Zvuková černá díra

Teorie relativity (ta obecná) nemá přece se zvukem nic společného, ne? Ta se týká gravitace, prostoru a času, nebo tedy prostoročasu. A černá díra "nepustí" ven ani elektromagnetické vlnění, tedy světlo, ne zvukové vlny.

Jenže co kdyby byl 4D prostoročas materiální médium svým způsobem podobné (nikoliv stejné) obvyklým fyzikálním 3D médiím jako jsou třeba vzduch nebo voda? To by pak bylo možné si představit zvukovou analogii černé díry. Ta by byla velmi podobná černé díře, jak si ji představuje třeba Kip Thorne ve své knize Černé díry a zborcený čas. Jako "vodopád", kde ale nepadá voda, ale prostor. A stejně jako při pádu prostoru rychlostí větší než je rychlost světla, se světlo pochopitelně nemůže dostat "vodopádem", vlastně prostoropádem nahoru, stejně by se nemohl zvuk dostat vodou nahoru, kdyby reálný vodopád padal rychlostí větší než rychlost zvuku ve vodě.

Z této myšlenky vyšli někteří fyzikové. V článku iDnes z roku 2009 s názvem Vědci vyrobili první akustickou černou díru, se můžeme dočíst:

"Protože sestrojit černou díru v laboratoři se zdá být holý nesmysl, experimentátoři se pokoušejí zkoumat systémy, které černé díry víceméně zdařile napodobují. O snahách vytvořit černé díry v optických vláknech pomocí laserových paprsků jsme již v minulosti psali, nyní byl ohlášen úspěšný pokus o vytvoření akustické černé díry."

Dále v článku Hawkingovo záření černé díry napodobeno v laboratoři z roku 2014 čteme:

"Pustil se do toho fyzik Jeff Steinhauer z Technionu – Izraelského technologického institutu v Haifě. Falešnou černou díru s falešnými černoděrovými efekty si vytvořil uvězněním zvukových vln v ultrachladné kapalině. Použil k tomu soubor atomů rubidia, vymražených na méně než miliardtinu stupně nad absolutní nulou, jinými slovy Bose-Einsteinův kondenzát. Působením laseru přinutil tuhle podivuhodnou látku s kvantovým chováním proudit rychleji než zvuk. Když pak do Bose-Einsteinova kondenzátu pustil zvukové vlny proti směru jeho proudění, zvukové vlny v něm uvízly jako plavci v silném proudu. Kvantový kondenzát se tím pádem stal náhražkou gravitačního horizontu událostí."

Nebo do třetice můžeme číst v článku ze ScienceMag.cz: "Druhým přístupem je černou díru nějak modelovat. To právě nejnověji provedl Jeff Steinhauer z Izraelského technologického institutu. Na laika následující popis působí až zkouřeně, ale práce byla publikována v Nature Physics. Přijměme tedy jako fakt, že Bill Unruh z University of British Columbia už v roce 1981 navrhl, že namísto černé díry by se dalo pracovat s jejím analogem, který namísto světla vězní zvukové vlny. Podobně jako foton neunikne z černé díry, nedokáže se z příslušné „zvukové pasti“ v podobě jakéhosi strhávajícího vodopádu pak dostat ani částice (kvazičástice?) zvuku, fonon." Původní vědecký článek je k mání zde. A článek v Nature tady.

Takže se nakonec podařilo onu zvukovou teorii relativity uskutečnit a to v laboratoři. Ne vždycky musí mít fyzik z Harvardu pravdu, když tvrdí, že je zvuková relativita nemožná. :-)