Co je singularita a kde ve vesmíru podle současných teorií může existovat?
Singularita patří k nejzáhadnějším pojmům moderní fyziky, protože označuje hranici, za níž se naše současné teorie rozpadají a často přestávají dávat smysluplné odpovědi.
Jakmile se vytvoří černá díra, vše uvnitř horizontu událostí se smrští do singularity. (ilustrace: Shutterstock)
Singularita představuje obecný pojem v matematice a označuje bod, v němž není daný matematický objekt definován nebo kde se nechová rozumně – v porovnání s jinými body téhož objektu. Ve fyzice singularitou nejčastěji rozumíme pojem z obecné teorie relativity označující místo, kde hustota hmoty a zakřivení časoprostoru teoreticky rostou do nekonečna a přestávají platit známé fyzikální zákony. Formálně řečeno je singularita bod, kde metrický popis časoprostoru selhává: Veličiny jako křivost Riemannova tenzoru nebo hustota energie divergují.
Rozlišujeme v zásadě dvě situace, kdy se singularita v astronomii vyskytuje. Zaprvé podle klasické teorie relativity existuje v samotném centru černých děr gravitační singularita, kde se hmota zhroucené hvězdy koncentruje do nulového objemu. Druhou situací je pak Velký třesk, protože počáteční stav vesmíru lze také popsat jako singularitu, kdy se kosmos nacházel „v nekonečné hustotě“ a z nulového objemu začal expandovat.
Moderní fyzika přitom očekává, že „nekonečno“ ve skutečnosti tvoří spíš projev toho, že naše teorie – zde zejména obecná relativita – přestávají při extrémních podmínkách platit. Předpokládá se, že například kvantová gravitace by singularity nahradila nějakým konečným, fyzikálně smysluplným popisem.
