Fekete lyuk


Ezen leírás a fekete lyukkal kapcsolatos elképzelés.



Az ősrobbanás (Nagy Bumm) leírása


Itt röviden ismertetni szeretném azt a folyamatot ahogyan kialakult jelen világunk. Mindezt azért teszem, mert a fekete lyuk leírásában hivatkozni fogok az itt leírtakra. Nézetem szerint ugyanis a fekete lyuk szoros analógiát mutat az ősrobbanással abban az értelemben, hogy a fekete lyuk kialakulása hasonlatos az ősrobbanás fordított idejű lejátszódásához. Azért nem azonos a kettő, mert a körülmények sem azonosak. De abban megegyeznek, hogy a szingularitás szerepel mindkét esetben és a folyamatoknak vannak olyan fázisai, amelyek minkét esetben előállhatnak. Azért csak nagyvonalakban ismertetem a Nagy Bumm elméletet, mert a szingularitás-közeli állapotban már a kvantummechanika törvényei az uralkodóak és ez az elmélet komolyabb előtanulmányokat feltételez, aminek az ismertetésére nem vállalkozom, nem is célja ennek a leírásnak. Ezért igyekszem egyszerűbb nyelven úgy megfogalmazni a dolgokat, hogy az mégis valamennyire érthető legyen. Azt az elméletet ismertetem ami manapság a leginkább elfogadott a tudományos körökben. A Nagy Bumm előttről nincs értelme beszélni, mert nem volt sem idő sem tér. Csak a szingularitás volt, amely végtelenül kicsi és végtelenül sűrű volt, amely az időt és a teret is magában foglalta, de a mai értelemben vett tér és idő a szingularitásban nem létezett. Az idő és tér helyett egyébként is az egységes téridőről beszélünk, annak ellenére, hogy külön fizikai fogalomként is kezeljük ezeket. A fentiek értelmében tehát a szingularitáson kívül nem volt semmi fizikailag megfogható dolog, mert tér, idő és anyag nélkül az evilági dolgok egyáltalán nem értelmezhetők. Egyébként még magában a szingularitásban sem értelmezhetők a fizika törvényei. Ez a szingularitás egyszercsak felrobbant, ami a Nagy Bumm pillanata. Hogy mi indította el ezt a folyamatot, ez fogas kérdés. Két eset lehetséges: vagy a szingularitáson belüli okra vezethető vissza, vagy "külső" dolgot kell feltételeznünk. De ha a második esetet nézzük, akkor - mivel kívül nem volt semmi evilági - csak arra gondolhatunk, hogy egy transzcendens beavatkozás történt. Az első esetet tekintve viszont adódik, hogy a szingularitás önmagától is képes volt a folyamat elindulására, külső beavatkozás nélkül. Erre is van elmélet, amely a gerjesztett kvantumtér véletlenszerű lebomlásával magyarázza az esemény bekövetkeztét. Ehhez persze mégiscsak szükséges az idő, ezért ez az elmélet kétféle idővel számol. Az egyik a valós idő, amit mi is ismerünk a jelen világunkban és ami csak a robbanás pillanatában indult el. A másik a képzetes idő, amely a „szingularitásban” is értelmezhető. (S.Hawking). Itt megjegyzendő, hogy Hawking az időt végesnek de határtalannak (mint pl. egy gömb felülete) tételezi fel, ami a szingularitást bizonyos értelemben kizárja. Maga a robbanás a folyamat elindulása után rendkívül kis idő elteltével bekövetkezett. Ezt azzal magyarázzák, hogy a rendszer egy fázisváltáson ment át ( hasonlóan ahhoz, mint amikor a levegőben levő víz a lehűléskor kicsapódik és köd képződik ). Ez hatalmas energia felszabadulással járt, amely az akkor még pici méretű térben óriási nyomást fejtett ki. Ezen nyomás hatására kialakult negatív gravitáció ( azaz taszító ) a tér exponenciális növekedését eredményezte. Ezért nem omlott össze rögtön az egész egy újabb szingularitásba. Ez a folyamat igen rövid idő alatt lezajlott, a másodperc törtrészei alatt megsokszorozódott a tér mérete. Ezt a folyamatot nevezik felfúvódásnak. A felfúvódási szakaszt létét az is alátámasztja, hogy nélküle a jelenleg mért tágulás mértékét visszavetítve a múltba jóval nagyobb időtartam jönne ki, mint amilyennek az Univerzum korát becsüljük. A robbanás első pillanatában úgynevezett X-részecskék keletkeztek, és mivel ezek nem stabil képződmények gyorsan lebomlottak kvarkokra és antikvarkokra. Az anyag ezen állapotában a kvantumfizika törvényei voltak az uralkodóak, és a határozatlansági törvény (Heisenberg) miatt úgy alakult, hogy több kvark jött létre, mint antikvark. ( Az újabb kutatások szerint a robbanásnál jelen lévő extrém körülmények mellett a természetnek eleve van affinitása arra, hogy több anyagot hozzon létre mint antianyagot ). A kvarkok és antikvarkok esetleg rekombinálódva fotonokat szültek, melyek ismét kvarkokká és antikvarkokká alakulhattak a párkeltés miatt. Ez az oda-vissza folyamat nagyon rövid ideig tartott. Amint a felfúvódás miatt a tér egyre nagyobb lett úgy kezdett csökkenni a nyomás és a hőmérséklet. Ez azt eredményezte, hogy a kvarkok kezdtek összeállni elemi részekké, megjelentek a protonok és neutronok, amelyek az atommag építőkövei és a magerők megjelenésének eredményeként összetapadtak atommagokká. A további tágulás már teret adott a szabad elektronok befogásához így létre jöhettek az egyszerűbb atomok mint a Hidrogén és a Hélium. Közben egyéb elemi részecskék is keletkeztek. A keletkezett sugárzó energia addig nem tudott kiszabadulni az anyag fogságából amíg a teret olyan sűrűn töltötte ki az elemi részecskék (főként a szabad elektronok) tömege, hogy nem volt elég üres tér hosszabb út megtételéhez. De az