Mohla by existovať nejaká forma života obývajúca čierne diery?
Aj keď je predstava života v čiernej diere fascinujúca, podľa nášho súčasného chápania fyziky a extrémnych podmienok, ktoré tam panujú, je existencia akejkoľkoľvek formy života, akú poznáme, alebo dokonca pre nás pochopiteľného života, mimoriadne nepravdepodobná, ak nie nemožná.
Čo sú to čierne diery?
Čierne diery sú jedny z najzáhadnejších a najextrémnejších objektov vo vesmíre. V podstate sú to oblasti časopriestoru, kde je gravitácia taká silná, že z nej nemôže uniknúť nič – ani svetlo.
Vznik: Väčšina známych čiernych dier vzniká z pozostatkov masívnych hviezd, ktoré na konci svojho života skolabujú samy do seba. Existujú aj supermasívne čierne diery, ktoré sídlia v centrách galaxií (vrátane našej Mliečnej dráhy) a ich pôvod je stále predmetom výskumu.
Singularita: V strede čiernej diery sa nachádza singularita – bod s nekonečnou hustotou, kde sa všetka hmota hviezdy stlačila do nekonečne malého objemu. Tu prestávajú platiť známe fyzikálne zákony.
Horizont udalostí: Toto je "bod, z ktorého niet návratu". Je to hranica okolo singularity, za ktorou už nič nemôže uniknúť, ani svetlo. Pre pozorovateľa zvonka sa zdá, že akýkoľvek objekt, ktorý prejde horizontom udalostí, zmizne. Čas sa preňho akoby spomalí a svetlo z neho sčervená, až kým nezhasne.
Extrémna gravitácia a slapové sily: V blízkosti čiernej diery sú gravitačné sily nesmierne silné. Objekty sú naťahované a stláčané – tento efekt sa nazýva "špagetizácia". Čím bližšie k singularite, tým sú tieto sily silnejšie.
Mohli by poskytovať prostredie na život pre nepochopiteľné formy života?
Teoreticky, ak by existovali formy života založené na úplne iných princípoch, než aké poznáme, mohli by sme uvažovať o takýchto možnostiach. Avšak, aj pre najexotickejšie predstavy sú tu obrovské prekážky:
Chýbajúce stabilné prostredie: Život, ako ho poznáme, potrebuje energiu, stabilné prostredie a komplexné chemické reakcie. V čiernej diere nie je žiadne stabilné prostredie. Všetko je neustále naťahované a stláčané extrémnou gravitáciou.
Extrémne teploty/žiarenie: Hoci oblasť horizontu udalostí môže byť relatívne "chladná", vnútri čiernej diery a v akrečnom disku (pokiaľ ho má) sú teploty extrémne. Akékoľvek "živé" štruktúry by boli okamžite roztrhané alebo spálené.
Absencia normálnej hmoty: Vo vnútri horizontu udalostí neexistuje žiadna stabilná hmota v zmysle atómov, molekúl alebo zložitejších štruktúr. Všetko je podrobené takým silným gravitačným silám, že by sa to okamžite rozpadlo na subatomárne častice a ďalej do singularity.
Časopriestorové skreslenia: Vo vnútri čiernej diery sa čas a priestor "vymieňajú". Cesta k singularite je nevyhnutná a jednosmerná. To znemožňuje akékoľvek procesy, ktoré vyžadujú cykly, reakcie alebo schopnosť "hýbať sa" v priestore.
Na čom by tieto formy života mohli byť založené a aké by mali vlastnosti?
Ak by sme čisto hypoteticky predpokladali, že v čiernej diere niečo prežíva alebo dokonca vzniká, muselo by to byť založené na princípoch, ktoré sú pre nás v súčasnosti úplne nepochopiteľné a mimo rámec našej fyziky.
Niektoré špekulatívne, vysoko teoretické a vedecky nepodložené predstavy by mohli zahŕňať:
Život založený na informáciách/gravitácii: Ak by singularita obsahovala nejakú formu usporiadanej informácie alebo energetických fluktuácií, možno by "život" mohol byť len komplexný vzor v týchto fluktuáciách, ktorý by sa dokázal replikovať alebo vyvíjať na základe gravitačných interakcií. To je však extrémne špekulatívne.
