V chaotických systémech může i malý skok vyvolat kaskádový efekt, který ovlivňuje konečný výsledek. Je to podobné jako u motýlího efektu, kdy i malá klapka křídel může vést k hurikánu na druhé straně světa.
Teoretičtí fyzici Douglas Stanford a Stephen Schenker prokázali, že na kvantové úrovni vykazují černé díry chaotické chování podobné motýlovému efektu. Provádění změn v černé díře - i když je tak malé, že do ní spadne jedna částice - může změnit její chování.
Klíčem k pochopení tohoto chaosu je, že černé díry nejsou úplně černé. Vesmírní obři emitují slabý zákal částic - zbytky párů virtuálních částic se neustále objevují v celém prostoru. Když k tomu dojde na obzoru černé díry, některé částice mohou uniknout a produkovat to, co je dnes známé jako Hawkingovo záření. Jeho studium osvětluje chaotickou povahu černých děr. Stanford a Schenker o tom napsali v článku publikovaném v časopise Journal of High Energy Physics v roce 2014.
Představte si, že hodíte jeden elektron do černé díry - pro monstrózního obra malá změna. Tato maličkost však mění Hawkingovo záření, podobně jako motýl mává křídly a mění směr vzdálené lodi.
Schematický popis Hawkingova záření.
Přidání částice zvyšuje hmotnost černé díry a rozšiřuje její horizont událostí - hranici, za kterou se nic nemůže dostat ven. Jestřábové záření, které by jinak bylo emitováno, zůstává uvězněno uvnitř rozpínající se černé díry. To, co vypadalo jako drobná změna, má dalekosáhlé důsledky - naprostý chaos.
Stanford tuto myšlenku rozšířil. On, Schenker a Juan Maldacena z Institutu pro pokročilé studium publikovali v roce 2016 článek v časopise Journal of High Energy Physics, ve kterém teoreticky ukázali, že důsledky i malé změny v černé díře rostou co nejrychleji fyzicky. Toto zvýšení důsledků činí z černých děr nej chaotičtější systém.
Vědci doufají, že studiem spojení mezi malými částicemi a obřími černými dírami odhalí složitý konflikt mezi nejdůležitějšími teoriemi fyziky. Cílem je formulovat teorii kvantové gravitace kombinací kvantové mechaniky a obecné relativity. Jejich nekonzistence naznačuje, že v jádru každé teorie něco není v pořádku. Nové myšlenky Stanfordu o černých dírách pomohou vědcům najít řešení.
Propagační video:
"Může být jedním z těch vzácných lidí, kteří skutečně mění směr vědy," říká Schenker. „Nemůžu se dočkat, až zjistím, zda mám pravdu nebo ne.“
Vladimir Guillen