atomok megjelenése után már megritkult annyira a tér (a szabad elektronok lekötésével), hogy az Univerzum átláthatóvá vált és a fény is el tudott indulni nagyobb távolságokat megtéve az akkor már naggyá nőtt térben. Ezt a korai fényt kozmikus háttérsugárzásnak nevezzük, amelynek maradványát még ma is mérni lehet. Az azóta eltelt hosszú idő alatt ez a kezdeti vakító fény átment a láthatatlan tartományba és hőmérséklete is lecsökkent az abszolút zéró fok közelébe. Az intenzív felfúvódás szakasza tulajdonképpen ekkora fejeződött be, ezután már a tágulás egyenletesebbé vált. A felfúvódás vége felé az addig hőmérsékleti egyensúlyban lévő Univerzumban bizonyos kis hőmérsékleti ingadozások keletkeztek, lévén hogy bizonyos részek egy kicsit kevésbé fújódtak fel a többihez képest. Ezek a hőmérsékleti anomáliák teremtették meg a csomósodás lehetőségét az addigra már eléggé lehűlt és hatalmasra tágult Univerzumban. Ezen csomósodások lettek a csírái a későbbi galaxisoknak. A galaxisok felépültek, és napjainkban is szerveződnek. A nagy szervező ebben a világban már a pozitív gravitáció, amely gázködöket tömörít csillagokká, és vezérli az égi mechanika minden mozzanatát. A csillagok pedig életük folyamán felépítik a nagyobb rendszámú atomokat, amelyek megfelelő körülmények esetén kémiai kapcsolatuk révén létrehozhatják magát az életet is. Az Univerzum anyagát a gravitációs tér - amely hatalmas energiát tartalmazott - lebomlása hozta létre. Ez az energia anyaggá alakult át. A fenti folyamat lejátszódásának van egy kvantum-fizikai megközelítése is. Adva van a fals-vákuum, amely végtelen és örök. De itt nem az általunk megszokott térbeli vagy időbeli végtelenséget kell érteni, ez semmi evilágit nem tartalmaz, de a kvantumelmélet szerint végbe mehetnek benne vákuum-fluktuációk. Az alagút-effektus révén valódi-vákuum buborékok keletkezhetnek (hasonlóan, mint a forrásban lévő vízben keletkező buborékok), melyek növekedve, esetleg egybeolvadva új világokat hozhatnak létre, míg mások újra eltűnhetnek mielőtt új világ keletkezne belőlük. A kiteljesedett világok teljesen más fizikai törvényekkel rendelkezhetnek és egymással semmiféle kapcsolatuk nem lehet. Ezek egyike a mi Univerzumunk. A fals-vákuum lebomlásával valódi vákuumtér keletkezik. A valódi-vákuum alacsonyabb energiaszinten van mint a fals-vákuum. A kettő közötti energia-különbség az anyag létrejöttéhez szükséges energia fedezetéül szolgált. Ezt követően a tágulás - ami a hőmérséklet csökkenésével járt - egy fázisváltást idézett elő létrehozva a kvark-levest (hasonlóan ahhoz, mint amikor a felemelkedető meleg levegőben a lehűlés hatására a vízcseppek kicsapódva felhő képződését idézik elő). Ez egy drasztikus változás, amely a kezdeti szimmetriát csökkenti, azaz szimmetria-törést idéz elő. Ezen fázisváltás a kezdetben egységben lévő három alapvető kölcsönhatás (elektromágnesség, a gyenge és erős magerők) közül az erős kölcsönhatás különválását jelentette. Ez a fázisváltás hatalmas energia felszabadulásával járt, amely a hőmérséklet és a nyomás rendkívüli megugrásával a tér exponenciális mértékű felfúvódását eredményezte. Ez a felfúvódás a másodperc törtrészei alatt lezajlott. (Itt jegyzem meg, hogyha a térnek ezt a tágulási sebességét a fény sebességével akarnánk összehasonlítani, akkor a fénysebesség sokszorosát kapnánk. De ez az összehasonlítás hibás, mert a fény sebességét a kialakult térben értelmezzük és nem vethetjük össze magának a térnek a tágulási sebességével.) A gyors tágulás a tér kisimulását is eredményezte, a tér homogénné vált. Emiatt van, hogy a ma mért kozmikus háttérsugárzás minden irányban azonos értékű, eltekintve az egészen kismértékű ingadozásoktól. Ez a szimmetria-törés egyéb változásokat is eredményezett, pl. domainek, falak, húrok (sztringek), egypólusok, kialakulását. A sztringek kialakulásának lehetősége egy új elmélet alapjául szolgált, ez a szuper-húrok elmélete, amely leírja a csomósodások kialakulásának lehetőségét, az Univerzum nagyléptékű szerkezetét. Ez az elmélet matematikailag még nincs kidolgozva, de azt várják tőle, hogy esetleg az egyesített térelmélet megalkotásának alapjául szolgálhat, amelyben az Einstein-féle gravitációs elmélet és a kvantummechanika elmélete egy elmélet keretében jelenik meg. A fenti fázisváltást egy második fázisváltás is követte, amit már a szerényebb és egyenletesebb tágulás miatti lehűlés eredményezett. Ekkor váltak szét az elektromágneses és gyenge kölcsönhatások, létrehozva így a nukleonokat (protonok, neutronok), az atommagok építőköveit. A nukleonoktól zsúfolt térben a neutronok és protonok az erős kölcsönhatásra egyszerű atommagokká tapadtak össze. A fenti analógia szerint ez hasonlítható ahhoz, mint amikor a felhőben lévő vízpárák cseppekké állnak össze az eső képződésekor. A harmadik szakasz már nem tekinthető fázisváltásnak, mert ekkor a tér tágulása már nem eredményezett további szimmetria-törést, csupán helyet biztosított az elektronok befogásához, azaz az egyszerűbb atomok kialakulásához. Az így megritkult térben a sugárzások is szabad utat kaptak és elindulhatott útjára a kozmikus háttérsugárzás, ami tulajdonképpen a Nagy Bumm robbanás vakító fénye volt.
