Scinet.cz » Věda

Kapalné černé díry a nový univerzální zákon

16.4. 2006, Oldřich Klimánek

Teoretická studie černých děr v desetirozměrném prostoru ukazuje, že černé díry mohou definovat dokonalou kapalinu. Objev by tak mohl přinést nový univerzální zákon fyziky kladoucí omezení na chování kapalin v reálném světě.

Dam Thanh Son s kolegy z Washingtonské univerzity v USA namodeloval v rámci teorie strun černou díru coby desetirozměrnou kapalinu v jedenáctirozměrném časoprostoru. Podle superstrunové teorie/M-teorie, v níž nejfundamentálnějšími složkami světa nejsou bodové částice, nýbrž drobounké jednorozměrné struny, žijeme ve vesmíru s deseti prostorovými dimenzemi (takže celkem s jedenácti, započteme-li čas), z čehož sedm je našim pohledům skrytých – jsou kompaktifikovány, tedy stočeny v každém bodě obyčejných tří dimenzí. Superstrunová teorie/M-teorie je v současnosti s oblibou aplikována na kosmologii, avšak umí zodpovědět i otázky z reálného kvantového světa.

Ačkoliv tedy desetirozměrné tekuté černé díry, namodelované Sonem, normálně neexistují, jsou jen matematickými objekty ve strunové teorii, jejich objev může mít význam pro skutečný svět.

Dvě veličiny kapaliny souvisejí s povrchem černé díry: viskozita, která popisuje, jak hustá kapalina je (vyšší viskozita znamená větší brždění pohybu kapaliny), a entropie, jež je mírou neuspořádanosti. Sonův tým zjistil, že poměr těchto dvou veličin je konstantní a může být vyjádřen jako kombinace fundamentálních konstant kvantového světa.

Fyzici tvrdí, že tato konstanta může sloužit jako univerzální spodní mez pro poměr viskozity a entropie v reálných kapalinách. Jejich tvrzení se opírá o Heisenbergův princip neurčitosti, podle něhož by taková mez měla existovat.

"Jsou to naše hypotézy. Nemůžeme sice dokázat, že tak tomu skutečně je, ale nenašli jsme nic, co by mělo menší viskozitu," říká Son. Kupříkladu hodnota tohoto poměru pro vodu je čtyřsetnásobně větší než pro kapalnou černou díru. I tekuté helium je devětkrát viskóznější.

Látky, které by se mohly přiblížit této mezi, jsou podle Sona podchlazené shluky atomů nebo plazma vzniklé při srážkách částic.

Fyzici už porovnali výsledky ze srážek v urychlovači RHIC umístěném v New Yorku a namodelované černé díry strunové teorie. "Začínám to brát vážně," říká Peter Steinberg z Národní laboratoře v Brookhavenu v New Yorku, který pracuje v jednom z týmů kolem urychlovače RHIC.

Třebaže vědci ještě na RHIC viskozitu plazmy nezměřili, umožnilo by jim to experimentálně otestovat Sonovy předpovědi. "Poslední slovo bude patřit experimentátorům," říká Son.

Oldřich Klimánek

Vydavatel serveru Scinet.cz.


Komentáře (5) »

  • Libor napsal:

    No hezký, vědci uvažují o desetirozměrném prostoru. Tedy, pokud tomu správně rozumím: Tak tedy představme si deset přímek, které jsou na sebe na vzájem všechny kolmé. Tak podle mne vypyadá desetirozměrný prostor. V takovém prostoru jsou i ty nejjednodušší tělesa daleko fantastičtější než stavby nejlepších architektů světa. Víte z kolika částí by se skládala třeba taková desetirozměrná obdoba krychle?

    # 20.4. 2006, 12.59
  • Oldřich Klimánek napsal:

    Ano i ne. Tahle predstava deseti na sebe kolmych primek je sice predstavou spravnou, ale ne pro nas prostor; aby odpovidala realite, musel by nas vesmir mit 10 velkych dimenzi. Nas ma pouze tri velke dimenze, tedy tri „velke“ nezavisle smery, jimiz se muzeme vydat. Desetirozmerny prostor (11rozmerny casoprostor) v M-teorii tri velke rozmery obsahuje, ale zbylych 7 prostorovych dimenzi je malinkych, stocenych v kazdem bode 3D prostoru do tzv. Calabi-Yauovych variet, malinkych prostoru, kterymi kazdym krokem proplouvame, aniz bychom si jich vsimli. Vase predstava odpovida normalnimu lidskemu mysleni, ktere je zvykle na velke a nezakrivene prostory (a to jen tri), avsak realita je daleko zapeklitejsi, nez muzeme smysly vnimat. Vice se doctete v knize, jejiz ukazky jsou zde na webu a ktera pristi tyden uz snad konecne doputuje na pulty.

    # 22.4. 2006, 1.17
  • TCM napsal:

    Je jen otázka, proč zrovna 10 rozměrů a ne třeba 28. Podle čeho vědci zjistili (nebo se domnívají), že svinutých dimenzí je rávě 10. Pokud vím, tak původně se hovořilo pouze o 6 dimenzích. Snad až M-teorie přidala další 4 (nevím to přesně, nejsem v tom nijak moc vdělaný). Takže potenciálně by mohla nějaká novější teorie postavená na superstrunách v budoucnosti přidat n nových dimenzí. Nebo je snad 10+1 dimenzí konečné číslo?

    # 29.4. 2006, 20.07
  • Cock O'Duck napsal:

    Podle mě je klidně možné, že dimenzí je ve skutečnosti nekonečně mnoho, akorát se na to pomocí matematikého aparátu ještě nepřišlo.

    # 4.5. 2006, 10.22
  • Oldřich Klimánek napsal:

    10 rozmeru je dano presnymi vlastnostmi superstrunovych rovnic. Nejprve to vypadalo na 26 dimenzi, ovsem po zacleneni supersymetrie postacil jiz desetirozmerny casoprostor. Svinutych dimenzi je 10 – (3 + 1) = 6. V M-teorii se vynoril rozmer jeste jeden. Zde neni misto na nejake povidani, takze doporucuji bud jeden z mych clanku, ktery je opravdu jen nahlednutim do sveta superstrunove teorie: Návštěva z jiné dimenze nebo právě tuto knihu (+ Elegantní vesmír).

    # 7.5. 2006, 13.37

VLOŽIT KOMENTÁŘ

Vypršel časový limit. Prosím, obnovte kontrolní otázku pomocí tlačítka napravo.