- Predrag Boksic Crne rupe
Crne rupe isparavaju
Obicno se na prvi pogled pri proucavanju crnih rupa ucini da dolazi do narusavanja zakona o odrzanju energije jer sve sto pada na crnu rupu pada nepovratno. To nije tako jer se masa ne gubi vec samo gomila u singularitetu. Elektromagnetno zracenje, kao i sve cestice koje nemaju masu, koje padne na crnu rupu takođe povecava masu singulariteta u skladu sa Ajnstajnovom relacijom između mase i energije: E=mc2 gde je E - energija zracenja. Međutim, pazljiviji posmatrac ce uociti da dolazi do krsenja jednog drugog fundamentalnog zakona.
Energija nije samo ono od cega je sve izgrađeno vec i ono cime je izgrađeno. Kompleksna tela koja se odlikuju velikim stepenom organizacije u sebi nose izraz energije koja nije obuhvacena cuvenom Ajnstajnovom relacijom. Veca energija je potrebna da bi se materija ucinila uređenom nego da se naprosto prepusti haosu. Tacnije za stvaranje haosa nije potrebno uloziti nikakvu energiju. Haos sam po sebi oslobađa energiju na racun reda koji se po pretpostavci krio prethodno u tom nekom sistemu, događaju ili telu. Ta energija je najprimitivnija u prirodi - toplota. Smatra se da je sustinski kraj materije (ne uzevsi u obzir sudbinu u singularitetu) toplotna smrt vasione. Za stvaranje reda potrebna je energija, ali se ona dobija na racun uređenosti nekog drugog sistema, kao sto se razara hemijska veza u fosilnim gorivima da bi dobili energiju na primer. Red se kvari u korist haosa spontano i neumitno. Crne rupe protivurece ovom principu.
Prvo, sve sto uđe u crnu rupu ne moze da je napusti. Odatle sledi da toplota ili ceo jedan sistem sa sve svojim haosom ili redom moze da nestane zauvek ocepljen od spoljasnjeg sveta. Tako po svemu sudeci moze da se izgubi energija koja pociva na uređenosti nekog sistema. Ovo se moze i ovako prikazati: crna rupa je jednosmeran put informacija. Uređena struktura nosi informacije o svojoj kompleksnosti. Nestanak iza horizonta događaja bi znacilo gubitak informacija. Drugo, fundamentalni zakon se ne moze prekrsiti. Ovakve konfliktne situacije su uvek plodonosne u fizici jer je potrebno uvesti neki nov fenomen koji povezuje te cinjenice.
Da bi se zakon odrzao neophodno je da crna rupa ima entropiju - sopstvenu meru uređenosti sistema. Kako se struktura materije razara dostizuci singularitet, na racun reda mora se oslobađati energija - toplota. Dakle crne rupe moraju imati temperaturu. Da bi postigli takav rezultat, a da ta toplota ne potice iz unutrasnjosti crne rupe bilo je potrebno 'nastimati' teorijsku pricu tako da ta energija dopire iz okoline crne rupe. Hajzenbergovo nacelo neodređenosti to omogucava. Iako je nacelo formulisano na sasvim teorijski nacin, moze se sasvim uprostiti. To je jedno prakticno zapazanje koje potice iz eksperimenata u komori gde je potrebno uociti polozaj i brzinu neke cestice. Primeceno je da se saznanje o polozaju svojom tacnoscu unapređuje na ustrb saznanja o brzini te cestice koja bi se promenila po obavljenom merenju. I obratno. U blizini crne rupe prostor je prazan jer ga je gravitacija 'ocistila'. To nije u skladu sa nacelom: prazan prostor bi znacio postojanje cestica brzine nula i polozaja nula, sto bi znacilo dve poznate velicine, a to nije u skladu sa nacelom. Otkud cestice u praznom prostoru? Evo resenja. Prazan prostor se moze predstaviti kao ispunjen cesticama parova materija - antimaterija (cestica-anticestica). Snazno gravitaciono polje na samom horizontu događaja cepa prostor na suprotnosti iz kojih je sacinjen. Gravitacija zatim jednu anticesticu privuce na crnu rupu pri cemu masa crne rupe opada, dok druga cestica odlazi u prostor i registruje se kao temperatura. Pri tome se crna rupa trosi i nestace u eksploziji ako se ne dovodi nova materija na nju. Temperatura crne rupe je:
gde je M opet izrazeno
u jedinicama Sunceve mase.
Velika crna rupa otpusta sasvim malo toplote. Ali kako se pri tome masa smanjuje iz gornjeg izraza se vidi da stopa otpustanja energije tada raste. Crna rupa precnika od oko 10-13 centimetara imala bi temperaturu od 120 milijardi stepeni, a snagu od 6000 megavata.
Promena mase s vremenom je sledeca:
gde je t -
proteklo vreme, M0 - pocetna masa, K - konstanta
M(t) - trenutna masa
Dok se masa smanjuje temperatura raste. Na nultoj masi dostize se kriticna temperatura:
Iako crna rupa nestaje u eksploziji slabo je verovatno da cemo prisustvovati takvom događaju. Vek crne rupe koja ne prima materiju u sebe je:
godina. M je u jedinicama Sunceve mase.
Veruje se da su u ranom kosmosu nastale sasvim male crne rupe (primordijalne crne rupe) koje se nalaze u velikom mnostvu i koje svakog casa nestaju u eksplozijama.