A gravitációt jelenleg nem vonzó erőként hanem térgörbületként fogjuk fel. Az időt sem egy állandó üteműnek tekintjük, hanem úgy, hogy annak üteme függ a megfigyelő és megfigyelt relatív sebességétől. Bevezették a sajátidő fogalmát, ami mindig azt az időt jelenti, amit egy adott testhez (rendszerhez) rendelünk. Egy megfigyelő rendszerének sajátidejéhez képest a hozzá képest mozgó rendszer órája lassúbb járásúnak látszik és fordítva. Ez a különbség tehát viszonylagos. Hogy egyeztetni lehessen az időket a különböző módon járó órákat szinkronizálni kell. A teret és az időt egységes téridő rendszerként kezeljük, melyet a benne lévő anyag a tömegének megfelelő mértékben meggörbít. Egy test tömege is függ a test sebességétől. A sebesség növekedésével nő a test tömege is. A tömeg és energia egységét hirdetjük. A fény sebességét viszont állandónak tekintjük és azt állítjuk, hogy ennél nagyobb sebesség nem létezik. Jelen világunkat különböző szinteken vizsgálva más-más törvényeit ismerhetjük meg. A mikrovilág szintjén - az atomok világában - a kvantumfizika törvényei az irányadók. A makrovilág szintjén a fizika, kémia és biológia törvényei, amíg az Univerzum szintjén az Einstein-féle relativitáselmélet az elfogadott. A fenti szintek csak a leírásukat tekintve különbözők, valójában az egész Univerzumunk a mikrovilág elemeiből épül fel. Egységes elméletet, amely a fenti szintek mindegyikét egy elmélet keretében tudná tárgyalni, még nem sikerült felállítani, bár történnek rá kísérletek. Felvetődik a kérdés, hogy mi lesz a sorsa ennek az Univerzumnak a jövőben. Háromféle eset lehetséges. Vagy nincs elegendő anyag az Univerzumban ahhoz, hogy a gravitációja révén megfordítsa a tágulást (nyitott Univerzum) és ebben az esetben az Univerzum anyaga szétrepül a táguló térben. Kérdés persze, hogy maga a tér meddig képes tágulni. Ezt nem tudjuk. Ez eléggé kiábrándító vég lenne, mert a csillagok idővel kihunynának és csak egymástól messzire elszóródott sötét égitestek lennének az űrben. Az élet ilyen körülmények között nyílván lehetetlenné válna. Ha netán ez az eset következne be, akkor itt meg is állhatunk az elmélkedésben, mert akkor nincs tovább, ez van és kész. A második esetben a tér kezdeti gyors tágulása után a tágulás mértéke egyre csökken és végül a tér egy végső állapotba kerül (sík Univerzum). Ehhez az állapothoz a fizikai paramétereknek egy nagyon pontos értéke szükséges, a legkisebb eltérés is kibillentené a rendszert ebből az állapotból és a rendszer elmenne a másik két állapot valamelyike irányába. Jelenleg úgy tűnik, hogy az Univerzumban teljesedik ez a precizitás, viszont ez annyira kiélezett állapotot jelent, hogy sokan kételkednek az Univerzum sík mivoltában. Foglakozzunk inkább a harmadik esettel amikor van elegendő anyag ahhoz, hogy a tágulás vissza tud fordulni egy összeomlásba (zárt Univerzum). Az összeomlás végén bekövetkezik a Nagy Reccs - a Nagy Bumm fordítottja -, ami után már csak a szingularitás létezik tér, idő és fizikai folyamatok nélkül. Az ehhez szükséges anyagmennyiség meglétét még mindig keresik a csillagászok. Egyes elméletek szerint az összeomlás kezdetekor az idő iránya is megfordul. Ez a fordulat ahhoz hasonlítható ahogy egy feldobott kő a felső holtpont felé közeledve lelassul, majd egy pillanatra megáll és elkezd visszahullni. Az idő is hasonlóan lassulna, majd iránya negatívvá válva felgyorsulva visszafele játszódnának le az események. Ami azt jelentené, hogy pl. az emberi lét a halállal kezdődne - az emberek egyre fiatalodnának, hátrafelé közlekednének, stb. - és a születéssel érne véget. Nagyjából ahhoz hasonlítható a dolog, mint amikor egy filmet visszafele játszanak le. A fentiek eléggé abszurd dolognak tűnnek. A negatív idővel matematikai szempontból lehet számolni, de a mai elméletek ezt az esetet mégis elvetik. Nem minden matematikai megoldás ad reálisnak elfogadható eredményt. Valószínű, hogy az idő nem fog megfordulni és az esetleg akkor még élők nem is érzékelnék, hogy megkezdődött a zsugorodás. Uram bocsáss, ez esetleg már meg is kezdődhetett, csupán nincs róla tudomásunk. Ugyanis mi mindig a múltat látjuk, még akkor is a múltbeli arcunkat látjuk amikor a tükörbe nézünk. Hát még ha távolabbra nézünk az Univerzumba, a