Geniálny John Michell (1724-1793) a svetelné častice Isaaca Newtona: Prekvapujúco skoré fyzikálne úvahy o čiernych dierach! Nevyšli však z hlavy presláveného Newtona

Štúdium astrofyziky, kvantovej fyziky a nadobudnutie si poznania o čiernych dierach ma nesmierne obohatilo, rozšírilo moje horizonty a v mnohom zmenilo moje pohľady na zmysel života.

Čierne diery patria medzi najfascinujúcejšie a najzáhadnejšie objekty vo vesmíre. Dlho sa považovali len za matematickú kuriozitu; dnes vieme, že sa vyskytujú v celom kozme a majú zásadný vplyv na jeho vývoj. O čiernych dierach sa dá povedať  či napísať nesmierne veľa a existuje o nich aj mnoho mylných predstáv.

V tomto článku aspoň niečo z množstva poznatkov o nich.

Keď som sa začal zaoberať s nimi a s mystériou ich existencie, tak ma fascinovalo veľmi to,

ako vôbec niekoho napadla myšlienka, že by mohlo existovať niečo také absurdné a vyímočne jedinečné ako čierna diera?

Moderná teória o čiernych dierach vznikla len pred niekoľkými desaťročiami.

Už v 18. storočí však istý anglický prírodný filozof rozvinul myšlienky, ktoré viedli ku konceptu objektu nápadne podobnému čiernej diere.

Týmto bádateľom bol John Michell – muž, ktorý je vzhľadom na rozsah svojej práce až príliš málo známy.

Venoval sa napríklad hĺbkovému štúdiu geológie a skúmal, ako sa pod zemou šíria vlny pri zemetrasení.

Konkrétnejšie:

Práve Michell prišiel s myšlienkou, že existujú „vlny zemetrasenia“ a že sa môžu šíriť. Na základe tejto hypotézy dokázal vypočítať presnú polohu epicentra ničivého zemetrasenia v Lisabone v roku 1755.

Michell skúmal aj gravitáciu a vynašiel torznú váhu – prístroj schopný merať gravitačnú konštantu, ktorá figuruje v slávnych Newtonových rovniciach.

Zomrel však skôr (až príliš skoro), než stihol experiment sám vykonať; preto je dnes známy pod menom muža, ktorý v Michellovej práci pokračoval: ako Cavendishov experiment.

Michell bol tiež vášnivým astronómom – konkrétne sa zameriaval na hviezdy, čo bolo v tej dobe pomerne nezvyčajné.

V 18. storočí sa pozornosť sústreďovala najmä na planéty, ich mesiace a ich pohyb po oblohe.

Hviezdy v podstate slúžili len  ako užitočné pozadie na určovanie presných polôh. Koniec koncov, v tom čase sa s nimi veľa iného robiť nedalo.

Nikto v skutočnosti nevedel, z čoho sa hviezda skladá, ako ďaleko sa nachádza, ako funguje a podobne.

Celá moderná veda o astrofyzike vznikla až v 20. storočí.

Michell patril k prvým, ktorí pri pozorovaní hviezd uplatnili štatistické metódy, a táto práca ho priviedla k záhadným „čiernym dieram“ – myšlienke, ktorá ho doslova posadla.

K jeho „objavu“ ich existencie došlo nasledovne:

Michell si všimol, že hviezdy sa na oblohe vyskytujú v pároch alebo skupinách častejšie, než by sa dalo očakávať, keby boli po oblohe rozmiestnené čisto náhodne.

Vyvodil z toho, že niektoré z týchto hviezdnych párov k sebe skutočne patria – teda že sú navzájom viazané spoločnou gravitačnou príťažlivosťou. V roku 1784 publikoval Michell na túto tému vedeckú prácu s pozoruhodne dlhým názvom:

„O spôsoboch určenia vzdialenosti, veľkosti a ďalších vlastností stálic na základe zníženia rýchlosti ich svetla – v prípade, že by sa u niektorej z nich takéto zníženie preukázalo a z pozorovaní by sa získali potrebné doplňujúce údaje. Od Johna Michella, B. D., F. R. S. V liste adresovanom Henrymu Cavendishovi, Esq., F. R. S. a A. S.“

V práci sa zameral predovšetkým na vplyv gravitácie hviezdy na svetlo, ktoré hviezda vyžaruje.

V 18. storočí sa na svetlo nazeralo tak, ako to v predchádzajúcom storočí vysvetlil veľký učenec Isaac Newton:

Nie ako na vlnenie či „svetelný lúč“, ale ako na drobné svetelné častice – korpuskuly. A tieto častice musela prirodzene ovplyvňovať aj gravitácia. 

Práve v tom spočíval Newtonov geniálny postreh: gravitácia je univerzálna. Pôsobí na Zemi rovnako ako na oblohe; medzi planétami a hviezdami rovnako ako medzi jablkami a Zemou. Všetko podlieha gravitácii, a ak je svetlo tvorené časticami, potom jej podlieha aj ono.

 Michell z toho vyvodil, že hviezda by musela spomaľovať svoje svetlo (inými slovami Newtonove častice) – a čím by bola hviezda hmotnejšia a hustejšia, tým výraznejší by bol tento účinok. 

Vo svojej práci presne vypočítal, ako by hmotnosť hviezdy ovplyvňovala jej jas. 

A napokon píše túto geniálnu vetu:

------------------------------------------------------------------------

Článok dokončím zajtra druhou časťou