Čeprav so črne luknje nevidne, se bi lahko v njih skrivalo precej več, kot smo si lahko kadarkoli mislili ...
Črne luknje so med najbolj skrajnimi in skrivnostnimi objekti v vesolju. Njihova gravitacija je tako močna, da po prečkanju določene meje iz njih ne more pobegniti niti svetloba, toda prav lastnosti, zaradi katerih se zdijo kot kozmične pasti brez izhoda, bi jih nekoč lahko spremenile v izjemno uporabno tehnologijo. Z njimi bi bilo mogoče pospeševati vesoljska plovila, obdelovati nepredstavljive količine informacij in – če drzna fizikalna zamisel drži – morda celo iskati napredne nezemeljske civilizacije.
Pot do takšnih idej se je začela že dolgo pred odkritjem prve črne luknje. Angleški astronom John Michell je leta 1783 razmišljal, da bi lahko obstajala tako masivna zvezda, da bi bila njena ubežna hitrost večja od hitrosti svetlobe. Matematično podlago je zamisel dobila več kot stoletje pozneje, ko je nemški fizik Karl Schwarzschild leta 1916, med prvo svetovno vojno, uporabil Einsteinovo tedaj novo splošno teorijo relativnosti in izračunal polmer, povezan z mejo črne luknje. Danes govorimo o Schwarzschildovem polmeru in dogodkovnem obzorju – meji, po prečkanju katere povratka ni več.
Izraz črna luknja je sicer šele v šestdesetih letih 20. stoletja populariziral ameriški fizik John Wheeler. Že leta 1939 pa sta Robert Oppenheimer, pozneje eden osrednjih ljudi ameriškega projekta atomske bombe, in njegov študent Hartland Snyder opisala proces, pri katerem se dovolj masivna zvezda gravitacijsko sesede. Teoretična zgodba je bila s tem postavljena na trdne temelje, ostala pa je velika težava: kako dokazati obstoj nečesa, česar zaradi same njegove narave ne moremo neposredno videti?
Črne luknje so nevidne
Danes imajo astronomi tri pomembne vrste posrednih dokazov. Okoli črnih lukenj lahko opazujejo akrecijske diske, ki nastanejo iz snovi, segrete med padanjem proti črni luknji. Znamenite podobe okolice črnih lukenj zato niso klasične fotografije samega objekta, temveč rekonstrukcije na podlagi podatkov radijskih teleskopov in sevanja snovi v njegovi neposredni bližini.
Drugi dokaz predstavljajo gravitacijski valovi, ki nastajajo tudi ob združevanju črnih lukenj. Lastnosti zaznanih signalov se izjemno dobro ujemajo s teoretičnimi napovedmi takšnih dogodkov. Tretji namig ponujajo zvezde in drugi objekti v njihovi okolici. Iz njihovega gibanja lahko astronomi sklepajo, da nanje vpliva nekaj nevidnega z izredno močno gravitacijo.
Ena od možnosti je medzvezdno potovanje. Vesoljske agencije že danes uporabljajo gravitacijsko pomoč planetov: sonda se planetu približa po skrbno izračunani poti in del njegovega orbitalnega gibanja izkoristi za spremembo svoje hitrosti ter smeri. Če bi imeli dve črni luknji, ki krožita druga okoli druge, bi lahko tak sistem teoretično ponudil neprimerno močnejšo gravitacijsk "fračo".
Toda prisotna je težava, ki je več kot očitna. Po trenutnih opazovalnih podatkih je najbližja znana črna luknja od nas oddaljena približno 1500 svetlobnih let. Če bi želeli črne luknje praktično uporabljati, bi jih torej morali najprej doseči. Ali pa nekoč ugotoviti, kako ustvariti lastne. In prav pri drugi možnosti postane zgodba še precej bolj nenavadna.
Kaj, če bi bila črna luknja računalnik?
Črne luknje bi bile lahko izjemni procesorji informacij. Izraelski fizik Jacob Bekenstein je s svojim teoretičnim delom pokazal na izredno povezavo med površino dogodkovnega obzorja in količino informacij, ki jih lahko vsebuje črna luknja. Po v izhodišču navedeni oceni bi lahko na kvadratnem metru njenega dogodkovnega obzorja shranili kar okoli 10 na 69. potenco bitov informacij.
