Egy fekete lyukban lévő szingularitás az semmi, vagy egy porszemmé tömörült valami?

Technikailag nincs köztük különbség, már amiként a világgal kölcsönhatnak.

A fekete lyukak belső felépitéséről pedig semmit sem tud a tudomány, és elvi módszert sem egyelőre annak vizsgálatára, igy a legegyszerűbbet feltételezi, hogy egyetlen méret nélküli pontba van tömörülve (igy a lekönnyebb vele számolni). Teheti ezt azért, mert technikailag nincs különbség a kettő között.

Gyanithatóan egyébként valamiféle kiterjedéssel rendelkeznie kell, már persze abban az esetben, ha értelmezhető egyáltalán egy fekete lyuk belsejében uralkodó viszonyok között a kiterjedés jelző. És persze már ha értelmezhető egyáltalán az a meghatározás, hogy egy fekete lyuk belseje.

A fekete lyukban lévő szingularitád egy matematikai képződmény, nem pedig egy ténylegesen, fizikailag létező valami. Az ismeretterjesztő irodalmak sajnos elég sok merényletet elkövettek az emberiség ellen és sokszor több kavarodást és félreértést okoztak/okoznak, mint amennyit szétoszlatnak. Ennek egyik ékes példája, hogy átment a köztudatba, hogy a fekete lyukak belsejében (na meg az ősrobbanáskori állapotoknál) ott csücsül valami végtelen sűrűségű pontszerű objektum, amit szingularitásnak hívunk.

Valójában a szingularitás annyit tesz, hogy bizonyos matematikai formulák elkezdenek értelmetlen, értelmezhetetlen eredményeket adni. Pl nulla méret, végtelen tömeg, végtelen hőmérséklet stb stb. Ekkor ezek az egyenletek szingulárissá válnak. De egy fizikai modellben a szingulárissá váló egyenletek nem egy fizikailag létező valamit jeleznek, hanem azt, hogy az a fizikai modell meghaladta saját teljesítőképességét és olyan állapotok leírására akarjuk használni, amire nem alkalmas.

A fekete lyukak szingularitását pl az általános relativitáselmélet jósolja meg, amiről nagyon jól tudjuk, hogy nem alkalmas a nagyon kis térrészen fellépő nagyon nagy gravitáció leírására. Tehát a szingularitás, mint matematikai anomália megjelenése kicsit sem meglepő. Hogy valójában igazából fizikailag mi a helyzet ott, azt viszont nem tudjuk, mert ahhoz olyan matematikai modell kellene, ami képes leírni helyesen a nagyon kicsi térrészen ható nagyon nagy gravitációt - ilyen viszont nem létezik. Egyelőre.

Létezik egy olyan elképzelés, hogy a középpontban 3, gömb alakban és Planck méretben összekapaszkodott húr van, és erre tapad rá az összes többi húr, ami valaha is beesett.

Így a végtelen mennyiségek kapásból kilőve.

Ja, és ezek forognak. Olyan nincs, amelyik nem forog, és így viszont ez a középpont egy gyűrűvé alakul (a mérete a forgás sebességétől függ), ami megint csak nem nulla.

Amire a hármas utal, az egy szuperhúrelméletes feloldása a matematikai szingularitásnak.

Ahhoz, hogy nagyon erős gravitációt nagyon kis térrészeken tudjunk matematikailag kezelni, új modellre van szükségünk. Ezt - általános névvel - kvantumgravitációs modellnek hívjuk. Jelenleg két fő irányba folyik az ezzel kapcsolatos kutatás, két, egyelőre még kidolgozatlan és bizonyítatlan modell-kezdeményünk van, ezek pedig a szuperhúr-elmélet*, illetve a hurok-kvantum gravitáció.

A baj csak az, hogy teljesen bizonyítatlanok. Sőt, a bizonyítékok keresése eddig totális kudarc. A szuperhúrelmélet egy teljes, eddig ismeretlen részecskecsalád létét jósolja meg, amely részecskéket minden erőfeszítésünk ellenére sem sikerült eddig megtalálni - úgy tűnik, nem léteznek, és ha nem léteznek, a szuperhúrelmélet biztosan téves.

A hurok kvantumgravitáció pedig azt jósolja, hogy nagyon kis mértékben, de a különböző hullámhosszú elektromágneses sugárzások különböző sebességgel terjednek. Ezt szintén nem sikerült kimérni, úgy tűnik, nincs ilyen sebességkülönbség - és ha nincs, a hurok-kvantumgravitáció biztosan téves.

Szóval a jelen állás szerint mindkét jelöltnek nagyon rosszul áll a szénája. Amúgy kvantumgravitációs modellt úgy bő 8 évtizede próbálunk kidolgozni, azóta nem épp 2 jelölt volt, és mind tévesnek bizonyult. Nem egy egyszerű feladat - egész konkrétan a fizika történetének eddigi legnehezebb feladata.

Mindenesetre amíg nincs bizonyított modell, az ilyen ösdzekapaszkodott húrokat és hasonlókat nem érdemes komolyan venni. Az egyetlen korrekt válasz arra, hogy hogyan oldjuk fel a matematikai szingularitást és valójában hogyan néz ki ott a téridő, az az, hogy nem tudjuk.

*= valójában szuperhúrelméletből nem egy, hanem 6 darab van. Ezt a 6 elméletet egyesítette Ed Witten egyetlen modellé, amit elvileg ugyan M-elméletnek hívunk, azonban ettől függetlenül mindenki továbbra is szuperhúr elméletnek nevezi, sőt, még pontatlanabbul simán húrelméletnek.

