolu řidičů v Libereckém kraji mají za sebou zdejší policisté. Uskutečnila se v...

Liberecká Drbna

dnes, 18:00

1 min

Mýty o spánku: spíte dostatečně?

Všichni ho potřebujeme. Pomáhá nám odpoutat se od reality. Vždy tu na nás ke konci dne čeká vyhřátá postel...

NESPECHEJ.cz

dnes, 18:00

3 min

To, že někdo prochází krizí, ještě neznamená rozchod. Kozub poprvé promluvil o údajném rozpadu vztahu s Kanyzovou

V únoru si veřejně vyznali lásku, v červnu po společných stopách na Instagramu není ani památka. Příběh...

VIPživot.cz

dnes, 17:59

2 min

Florbalistka Pavlína Bačová po zisku stříbra na mistrovství světa navštívila prezidenta

Velké pocty se dostalo ženské florbalové reprezentaci, kterou po zisku druhého místa na mistrovství světa...

Jihlavská Drbna

dnes, 17:55

1 min

Reklama

Rusové mění názor na Putina. Hlavní údaj už Kreml raději neukazuje

Popularita Vladimira Putina mezi běžnými Rusy oslabuje – nasvědčují tomu i oficiální statistiky. Ruská...

Aktuálně.cz - Zprávy

dnes, 17:53

F1 Velká cena Barcelony 2026: Program, novinky a vše, co potřebujete vědět

Na první letošní zastávku ve Španělsku nás pohostí starý dobrý okruh Barcelona-Catalunya. Andrea Kimi...

SvětFormule.cz

dnes, 17:52

4 min

Potápěč vylovil z Karibiku neznámé chytré hodinky. Byl to dosud neoznámený prototyp Google Pixel Watch

Kamarád šéfa herního studia Gearbox vytáhl z mořského dna u ostrova St. Martin chytré hodinky, na zádech...

Mobify.cz

dnes, 17:40

4 min

Sparta by měla začít hledat útočníka. Kuchta i Rrahmani jednají o přestupu

Oba sparťanští hroťáci figurují v přestupových spekulacích. U jednoho se mluví o Polsku, u druhého o...

SportyŽivě

dnes, 17:36

3 min

Ztracená forma je zpět: Mercedes je ale jasně vpředu

Lewis Hamilton je zpět. V této sezóně dokazuje, že mu nová generace monopostů sedla a postupně se vrací k...

SvětFormule.cz

dnes, 17:25

1 min

Reklama

Netflix stvořil zvrácený experiment: Olympijští šampioni se v nejdrsnější show porvou s populárními influencery

Netflix ukázal oficiální trailer k nové soutěžní reality show Physical Itálie: Sto statečných (Physical...

Netflixer

dnes, 17:25

3 min

Hlučínská ulice vedoucí do centra Ostravy se na rok zavře kvůli opravě mostu

Kvůli opravě železničního mostu v Ostravě-Přívoze neprojedou řidiči od 17. června zhruba rok po Hlučínské...

Ostravská Drbna

dnes, 17:23

1 min

„Byla to zábava.“ Americká hvězda se vrátila na kurty vítězně, uspěly i Češky

Tenisová hvězda Serena Williamsová se po čtyřleté pauze vrátila vítězně na kurty v Queen's Clubu....

Aktuálně.cz - Sport

dnes, 17:21

Purpurové řeky 2: Jean Reno ztratil parťáka, zahraniční záporák odmítl dabing a divácké zklamání z finále

Pokračování thrilleru Purpurové řeky přineslo změny v obsazení a nahradilo napětí zběsilou akcí. Zvláštní...

V Telce

dnes, 17:18

4 min

Michael J. Fox z Návratu do budoucnosti slaví 65. Nemoc jej změnila k nepoznání

Herec Michael J. Fox dnes slaví 65. narozeniny. Pokojným rodinným oslavám ale předcházelo velké pochybení...

ReadZone

dnes, 17:11

3 min

Reklama

„Na to musíme odpovědět.“ Íránci sestřelili americký vrtulník Apache, oznámil Trump

Írán v noci na dnešek sestřelil americký vrtulník Apache a Spojené státy na to budou muset odpovědět, uvedl...

Aktuálně.cz - Zprávy

dnes, 17:10

Dres, ve kterém se zrodil král fotbalu. Pelého relikvie může trhnout rekordy

Většina fanoušků má Pelého spojeného se žlutým dresem Brazílie. Jeden z největších okamžiků jeho kariéry se...

SportWin

dnes, 17:09

3 min

Na Slovensku se narodila siamská dvojčata, již potřetí v novodobých dějinách

V Bratislavě se v úterý narodila siamská dvojčata, informovala média s odvoláním na mluvčí bratislavského...

Aktuálně.cz - Zprávy

dnes, 17:06

Bazárek před panelákem. Olomoučtí strážníci řešili oznámení o neobvyklém přestupku

Poměrně netradiční postup pro prodej nepotřebných věcí zvolil muž v Olomouci, který rozmístil na trávník a...

Hanácká Drbna

dnes, 17:02

1 min

Velká cena Monaka je jeden velký bizár, ale formule 1 bez ní nemůže žít

V ulicích přístavního knížectví jako by se zastavil čas, ale právě proto Monako přežívá všechny moderní...

Aktuálně.cz - Sport

dnes, 17:00

Reklama

Doporučujeme

Právě u nás vyšlo

Záhada, která trápí fyziku půl století, možná našla řešení v sedmi rozměrech

Na Slovensku se narodila siamská dvojčata, již potřetí v novodobých dějinách

„Buzerace, paskvil.“ Nový registr vytáčí pejskaře i útulky. Komplikuje nám život, tvrdí

Halina Pawlowská se vytasila s 50 let starou fotkou, která fanoušky dojala k slzám: Takhle s manželem vypadali v mládí

Ani ve 20:00, ani před půlnocí. Vědci zjistili, kdy musíte jít spát, aby tělo nestárlo. 90 % lidí to dělá naopak

Samosběr jahod v roce 2026: Přehled míst, kde si může natrhat úplně kdokoliv a jejich cen