Za občutek razsežnosti: najboljši današnji računalniki lahko po navedbah avtorja obravnavajo oziroma hranijo velikostnega reda do bilijona bitov, zato govorimo o razliki, ki jo je z vsakdanjimi primerjavami skoraj nemogoče ponazoriti. Fizik Seth Lloyd je izračunal še teoretično hitrost spreminjanja bitov pri takšnem računanju, ki bi lahko dosegala približno 10 na 33. potenco operacij na sekundo na joule energije.
Zamisel bi bila približno takšna: snov bi pripravili v ustreznem informacijskem stanju, nato bi iz nje nastala črna luknja, med tem procesom pa bi se izvedel izračun. Toda takoj se pojavi paradoks. Če iz črne luknje nič ne more pobegniti, kako bi sploh prebrali rezultat? Tu v zgodbo vstopi Stephen Hawking.
Leta 1974 je pokazal, da slika postane drugačna, če črne luknje obravnavamo tudi kot kvantne objekte. V tem primeru lahko oddajajo sevanje, danes znano kot Hawkingovo sevanje, zaradi katerega lahko v izjemno dolgih časovnih obdobjih izgubljajo energijo in nazadnje izhlapijo. V opisanem teoretičnem scenariju bi bila informacija, ki je vstopila v črno luknjo, preoblikovana, vendar ne nujno izgubljena; izhod računalniškega procesa bi bilo mogoče iskati v sevanju ob njenem izhlapevanju.
Človeštvo je od takšne tehnologije nepredstavljivo daleč. Črnih lukenj še vedno ne razumemo popolnoma niti na teoretični ravni, kaj šele, da bi znali umetno ustvariti in nadzorovati takšne objekte. Toda iz tega se rodi drugačno vprašanje: kaj pa, če je nekdo drug v vesolju tehnološko že precej pred nami?
Morda bi lahko prisluškovali nezemeljski civilizaciji
Če bi napredna nezemeljska civilizacija črne luknje dejansko uporabljala kot superračunalnike, bi lahko njeno dejavnost morda zaznili z Zemlje. Fizika Gia Dvali in Zaza N. Osmanov sta predlagala, da bi informacijska obdelava s črnimi luknjami lahko ustvarjala značilen sevalni podpis, ki bi se razlikoval od naravnih astrofizikalnih virov.
Princip je mogoče zelo poenostavljeno primerjati s spremljanjem toplote, ki jo oddajajo običajni računalniki. Obdelava informacij zahteva energijo in ustvarja fizične posledice. Tudi zaporedja ničel in enic niso povsem abstraktna: različna informacijska stanja imajo lahko različne energijske stroške, delovanje računalnika pa zato za seboj pušča merljiv energijski podpis.
Če bi nekaj podobnega veljalo za umetno ustvarjene ali tehnološko uporabljene črne luknje, bi lahko astronomi iskali sevanje, ki ga običajni naravni procesi ne bi zadovoljivo pojasnili. Namesto iskanja radijskih sporočil z oddaljenega planeta bi tako iskali fizikalno sled nezemeljskega računalništva.
Takšno odkritje bi imelo dvojni pomen. Prvi bi bil očiten: dobili bi dokaz, da v vesolju obstaja še ena tehnološko napredna inteligenca. Toda še bolj osupljiva je druga možnost. Če bi znali razvozlati način, kako takšna civilizacija obdeluje informacije, bi morda iz njenega "računanja" lahko izvedeli tudi nekaj o fiziki, ki je sami še ne poznamo.
Za zdaj vse to ostaja daleč na področju teoretičnih možnosti. Ne znamo izdelovati črnih lukenj, ne znamo jih spreminjati v računalnike in nimamo dokaza, da kjer koli v vesolju obstaja civilizacija, ki bi kaj takšnega zmogla. Toda ideja ponuja nenavaden preobrat v iskanju življenja zunaj Zemlje. Morda namreč ni nujno, da napredna civilizacija proti nam namenoma pošilja sporočila. Tako kot na Zemlji tehnološka dejavnost nehote pušča za seboj toploto, radijske signale in druge sledove, bi tudi tehnologija nepredstavljivo napredne družbe lahko pustila podpis, ki ga ni mogoče povsem skriti.
