Student World

pravidelné páteční „přetištění“ staršího článku

„Černé díry nemají vlasy“ – kromě několika málo veličin (hmotnost-horizont, rotace-hybnost, elektrický náboj) jsou už všechny stejné, nelze je od sebe odlišit podle vnitřní struktury.

Jakákoliv změna, která hypoteticky v černé díře nastane (i kdyby v nich začínala evoluce nových vesmírů), nemá na její vlastnosti navenek žádný vliv.

Velikost entropie přitom odpovídá právě možným přeskupováním, které změní vnější vlastnosti systému. Z čehož vyplývá, že černé díry mají entropii největší možnou. Entropie tedy není veličina relativní – má nejenom nulovou hladinu, ale i úroveň maximální.

Co se s entropií černé díry stane, pokud černá díra pozře nějaké těleso? Celková entropie logicky musí vzrůst, nebo alespoň nesmí klesnout. K tomu opravdu dojde, černá díra při tomto procesu ovšem také nakyne – zvětší se její hmotnost i horizont událostí. Maximum entropie tedy není nějaké konkrétní číslo, ale spíše množství, které můžeme nacpat do určitého objemu („více chaosu už prostor nepojme?“).

To ještě není nic tak překvapivého. Bekenstein a Hawking ovšem spočítali, že entropie černé díry není úměrná jejímu objemu, ale ploše horizontu (tedy povrchu). Za normálních podmínek platí, že entropie je funkcí objemu – spojíte-li dvě krychle se stejným (stejně teplým, hustým…) plynem a výsledná entropie bude součtem obou. Pro entropii jako funkci povrchu tato jednoduchá transformace neplatí (mimochodem, co by se tedy stalo při spojení dvou černých děr?).

Vysvětlení je následující: jednoduché krabičky s plynem pokládáme za objekty klasické fyziky, u kterých se neuplatňují všechny ty podivnosti fyziky 20. století (nakonec u ideálního plynu neuvažujeme ani gravitaci).

Brian Greene předkládá v této souvislosti dvě úvahy:

– Fundamentální teorie musí popsat vše, k čemu může dojít v určitém výseku prostoru. Toto „vše“ odpovídá entropii. Pokud ale entropie roste nikoliv s třetí, ale s druhou mocninou, pak by fundamentální popis mohl být ve skutečnosti (nějakým způsobem) jednodušší než klasický.

– Druhá věc. Pokud to, co určuje vlastnosti určitého kusu prostoru, není jeho objem, ale povrch, pak bychom si mohli představit, že fundamentální vlastnosti/veličiny skutečně „sídlí na povrchu“ a dovnitř prostoru jsou pak jen nějak „promítány“. Důležitý je obal, který pak už určuje vlastnosti vnitřku, který je „pasivní“. To je samozřejmě krajně spekulativní idea, od níž se pak nadto odvíjejí další spekulace – promítání třeba přímo asociuje s představou vesmíru jako hologramu atd.

Zdroj: Greene, Brian
Struktura vesmíru: Prostor, čas a povaha reality, Paseka, Praha 2006

autor Pavel Houser