V chaotických systémoch môže aj malý skok vyvolať kaskádový efekt, ktorý ovplyvňuje konečný výsledok. Podobá sa to na motýlí efekt, pri ktorom aj malé krídlo krídla môže viesť k hurikánu na druhej strane sveta.
Teoretickí fyzici Douglas Stanford a Stephen Schenker preukázali, že na kvantovej úrovni vykazujú čierne diery chaotické správanie podobné motýliemu efektu. Uskutočnenie zmien v čiernej diere - aj tak malých, ako je napustenie jednej častice do nej - môže zmeniť jej správanie.
Kľúčom k pochopeniu tohto chaosu je, že čierne diery nie sú úplne čierne. Vesmírni obri vyžarujú slabý opar častíc - pozostatky párov virtuálnych častíc, ktoré sa neustále objavujú v celom vesmíre. Keď sa to stane na obzore čiernej diery, niektoré z častíc môžu uniknúť a produkovať to, čo je dnes známe ako Hawkingovo žiarenie. Jeho štúdium osvetľuje chaotickú povahu čiernych dier. Stanford a Schenker o tom napísali v článku publikovanom v časopise Journal of High Energy Physics v roku 2014.
Predstavte si, že hodíte jeden elektrón do čiernej diery - pre obludného obra malá zmena. Táto maličkosť však mení Hawkingovo žiarenie, podobne ako motýľ máva krídlami a mení smer vzdialeného člna.
Schematický popis Hawkingovho žiarenia.
Pridanie častice zvyšuje hmotnosť čiernej diery a rozširuje jej horizont udalostí - hranicu, za ktorú sa nemôže nič dostať. Jastrabie žiarenie, ktoré by inak bolo emitované, zostáva uväznené vo vnútri rozširujúcej sa čiernej diery. To, čo sa javilo ako menšia zmena, má ďalekosiahle následky - čistý chaos.
Stanford túto myšlienku rozvinul. On, Schenker a Juan Maldacena z Inštitútu pre pokročilé štúdium publikovali v roku 2016 v časopise Journal of High Energy Physics prácu, v ktorej teoreticky preukázali, že dôsledky čo i len malej zmeny v čiernej diere sa zvyšujú tak rýchlo, ako je to fyzicky možné. Toto zvýšenie dôsledkov robí z čiernych dier naj chaotickejší systém.
Vedci dúfajú, že štúdiom spojenia medzi malými časticami a obrovskými čiernymi dierami odhalia zložitý konflikt medzi najdôležitejšími teóriami fyziky. Cieľom je formulovať teóriu kvantovej gravitácie kombináciou kvantovej mechaniky a všeobecnej teórie relativity. Ich nejednotnosť naznačuje, že v jadre každej teórie niečo nie je v poriadku. Nové Stanfordove nápady o čiernych dierach pomôžu vedcom nájsť riešenie.
Propagačné video:
"Môže to byť jeden z tých vzácnych ľudí, ktorí skutočne menia smer vedy," hovorí Schenker. „Už sa neviem dočkať, kedy zistím, či mám pravdu alebo nie.“
Vladimír Guillen