múltnak annál régebbi eseményeit látjuk, de a jelenlegi eseményeit soha. Ez a fény sebességének véges mértékével magyarázható. Maradjunk tehát a harmadik esetnél. Azaz az Univerzum egy ponton túl nem tágul tovább, hanem elkezd újra összehúzódni. A jelenlegi elmélet szerint a galaxisok egyre közelebb kerülnének egymáshoz, később össze is ütköznének. A tér ahogy szűkül úgy zsúfolódik benne az Univerzum anyaga, miközben a nyomás és a hőmérséklet is egyre növekszik. A vége felé egybeolvad minden, de ekkor már újra a kvantumtörvények lesznek az uralkodóak, hiszen az anyag ekkora már ismét csak az elemi részecskék majd a kvarkok formájában lesz jelen. A felfúvódási folyamat nem tud visszafelé lejátszódni, azaz nem lesz a végén egy hirtelen összezuhanás. Fokozatosabban jut el a folyamat a szingularitásig, amiből kiindultunk. Én azonban nem hiszem, hogy eljutna ez a folyamat egészen a szingularitásig. Ugyanis újra át kellene haladnia ennek a folyamatnak egy olyan fázison, amelyben a hőmérsékleti és nyomás viszonyok olyanná válnak, mint amilyen az induláskor a felfúvódást előidézte. Szerintem tehát a szingularitás elérése előtt újra bekövetkezne a felfúvódás és kezdődne minden elölről. Pl. ha azt az esetet tekintjük, amikor az Univerzum mérete a Planck-távolság méretén belül kerül, ahol már a teljes határozatlanság uralkodik, akkor mi biztosítaná azt, hogy innen már csakis a szingularitás következhet, hiszen ez ellentmondana a határozatlanságnak. De én azt gondolom, hogy a zsugorodás a Planck-távolságig sem jut el, már előbb megtörténne az újabb robbanás. Ez azt jelentené, hogy a szingularitás sohasem érhető el. De akkor vajon valaha is volt-e szingularitás? Vagy ezeknek a tágulási-összeomlási ciklusok sorozatának sem kezdete sem vége nincsen? Ugyanis nehezen tudom elképzelni, hogy eljusson egy összeomlási folyamat a szingularitásig úgy, hogy átugorna egy olyan állapotot, ami egy újabb felfúvódást beindíthatna. Ha arra gondolok, hogy a felfúvódást egy a pára kicsapódásához hasonló fázisváltozás idézte elő, amely hatalmas mennyiségű hőt termelt, akkor ennek a fordított folyamata (a párolgás) is bekövetkezik, ami viszont ugyanolyan mértékű hőelvonással jár. De ezt a hőt csak a rendszer hőmérséklete rovására lehet előteremteni. Ugyanakkor az Univerzum mérete ilyenkor már olyan kicsi, hogy a "párolgási fázis" alatti zsugorodás már nem tudja annyival emelni a hőmérsékletet, hogy az pótolhatná a "párolgás" által a rendszerből kivont hőt, ez azt eredményezi, hogy a rendszer hőmérséklete drasztikusan csökken ami a rendszer fázisváltozásának megfordulását eredményezi ( újabb kicsapódás ) és ez elindítja a következő felfúvódást. A Nagy Reccs utolsó pillanataiban az Univerzum anyaga már csak a kvark-leves formában létezik, de a fekete lyukak tartják magukat a legtovább, mint komplex egységek. Ez az elképzelés sok mindent felvetne. Nem kellene számolni az idő kezdetével, hiszen az folyamatosan telne. Nem omlanának össze a fizika törvényei a szingularitásban, így nem kellene esetleg valami másfajta világgal számolni az új robbanáskor. A szingularitás kihagyása a ciklikusságot eredményezné az Univerzumok sorozatában, de akkor mi van a kezdetek kezdetével, vagy hogyan is kellene viszonyulnunk ahhoz a kérdéshez, hogy volt-e teremtés avagy nem. A fenti dolgok időben olyan távlatokba tolódnának ki, hogy a teljes bizonytalanságban hagynának bennünket a kezdetek kezdetét illetően. De van itt egy bökkenő - a termodinamika II. főtétele -, amely kimondja, hogy az idő előre haladtával az Univerzum rendezetlensége egyre nő, ami más megfogalmazásban azt jelenti, hogy a hőmérsékletek mindenütt kiegyenlítődnek. Ez minden folyamatnak is a végét jelentené, mert a folyamatok mindig hőcserével járnak. Márpedig ha az időnek a kezdete esetleg a végtelenbe nyúlik vissza a múltban, akkor ennek az egyensúlynak már régen be kellett volna állnia. Ez nyílván nem történt meg, mert a folyamatok jelenleg is zajlanak. A szingularitás feltételezése kivédi ezt a problémát, mert az idő a robbanáskor indul és mondhatjuk azt, hogy még nem telt el olyan sok idő, hogy az egyensúly beállt volna. A szingularitás ily módon az idő végtelenségét kiküszöböli, ugyanakkor más fizikai folyamatokat a végtelen kicsi ( a tér