Az alapprobléma a szokásos. Bizonyosfizikai jelenségek leírására szavakat használunk. A szavak jelentése azonban rendkívül sokféle, és akkor az árnyalatokról még nem is beszéltünk.

Tökéletesen mindegy, egy adott ismeretszint mellett mit olvasott össze az olvasó. Amikor azt hallja, hogy "fekete lyuk", akkor elkezd kutatni az emlékei között, és rátalál valamely tapasztalatára, ez lesz a fekete lyuk. Az nem számít, hogy az eredetihez semmi köze, hiszen barátunk képtelen ezt megítélni információ híján. Ha további jellemzőket közlünk, mint például "szingularitás", erről is lesz valami tapasztalata, ezt behelyettesíti, és így tovább. Jó esetben rájön, hogy a helyzet egyre zavarosabb. Ekkor kérdez. Ez természetes, meg az is, hogy nincs válasz. Úgy értem, a válasz számára legfeljebb egy újabb "zavar". A megértéshez, a valós elképzeléshez szükség lenne mindazon ismeretekre, amelyeket itt nem lehet átadni (és akkor optimista voltam, hiszen sem a válaszoló, sem a kérdező képességeit nem tekintettem, kizárólag a jelen felület (GYK) okozta problémákat tekintettem.

A feketelyukról szakcikkekben lehet olvasni, itt nemsokat magyaráznak, hiszen fel van tételezve, hogy az olvasó hasonló képzettségű, tehát azt érti a kijelentésen, amit a szerző. Ha ismeretterjesztő irodalomban olvasunk ilyesmiről, anélkül hogy tudnánk, a szerző hatalmas dilemma előtt áll (de lehet, hogy még ezt sem tudja - ekkor születnek a katasztrofális írások). Mindenekelőtt rendkívül széles közönség olvassa, és mind a saját ismereteit helyettesíti be. A legfelső réteg (talán) rájön, hogy ez neki magas. A következő réteg óvatosan elképzel valamit. És minél lejjebb megyünk, annál vadabb leképezései keletkeznek a témának. Egyetlen közös bennük, mindegyik olvasó ragaszkodni fog a tévhitéhez, hiszen ki fogja elismerni, hogy amit gondol, lehet téves is.

A fekete lyuk az a fizikai valóság, amelynek létezését azért tételezzük fel, mert különben egy csomó számításunk, elméletünk csődöt mondana, pedig minden más tapasztalásunk azt mutatja, a kitalált szabálynak helyesnek kell lennie. Ezért alkotunk egy objektumot, és az adott fizikai valóság megismert jellemzőihez legjobban hasonlító elnevezést adunk neki a hétköznapiéletből. Akik ezzel foglalkoznak, pontosan tudják, a fogalomnak a névhez semmilyen szempontból nincs köze, csak valahogy kell nevezni azt a valamit, amiről beszélünk. A laikus azonban ezt nem tudja elfogadni, hiszen hétköznapi életében minden arra utal, hogy a név és a fogalom között van kapcsolat. Van, de nem ugyanolyan. A fekete lyuk egy csomó ismert tulajdonság gyűjtőneve, azonban a nem ismert tulajdonságokról, amit az ember még képes ekkor kiötleni, nincs ismeret. Akkor se, ha valaki nagyon erősködik, hogy őt érdekli. El kell hinnie, hogy vannak, akiket még sokkal jobban, de még nincs válasz.

Megpróbálom a problémát másképp is megvilágítani. Az euklideszi geometria 2000 éven át tartotta magát. Senkinek eszébe nem jutott bármiben is kételkedni. Miért? A geometria összes állítása úgy keletkezett, hogy feltételeztek igaznak néhány magától értetődő dolgot (ezt nevezték axiómának). Igazolni nem kell, mindenki számára magától értetődőnek tűnik. És ezekből felépült egy geometria, amely világunkat leírta, semmi problémanem volt vele. A 19. században azonban jött egy magyar zseni, aki azt mondta, ő felrúgja az egyik magától értetődő axiómát, az ötödiket (a párhuzamosságról alkotott elképzelést). És felépített egy másik geometriát, amelyről azóta bebizonyosodott két dolog. 1. nemcsak még egy, de végtelen sok geometria van. 2. Ezek nélkül le sem lehet írni fizikai világunkat. Se feketelyuk, se relativitáselmélet nem lenne (pontosabban, hamarosan a kvantumfizikusok, Schrödingerék, kikényszerítették volna a geometriaátalakítását).

Ez világosan mutatja, mennyire óvatosan kell fogalmazni, ha nem hétköznapi dolgokról van szó. És mennyire nem szabad hétköznapi tulajdonságokkal felruházni egy nem hétköznapi fogalmat, mint például a fekete lyukat. Agyunk úgy vezet meg megszokásaink által, hogy egy viszonylag egyszerű fogalom 2000 évig tartotta magát. Az arisztotelészi világ is csak 1500 év múlva kérdőjeleződött meg, máglyát kaptak, akik először (a puszta logika és az addig összegyűlt tapasztalatok alapján) megkérdőjelezték. A laposföld elmélet ma is előjön. Maradjunk annyiban, a fekete lyuk belsejét semmilyen módon nem ismerjük, nincs róla tapasztalat. Van viszont egy rakás olyan tapasztalat, amely miatt ennek létezését fel kell tételeznünk pusztán azért, mert jobbat ezidőtájt nem tudunk. És számolunk vele, ami további tulajdonságokat sejtet, ez kijelöl kutatási irányokat, és egyszer lesz válasz is. Ma nincs. De az ember fantáziája végtelen, ezek közül a jobbakat hipotézisnek nevezzük. Közülük egyiket majd csak megtapasztalják.