Stephen Hawking - Vesmír v orechovej škrupinke

Pripomeňme, že jeden spôsob uvažovania o p-bránach je brať ich ako plochy pohybujúce sa v troch priestorových dimenziách a súčasne v siedmich dodatočných dimenziách, ktoré nevnímame (pozri obr. 4.22). V určitých prípadoch sa dá ukázať, že počet vĺn na p-bránach je rovnaký ako množstvo informácie, o ktorom by sa dalo očakávať, že ho obsahuje čierna diera. Ak častice narazia na p-brány, vybudia na nich ďalšie vlny. Podobne, ak sa vlny pohybujúce sa v rôznych smeroch po p-bránach stretnú v určitom bode, môžu vytvoriť také vysoké maximum, že sa kúsok p-brány odtrhne a pokračuje v pohybe ako častica. Takto môžu p-brány pohlcovať a vyžarovať častice podobne ako čierne diery (obr. 4.23).

P-brány možno pokladať za efektívnu (zástupnú) teóriu; aj keď nemusíme veriť, že skutočne existujú malé plôšky putujúce plochým priestoročasom, čierne diery sa môžu správať, ako by sa skladali z takýchto plôšok. Je to ako voda, ktorá sa skladá z miliárd a miliárd molekúl H2O so zložitými vzájomnými interakciami. Spojitá kvapalina je tiež veľmi dobrý efektívny model. Matematický model

čiernych dier skladajúcich sa z p-brán dáva podobné výsledky, ako to bolo pri predstave párov virtuálnych častíc, o ktorej sme hovorili predtým. Z hľadiska pozitivizmu je to teda rovnako dobrý model, prinajmenšom pre určité typy čiernych dier. Pre takéto typy dostávame z modelu s p-bránami presne takú predpoveď intenzity vyžarovania, ako z modelu s pármi virtuálnych častíc. Avšak existuje tu jeden dôležitý rozdiel: v modeli s p-bránami bude informácia o tom, čo padá do čiernej diery uchovaná vo vlnovej funkcii pre vlny na p-bránach. P-brány sa berú ako plochy v plochom priestoročase a z tohto dôvodu bude čas rovnomerne plynúť smerom dopredu, dráhy svetelných lúčov sa nebudú ohýbať a informácia vo vlnách sa nestratí. Namiesto toho sa informácia z čiernej diery nakoniec vynorí v podobe žiarenia z p-brán. Takto v modeli p-brán môžeme použiť Schrödingerovu rovnicu na výpočet budúceho tvaru vlnovej funkcie. Nič sa nestratí a čas bude rovnomerne plynúť. V kvantovom zmysle tu bude platiť úplný determinizmus.

Takže, ktorá z týchto predstáv je správna? Stratí sa časť vlnovej funkcie hlboko v čiernej diere, alebo sa celá informácia dostane z nej opäť von, ako to naznačuje model p-brán? To je dnes jedna z otvorených otázok teoretickej fyziky. Podľa mnohých ľudí posledné práce naznačujú, že sa informácia nestráca. Svet je bezpečný a predpovedateľný a nič neočakávané sa nestane. Nie je to však celkom zrejmé. Ak niekto berie Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity vážne, musí pripustiť možnosť, že samotný priestoročas sa zauzlí a informácia sa v jeho záhyboch stratí. Keď vesmírna loď Enterprise prešla cez červiu dieru, stalo sa niečo neočakávané. Viem to, pretože som bol na jej palube a hral som poker s Newtonom, Einsteinom a s Datom. Čakalo ma veľké prekvapenie. Len sa pozrite, kto sa mi objavil na kolenách!

MÔJ PRIATEĽ A KOLEGA KIP THORNE, s ktorým som uzavrel mnoho stávok, nepatrí medzi tých, ktorí by sledovali prijaté trendy vo fyzike iba preto, že tak robia aj ostatní. Preto sa stal prvým serióznym vedcom diskutujúcim o praktickej možnosti cestovania v čase.

Špekulovať otvorene o cestovaní v čase je chúlostivé. Človek sa vystavuje buď protestu, že míňa verejné financie na niečo také smiešne, alebo požiadavke, aby sa výskum utajil pre vojenské účely. Napokon, ako by sme sa mohli chrániť pred niekým so strojom času? Mohol by zmeniť dejiny a ovládnuť svet. Je medzi nami iba zopár odvážlivcov dostatočne bláznivých na to, aby pracovali na téme, ktorá sa považuje medzi fyzikmi za natoľko odporujúcu politickej korektnosti. Zastierame skutočnosť používaním odborných výrazov, ktoré sú krycím menom pre cestovanie v čase.

Základom všetkých súčasných diskusií o cestovaní v čase je Einsteinova všeobecná teória relativity. Ako sme videli v predchádzajúcich kapitolách, Einsteinove rovnice urobili z priestoru a času dynamické veličiny tým, že opisujú ako ich hmota a energia vo vesmíre zakrivuje a deformuje. Vo všeobecnej relativite osobný čas každého človeka, meraný jeho náramkovými hodinkami, stále rastie, práve tak, ako v Newtonovej teórii alebo v plochom priestoročase v špeciálnej relativite. Teraz tu však existuje možnosť, že priestoročas je tak silno zakrivený, že sa vydáte na cestu v kozmickej lodi a prídete naspäť skôr, ako ste sa na cestu vydali (obr. 5.1).

Jeden spôsob, ako by sa to mohlo stať, je, že by existovali červie diery, trubice v priestoročase, spomínané v 4. kapitole, ktoré spájajú rôzne oblasti priestoru a času. Idea spočíva v tom, že svoju kozmickú loď nasmerujete do jedného ústia červej diery a vyjdete druhým ústím do iného priestoru a v inom čase (obr. 5.2.).

Červie diery, keby existovali, by tiež vyriešili problém obmedzenej rýchlosti vo vesmíre: kozmickej lodi by trvalo aj desiatky tisíce rokov, než by prešla naprieč Galaxiou, ak sa má podľa požiadavky teórie relativity pohybovať podsvetelnou rýchlosťou. Avšak cez červiu dieru sa môžete dostať na druhú stranu Galaxie a ešte stihnete večeru. Pravda, ak červie diery existujú, môžeme ukázať, že sa dajú tiež využiť na váš návrat späť ešte predtým, ako ste odišli. Takto si môžete predstaviť, že by ste urobili niečo také, ako vyhodili raketu do vzduchu na odpaľovacej rampe, a tým v prvom rade zabránili vášmu štartu. Je to akási obmena paradoxu starého otca: čo sa stane, ak sa vrátite späť a zabijete svojho starého otca ešte predtým, než bol splodený váš otec? (pozri obr. 5.3.)