esetében ) ill. végtelen nagy ( a sűrűség esetében ) irányába tolja el. És az is elgondolkodtató, hogy a fizikai folyamatoknak vagy a fizikai mennyiségeknek vajon valóban nincsenek reális korlátai? Az én nézetem szerint a rend újra visszaállhat. A termodinamika II. főtétele zárt rendszerre vonatkozik. Az Univerzumot önmagában zárt rendszernek tekinthetjük, mert hiszen rajta kívül nincs semmi. De van egy olyan fázis, amikor ez a zártság fellazul és ilyenkor a rendszer közelít a nyílt rendszerhez. Ez pedig a felfúvódás szakasza, amikor a tér hatalmas ütemben tágul és ilyenkor a rendszer a gravitációs mező lebomlásával hatalmas energiához jut, amit az anyag felépítéséhez és újraszervezéséhez használ. Az így kialakulóban lévő rendszer már más, mint ahonnan az energiát kapja, erre az esetre mondom én, hogy olyan mintha a rendszer zártsága fellazulna. De fel lehet úgy is fogni a dolgot, mint az energia megmaradás törvénye esetében, miszerint előfordul olyan szituáció, amikor ez a törvény sérülhet egy igen kis időre, a természet ugyanis produkál ilyesmit, amit kénytelenek vagyunk elfogadni ( l. spontán párkeltés ). De mennyi ez az igen kis idő? Tudtommal ez az időtartam nincs igazán konkretizálva. Miért ne lehetne a termodinamika II. főtételével kapcsolatban is ilyen kitételt tenni? Az a pár töredéknyi másodperc, ami alatt az intenzív felfúvódás tartott, szintén igen kis időnek számít az Univerzum ki tudja milyen sok milliárd éves ciklusához képest. A felfúvódás előtt megtörténik a tér kisimulása, hasonlóan ahhoz mint amikor a jég-víz keverékben a hőmérséklet kiegyenlítődik. A térnek ez a simasága csak a felfúvódás után kezd egy kicsit megbomlani, nagyjából akkor, amikor az újabb kozmikus sugárzás már el tud indulni a kellően nagy és a részecskék zsúfoltságától megszabadult térben. A térnek a fenti kisimulása felfogható úgy is, mint a rend újraszervezése. Szerintem ilyen extrém esetben, mint amilyen a felfúvódás fázisában van inkább a "szervező erők" túlsúlya dominál ami megszüli az új rendet. Ezen szervező erők megszűnnek, amikor a felfúvódás befejeződik és ezután már a termodinamika II. főtétele szerint mennek tovább a dolgok. Azaz egy új ciklus megteremti a rendet és ismét van elég idő a teljes rendezetlenség beálltáig. De lehet, hogy az újabb ciklus hamarabb bekövetkezik, mint a hőhalál. A fizika törvényei tehát nem omlanak össze, mert nincs szingularitás, de van olyan szakasza az Univerzum fejlődésének, amikor egyes törvények ellenében hatnak olyan erők ill. viszonyok, amelyek a fejlődés más fázisában nem érvényesülnek. Szerintem tehát az Univerzum oszcilláló, Nagy Bumm is van, Nagy Reccs is van, de nincs szingularitás. Időről-időre ugyan közel kerül ehhez az állapothoz az Univerzum, de mégsem éri el azt. Az idő közben folyamatosan pereg és a fizika törvényei is állandóak. Nincs kezdet és nincs vég csak örökös megújulás van.

A fekete lyuk leírása


A fekete lyuk egy olyan térrésze az Univerzumnak, amelyben az anyag sűrűsége eléri azt a mértéket, hogy gravitációja a fényt is fogva tartja, az sem képes megszökni róla. A jelenlegi csillagászati megfigyelések egyre inkább bizonyítják, hogy nemcsak matematikai megoldásról van szó, hanem a valóságban is léteznek ilyen objektumok. A méretét két szempontból is meg lehet adni. Az egyik szempont a tömege, ami egy galaxis tömegének többszörösétől az egészen kis tömegig terjedhet. A másik szempont a térbeli kiterjedése, amit a fekete lyuk esemény-horizontjának sugarával lehet megadni. A horizonton azt a képzeletbeli határt értjük, amit átlépve a fekete lyuk irányába, onnan kiszabadulni már képtelenség, mert semmi nem mozoghat a fénynél nagyobb sebességgel. A horizontot belülről kifelé a fény sem képes átlépni. Egy kisebb tömegű fekete lyuk esetében a horizont sugara is kisebb (Schwarzschild-rádiusz). A szökési sebesség minden tömeggel rendelkező égi objektum esetében értelmezhető, kisebb sűrűségű testek esetén ez reálisan elérhető sebesség, amint azt a Naprendszer más bolygói felé küldött űrszondák is bizonyítják, kiszökve a Föld vonzásából. A horizonton kívüli testekre a fekete lyuk gravitációja - amely a horizonton kívül is érvényesül - éppen úgy hat mint bármely más égi objektum hat egy másikra, azaz keringésre