Život ako "kvantové vedomie": Niektoré teórie (už tak dosť špekulatívne v normálnom vesmíre) hovoria o vedomí ako kvantovom jave. Ak by vnútri čiernej diery existovali špecifické kvantové podmienky, ktoré by umožňovali nejakú formu "usporiadania" alebo interakcie, mohlo by to teoreticky viesť k nejakej forme vedomia bez nutnosti fyzického tela.
Extrémna adaptácia: Ak by existovali "životné formy", museli by byť nepredstaviteľne odolné voči gravitácii, tlaku, teplote a žiareniu. Nemohli by byť založené na atómoch a molekulách, ale možno na subatomárnych časticiach, kvarkoch, alebo dokonca na niečom, čo ešte ani len netušíme, že existuje.
V krátkosti: Zatiaľ čo sci-fi nám umožňuje snívať o takýchto možnostiach, naše súčasné chápanie čiernych dier a zákonov fyziky naznačuje, že sú to miesta, kde život, aký poznáme, a ani jeho najexotickejšie varianty, nemôžu existovať. Sú to skôr gravitačné pasce, ktoré všetko ničia a pohlcujú, než aby poskytovali priestor pre akúkoľvek formu organizovaného života.
Vo vnútri čiernej diery sa čas a priestor "vymieňajú" - čo to znamená?
Ide o kľúčový a pre bežnú intuíciu veľmi ťažko pochopiteľný dôsledok všeobecnej teórie relativity Alberta Einsteina v extrémnych podmienkach, aké panujú za horizontom udalostí čiernej diery.
Ako to chápeme bežne:
V našom každodennom svete, mimo čiernych dier, je priestor niečo, v čom sa môžeme voľne pohybovať – dopredu, dozadu, doľava, doprava, hore, dole. Môžeme si vybrať, ktorým smerom pôjdeme, môžeme sa zastaviť, obrátiť sa. Čas naopak vnímame ako jednosmerný prúd – vždy tečie len dopredu, z minulosti do budúcnosti. Nemôžeme sa vrátiť v čase ani sa v ňom zastaviť.
Čo sa deje v čiernej diere:
Za horizontom udalostí čiernej diery sa gravitačná sila stáva tak drasticky silnou, že úplne preusporiada geometriu časopriestoru. A tu nastáva ten zvrat:
Singularita ako nevyhnutný priestorový cieľ: V normálnom priestore sa môžeme voľne pohybovať a vyhnúť sa objektom. Vo vnútri čiernej diery je však singularita (bod nekonečnej hustoty v strede čiernej diery) pre všetko, čo prešlo horizontom udalostí, nevyhnutným priestorovým cieľom. Bez ohľadu na to, ktorým smerom sa pohnete, všetky cesty vedú k singularite. Znie to podobne, ako keď sa vždy hýbeme len smerom do budúcnosti, však?
Čas ako priestorová dimenzia, Priestor ako časová dimenzia: Predstavte si to tak, že vnútri čiernej diery sa singularita správa ako akési "budúcnosť" pre všetko, čo padá dovnútra. A rovnako ako sa v našom svete môžeme vyhnúť prekážkam v priestore, ale nemôžeme sa vyhnúť tomu, aby čas plynul dopredu, tak aj v čiernej diere sa nemôžete vyhnúť tomu, aby ste spadli do singularity. Pohyb smerom k singularite sa stáva rovnako nevyhnutným a jednosmerným ako náš bežný pohyb v čase. Naopak, "časové" smery sú podriadené tejto priestorovej nevyhnutnosti.
Je to, akoby sa osi nášho grafu časopriestoru (kde máme os času a tri osi priestoru) otočili. To, čo bolo pre nás "časom" (jednosmerné a nevyhnutné), sa stalo "priestorovým" smerom, ku ktorému sa nevyhnutne pohybujeme. A to, čo bolo "priestorom" (kde sme sa mohli voľne pohybovať), je teraz v podstate "časom", v ktorom sú naše možnosti obmedzené.
Prečo je to tak?
Je to spôsobené extrémnym zakrivením časopriestoru obrovskou hmotnosťou čiernej diery. Gravitácia je v podstate prejavom tohto zakrivenia. Za horizontom udalostí je zakrivenie také extrémne, že "smerom von" už neexistuje žiadna cesta, ktorá by viedla preč od singularity. Všetky "cesty" vedú iba k nej, podobne ako všetky momenty nášho života nevyhnutne vedú k budúcnosti.
Je to jeden z najradikálnejších dôsledkov Einsteinovej teórie a ukazuje, aké cudzie a nepochopiteľné sú podmienky v extrémnych vesmírnych objektoch.