Czarne dziury to ciemna plama na honorze Przyrody. Jak mogła ona stworzyć takie monstra co połykają wszystko co popadnie i być może trochę tylko przy tym promieniują kwantowym potem? Połykają i co się z tym co połknęły dzieje? Całkowita dezintegracja? A co potem?
Gdzieś te zdezintegrowane fragmenty muszą być wypluwane i zapewne przetwarzane na coś użytecznego. Szczegóły tego procesu są dla dzisiejszej fizyki zagadką. Chciałbym móc ją rozwiązać. A Wy?
Ale co mają wspólnego czarne dziury i ich krwiożerczość z zasadą równoważności Alberta Einsteina i ruchem jednostajnie przyśpieszonym? Wszak o tych to zagadnieniach pisałem w ostatnich trzech notkach, a to:
Obroty i wiatr Minkowskiego
Albert Einstein w beczce śmierci
Einsteina zasada równoważności?
Wspólne jest to, że za czarne dziury, za ich tworzenie, odpowiedzialna jest grawitacja. Mechanika kwantowa jest odpowiedzialna za czarnych dziur “parowanie” . Parowanie to małe piwo. Czarny potwór się trochę spoci, ale za to ile pochłonie?!
Pojedziemy powolutku dalej. Ale powolutku. Nie śpiesząc się.
W książce V. Frolova i Andrei Zelnikova “Introduction to Black Hole Physics”
jest cały drugi rozdział poświęcony jest fizyce w układzie poruszającym się ruchem jednostajnie przyśpieszonym – czyli tym czym się teraz zajmujemy. Nawet nie podejrzewaliśmy, że stąd, od tej naszej niewinnej dziecięcej zabawy, do paskudnych czarnych dziur tak niedaleko! Zacznę od przytoczenia, w tłumaczeniu na polski, początku tego rozdziału, bo zawiera kilka ważnych stwierdzeń. Angielski oryginał można znaleźć w GoogleBooks.
“W rozdziale tym będziemy studiować efekty fizyczne w układach jednostajnie przyśpieszanych. Ważne jest to z dwóch powodów. Przede wszystkim, zgodnie z zasadą równowążności prawa fizyki w jednostajnie przyśpieszanym układzie są lokalnie identyczne z prawami fizyki w jednorodnym polu grawitacyjnym”
Komentarz AJ: Mamy tu jedno ze sformułowań “zasady równoważności”, na której brak dla mnie zrozumiałego sformułowania narzekałem w poprzedniej notce. Gdyby nie ten dodatek “lokalnie” rozumiałbym o co mniej więcej tu idzie. Ale co to takiego “lokalnie”? Co to ma w tym przypadku znaczyć? Przed czym ta wstawka ma chronic?
“Zasada ta jest kamieniem węgielnym fizyki grawitacji. Zatem studiowanie fizyki w układzie jednostajnie przyśpieszanym jest naturalnym pierwszym krokiem ku fizyce grawitacji. Po drugie zaś, przypadek jednorodnego pola grawitacyjnego jest szczególnym przypadkiem granicznym geometrii fizyki czarnej dziury w pobliżu horyzontu, gdy masa M zmierza do nieskończoności."
Komentarz AJ: O co chodzi z tym horyzontem, tego jeszcze nie wiemy, ale z biegiem czasu trochę się dowiemy. Gdy chodziłem do podstawówki zaczytywałem się w tygodniku “Horyzonty Techniki”. Te horyzonty czarnodziurowe dopiero jednak czekają na techniczne zastosowania.
W granicy tej krzywizna czasoprzestrzeni będąca rzędu 1/rs2 znika, zaś obserwator ulokowany w skończonej odległości od horyzontu czarnej dziury staje się oserwatorem Rindlera, to znaczy, że jest jednostajnie przyśpieszany.
Komentarz AJ: Brzmi to niewątpliwie trochę jak czarna magia. Jednak niejaki “Rindler” pojawił się na moim biurku w nagłówku poprzedniej notki. Kot czytający Rindlera był jednak koloru brązowego, nie ubabrał się jeszcze czarną sadzą buszującą w tornado za horyzontem.
Jak zobaczymy, wiele ważnych właśności czarnych dziur staje się łatwiej zrozumiałymi gdy zrozumiemy lepiej własności płaskiej czasoprzestrzeni w jednostajnie przyśpieszanym układzie.
I tyle na dziś. Formułki matematyczne pojawią się w następnej notce.