kényszeríti a másik objektumot. A relativitás elmélete szerint azt mondhatjuk, hogy a fekete lyuk a végtelenségig meggörbíti a teret, mintegy "lyukat" képez a térben. Ha a háromdimenziós teret egy kétdimenziós síkra képeznénk le gondolatban, akkor ezek a görbületek úgy néznének ki, mintha egy vízszintesen kifeszített gumilepedőre különböző súlyú golyókat helyezve azok a súlyúknak megfelelő bemélyedéseket hoznának létre a lepedőn. Ebben a hasonlatban a fekete lyuk olyan mély tölcsérszerű bemélyedést okozna, aminek a legmélyebb pontja már a végtelenben lenne, mintegy kiszúrva a lepedőt. Ezt a végtelenben lévő pontot szingularitásnak nevezzük. Ebben a pontban már a fizika törvényei is összeomlanak. A horizont közelébe kerülő testek a fénysebesség közelébe felgyorsulva keringenek a horizont mentén, majd belülre kerülve rövid időn belül becsapódnak a szingularitásba. Ez a beáramló, a lyuk körül keringő, anyag egy úgynevezett akkréciós korongot képez és sok esetben ennek a korongnak a tengelye mentén mindkét irányban nagy sebességgel kilövellő anyagok viszonylag vékony nyalábok mentén távoznak a fekete lyuk horizontjának közeléből. Ezek a jet-ek (sugár-nyalábok). A horizonton belül már furcsa jelenségek játszódnak le, pl. a tér és az idő felcserélődnek, ami addig térkoordináta volt, az időkoordinátává változik és fordítva. Ezt figyelembe véve már csak ezért sem lehet szabadulni belülről, mert belülre kerülve a jövő a szingularitás felé mutat. A horizont közelében a relativisztikus hatások nagyon felerősödnek, mivel ott már a fénysebesség közelébe kerül a közelítő test sebessége. Ezért egy külső távoli megfigyelő úgy látná, hogy a megfigyelt közelítő test soha nem tudja átlépni a horizontot, holott az egy pillanat alatt belül kerülhet azon a sajátidője szerint. A fekete lyukat közvetlenül megfigyelni nem lehet, mert a belőle kiszökni nem tudó fény nem juthat el hozzánk, ami által közvetlenül láthatnánk. De a környezetében zajló jelenségekből indirekt módon lehet következtetni a jelenlétére. Többféle ilyen jelenség kínálkozik a megfigyelésre. Ilyenek pl.: az akkréciós korongok és a jet-ek láthatók, mert még kívül vannak a horizonton - egy látható szomszédos csillagból anyagátáramlás figyelhető meg a fekete lyuk felé - kettős rendszer látható és láthatatlan tagja kering egymás körül - a gravitációs lencsehatás is jelezheti a fekete lyuk jelenlétét. A megfigyelésekből úgy tűnik, hogy a galaxisok középpontjaiban hatalmas méretű fekete lyukak vannak, amelyek tömegei vetekszenek a galaxisok tömegeivel. De máshol is előfordulnak fekete lyukak, nemcsak a középpontban. Kétféle típusú fekete lyukról beszélhetünk. Az egyik a statikus fekete lyuk, amelynek nincs perdülete. A "kilyukadt" tér olyan gondolatokat szülhet, hogy a túlsó oldalon egy másik világ van, amivel nekünk semmiféle kapcsolatunk nem lehet. A másik típusnál viszont a fekete lyuk forog a tengelye körül. Ebben az esetben úgy vélik, hogy a szingularitás nem egy pontszerű valami, hanem egy végtelenül vékony gyűrű alakjában van jelen. Ez egy további elképzelésre is invitálja az embert, mert azt sugallja, hogy a gyűrű közepén át lehet esetleg haladni úgy, hogy közben a szingularitást elkerüljük. Hasonlatként mint ahogy egy oroszlán átugrik a tüzes karikán anélkül, hogy megégetné magát. Ha ehhez az elképzeléshez hozzávesszük azt a matematikai megoldást is miszerint létezhet egy ellentett fekete lyuk is, amit fehér lyuknak neveznek, és ez kapcsolatban van egy fekete lyukkal, akkor a fekete lyuk oldalon belépve, a fehér lyuk oldalon már kint is találhatnánk magunkat valahol az Univerzum egy másik pontján. Feltéve ha kibírnánk az ezzel az utazással járó megpróbáltatásokat, amik nem csekélyek. Egy ilyen "fekete lyuk-fehér lyuk" kombinációt nevezünk féreglyuknak. A fehér lyuk egyébként mindent eltaszít magától. A valóságban fehér lyuk ill. akkor féreglyuk sem létezik, legalábbis erre utaló nyomokat még nem észleltek. A fekete lyuk keletkezéséről a következő elképzelések vannak. Vannak akik azt mondják, hogy fekete lyukak már az Univerzum keletkezésekor kialakulhattak és később ezek köré épültek fel a galaxisok. De kialakulhatnak úgy is, hogy egy nagytömegű csillag üzemanyagainak kimerülése után egy robbanással ledobja magáról a külső burkát, de belül már képtelen ellenállni a saját gravitációjának és összeomlik egy nagyon sűrű anyaggá. Az ilyen felrobbant csillagokat nevezzük nóváknak vagy szupernóváknak. A csillag eredeti tömegétől függ, hogy a visszamaradt magból valamilyen (fehér, barna, fekete) törpe vagy neutroncsillag vagy esetleg fekete lyuk keletkezik. Már a neutroncsillagban is olyan sűrű az anyag, hogy az atomok összeroppannak és az atommagok érintkeznek egymással. Az elektronok bepréselődnek a protonokba, így csak neutronok maradnak a masszában. De a neutroncsillagok még nem rendelkeznek olyan nagy sűrűséggel, hogy a fény ne tudna elszabadulni róluk. Ezért az ezek felületébe becsapódó anyagok fényjelenségei esetleg láthatók, bár ezeket inkább a röntgensugár emissziójuk alapján lehet megfigyelni. Amennyiben elegendően nagy tömege van az összeomló csillagnak, akkor az anyag tömörülése nem áll meg a neutroncsillag állapotnál, hanem tovább tart a sűrűsödés és az anyag a szingularitásba, azaz a végtelen nagy sűrűség állapotába zuhan. És ezzel megszületik a fekete lyuk. Ez a folyamat hasonlatos a Nagy Reccs végső stádiumához, de itt csupán az Univerzum egy kis részéről van szó miközben a kinti világ is létezik az ott uralkodó fizikai törvényekkel egyetemben. Ez nagy különbség a Nagy Reccs-hez képest. Hogy hogyan szűnhet meg egy fekete lyuk, erre is van magyarázat (Hawking). A magyarázat alapjául a spontán párkeltés szolgál, amely a kvantumelmélet szerint elfogadható dolog, de a részecskefizikával foglalkozó kutatók észlelik is ezt a jelenséget. A horizonton kívül, de annak közelében, keletkezhetnek anti- és nem anti-részecske párok, amelyek egy igen rövid időre élnek majd újra megsemmisítik egymást (annihilálnak). A keletkezéshez energiát kölcsönöznek a vákuumtértől, majd ezt az energiát az annihiláció során visszafizetik. Előfordulhat ám, hogy az így keletkezett részecske pár egyik tagja bekerül az esemény horizonton belülre, míg a másik tagja kívül marad. Ebben az esetben a párok a keletkezésükhöz kölcsönkapott energiát nem tudják visszafizetni, ezért a kívül maradt részecskék a külső szemlélő számára olyan módon értelmezhetők, hogy a fekete lyuk sugárzást bocsát ki. Ezt úgy is lehet értelmezni, hogy a fekete lyuk párolog, azaz egy idő után elfogyhat. Nagytömegű fekete lyuk esetén ez a párolgás igen sokáig eltarthat. Ha a Nagy Reccs-nél általam elképzelteket itt is alkalmazni szeretném, akkor azt kell mondanom, hogy mivel a hasonlatosság megvan a két esetben, a szingularitás a fekete lyuk esetében sem érhető el, mert itt is fellép a felfúvódási fázis. Ez azt jelentené, hogy a fekete lyuknak azonnal fel is kellene robbannia. De ebben az esetben ott van a külvilág. Nem tud olyan intenzíven felfúvódni a tér egyrészt azért, mert a fekete lyuk esetében jóval kisebb tömegről van szó mint a Nagy Bumm esetében, másrészt a már meglévő térben megy végbe a felfúvódás. Ez szerintem azt eredményezi, hogy egy gyengébb felfúvódás elkezdődik ugyan de végül beállhat egy egyensúly a kétféle ( negatív és pozitív ) gravitációs tér hatására. Esetleg újra összeomlik, majd újra kitágul a fekete lyuk tere, azaz elképzelhető az is, hogy egy fekete lyuk pulzál. Ez az oszcilláció hasonlatos az Univerzum oszcillációjához, de valószínű, hogy itt jóval rövidebb idő alatt zajlik le egy ciklus. Gondolom, hogy a ciklusidő függ a fekete lyuk tömegétől. A szingularitást már azért is nehéz elfogadni, mert ott megszűnne minden fizikai törvény, pl. a tömeg megmaradását sem lehetne értelmezni. Márpedig egy fekete lyuknak elég jól meghatározható a tömege a gravitációja révén. Másrészt ez a rendszer forog is, mert a bekerülő anyagok impulzusmomentumai nem semmisülnek meg bent, hanem hozzáadódnak a fekete lyuk már meglévő impulzusmomentumához. Ezt figyelembe véve a zsugorodási szakaszban a tengely körüli forgás sebessége egyre nő, a tágulási szakaszban egyre csökken. Hasonlóan ahhoz, mint amit egy piruettező korcsolyázó produkál a kezei kinyújtása ill. behúzása által. A benti térben az anyag sűrűsége és a térfogata fordítottan aránylik egymáshoz, a tömege viszont állandó ( az esetlegesen beáramló anyag miatt növekedhet ), így az eseményhorizont sugara állandó marad, azaz a horizont nem lüktet.
Én tehát egy lüktető ( pulzáló ) és egyben forgó fekete lyukat képzelek el, amely alakjára nézve gömbszimmetrikus ( a gömb és a diszkosz alakok között oszcillál ), ennélfogva nem lehet átugrani rajta, mint egy karikán. Ez azt jelenti, hogy nem lehet időutazást tenni egy féreglyukon át. Úgy gondolom, hogy a fehér lyuk a valóságban nem létezik. A fekete lyuk megszűnésére elfogadom azt az elméletet, hogy esetleg az elpárolog. Ennek bekövetkezését inkább csak a kisméretű fekete lyuk esetében tartom valószínűnek. Nagyobb méretű fekete lyukak esetében ez a párolgás nagyon hosszú ideig eltarthat, különösen akkor, ha a fekete lyuk közelében elegendő anyag van még amit beszippantva növelheti a tömegét. De el tudom képzelni a fekete lyuk egy olyan megszűnését is, hogy az felrobban. Ezt azért gondolom, mert abban a bizonyos oszcilláló térben az anyag már olyan állapotban van, amikor a kvantumtörvények dominálnak. Ez esetben pedig mindig ott van a határozatlanság, ami esetleg az oszcillációban valami zavart vagy rezonanciát okozhat. Ez esetleg odáig fajulhat, hogy a fekete lyuk felrobban. És azt is el tudom képzelni, hogy két fekete lyuk esetleges összeütközése is előidézhet ilyen zavart, pl. az oszcilláló fázisok egybeesése által a találkozás pillanatában egy olyan túllövés keletkezik, ami robbanást eredményezhet. A fenti oszcilláció zsugorodási szakasza nem lehet fordítottja a Nagy Bumm-nak, mert a zsugorodás nem megy el odáig, hogy ott bent egy új világ keletkezzen. Ebben az esetben inkább csak a Nagy Bumm egy szeletéről van szó. Én úgy gondolom, hogy ez az oszcilláció a Nagy Bumm azon szeletére jellemző tartományban játszódik, ami a Plank-távolságnyi méret és az atommagok kialakulásához szükséges méret közé esik. Azaz a sűrűséget tekintve a neutroncsillag állapot és a kvark-leves állapot közé esik. Az összehúzódáskor a kvark-leves állapotot elérve a hőmérsékleti- és nyomásviszonyok miatt a negatív gravitáció kialakul és elindul a felfúvódás. Ezt a felfúvódást korlátozza a külső tér jelenléte és a folyamat leáll a neutronok és protonok kialakulása után. Az a tény, hogy ebben a térben megvan a szükséges anyagmennyiség az újabb összeomláshoz, ez meg is történik. A rendszer tehát a két állapot között pulzál. Amennyiben egy fekete lyuk felrobbanna, akkor a benne lévő tömeg jelentős része energiává alakulna. Tekintve, hogy egy fekete lyukban többnyire igen nagy tömeg van ez hatalmas energia felszabadulásával járna. Ennek a robbanásnak a hatása jóval nagyobb lenne, mint egy szupernóva robbanásé. Ez igen nagy pusztítást végezne a környezetében, de ez a pusztítás nem terjedne ki a teljes Univerzumra. P.S. Az általam fent kifejtettek csupán csak meditációk a témáról. A fenti elmélkedést más irányba is el lehetne vinni. Pl. hogy az Univerzum életében nincsenek Nagy Bummok és Nagy Reccsek. Mert az is elképzelhető, hogy a világ öröktől fogva ilyen volt, amilyen most és nem is fog igazán mássá válni. Ebben az esetben is meg kellene magyarázni néhány dolgot. Jelenleg a Nagy Bumm elméletet a következők támasztják alá: a. A tágulás, amit a vöröseltolódás igazol. Ebbe a pontba talán még bele is lehetne kötni. Mert mi van , ha a vöröseltolódás nem is a távolodásból ered? Elképzelhető, hogy ez valami más miatt van. Pl. a fénynek a hosszú távon és időn át való utazásával függ össze. Esetleg az út során létrejött kölcsönhatások okozzák az eltolódást. b. A kozmikus háttérsugárzás, aminek maradványát ma is mérni lehet. Itt is fel lehet vetni olyasmit, hogy az Univerzumban a ma mérhető érték a sugárzások egy beállt értéke. Hiszen vannak a térben fűtőelemek (csillagok), amelyek néhány fokkal az abszolút zéró fok felé emelhetik az átlagos hőmérsékletet az űrben. És hogy ez nem mindenütt pontosan azonos érték, az csak természetes, hiszen a kiegyenlítődéshez mindig idő kell. De közben a fűtőelemek eloszlása és teljesítménye is változik, így kicsi ingadozások az eloszlásban elképzelhetők. A sugárzás infravörös tartományát pedig magyarázhatjuk hasonló okkal, mint az a. pontban. c. Az Univerzum Hélium-készlete Ez már keményebb dolog, mert a jelenleg mérhető Hélium-készlet megléte nehezen lenne magyarázható az elemek kezdeti kialakulása nélkül. A csillagok ugyanis az alacsonyabb rendszámú elemekből építik fel a magasabb rendszámú elemeket a a magfúzió révén. A fordított folyamat maghasadással érhető el. A csillagokban nem zajlanak ilyen folyamatok. Ehhez talán már az intelligencia megléte szükségeltetik, amely esetleg nagy tömegben lenne képes előállítani a legegyszerűbb elemeket. Az állandó állapotú Univerzum feltételezése tehát olyan folyamatokat igényel, amelyben Hidrogén ill. Hélium keletkezik. d. A galaxisok kialakulása, az Univerzum nagyléptékű szerkezete. A galaxisok és a nagyléptékű szerkezet ( a galaxisok csoportokba való tömörülése, eloszlása ) kialakulásához szükséges feltétel az, hogy a kezdeti homogén anyageloszlásban legalább valami csekély differencia lépjen fel. Az így kialakult kis anyag-sűrűsödések idővel felerősödnek a gravitáció hatására, melyek a galaxisok és a nagyléptékű szerkezet kialakulásához vezetnek. Ezeket a csekély hőmérsékleti differenciákat a kozmikus háttérsugárzásban ki is mutatták. Az állandó állapotú Univerzum feltételezése esetén nem tudunk mit mondani a kezdetről, csupán elfogadhatjuk azt a tényt, hogy a világ szerkezete olyan amilyen. Elképzelhető, hogy a nagyléptékű szerkezet idővel átstrukturálódik, mert az űrbe kikerülő anyagok (gázfelhők, porok, stb.) a gravitáció hatására újra tömörülnek más struktúrát alakítva ki. e. A termodinamika második főtétele. Amennyiben az Univerzumot zárt termodinamikai rendszernek tételezzük fel és a törvényt az Univerzumra is alkalmazzuk, akkor az örökké való lét itt is problémába ütközik. Ebben az esetben vagy a törvényt kellene módosítani, vagy az Univerzum termodinamikai szempontból tekintett zárt ill. nyílt voltát kellene tisztázni.


Nagy Sándor Debrecen,2003.


Nasa