Ta obludná síla II aneb čas, hmota a tak vůbec

Pokud chcete opravdu nezestárnout a nemáte nikoho, kdo by vás bez přestání pozoroval, zkuste na to jít jako foton. Tahle částice se pohybuje přesně rychlostí světla a podle obecné teorie relativity (zkráceně OTR) pro ni neexistuje čas a ani vzdálenost. Pro foton je prostě jakékoliv místo a čas tady a teď.

Výuka dívek a OTR

Ale vraťme se k té slavné teorii relativity. Dost z nás už o ní slyšelo, ale pravděpodobně s ní většina z nás nechtěla nikdy mít nic společného. Možná za to může špatná výuka, vždyť v kolika mladých dívkách by mohl dobře podaný paradox dvojčat zažehnout zájem o vesmír.

Tedy pokud by vyučující patřičně zdůraznil, že dívka letící v raketě rychlostí blízkou rychlosti světla si po celou dobu bude užívat s mladými, krásnými a inteligentními kosmonauty a především po návratu bude stále mladá, krásná a žádoucí jako před odletem. Zato jejím spolužačkám zde na zemi pokreslí prošlá léta obličej vráskami a jejich dívčí krása už poněkud povadne.

Ale to ne, učitelé trápí své svěřenkyně bezduchými příklady, nutí je počítat vzorečky, kterým nerozumí, aby zjistily, jak moc se zpomalí čas pro pozorovatele v raketě oproti pozorovateli na zemi.

Spojení hmoty a energie

Obecná teorie relativity je krásná v tom, jak slavným vzorečkem - který zde záměrně neuvedu, protože každý vzorec v článku prý snižuje počet čtenářů o polovinu - tedy je krásná v tom, jak spojuje dohromady hmotu a energii. Z OTR vyplývá, že pro náš vesmír je rychlost světla limitem, který nelze překročit, když dosáhnete rychlosti světla, čas se pro vás zastaví.

Nic hmotného ale této rychlosti dosáhnout nemůže, protože na urychlení by bylo potřeba nekonečně velké množství energie. Takže pokud se chcete proletět rychlostí světla a nejste zrovna nehmotný foton, musíte být osobou s dobrou představivostí. Ale nebyl by fyzik fyzikem, kdyby se nesnažil toto omezení nějak oblafnout.

4 základní interakce

Dnešní věda dokázala rozškatulkovat ten chaos, co panuje kolem nás, na čtyři základní projevy sil nebo též interakcí. Dvě z nich, silná a slabá jaderná síla, se projevují pouze ve světě částic a díky nim drží atom pohromadě. Dále je zde elektromagnetická síla, ta funguje jak v mikro, tak v makrosvětě a poslušně dodržuje rychlostní omezení, takže má v řidičáku plný počet bodů.

Tím, na koho ale mají fyzikové už dlouho spadeno, je gravitace. Vzhledem k tomu, že od dob páně Newtona existuje podezření, že se šíří nekonečnou rychlostí, snaží se ji vědci nachytat při činu. Velký sen všech dopravních policistů se podařilo realizovat teprve nedávno, totiž v roce 2002.

Díky pozorování přechodu Jupitera přes vzdálený kvasar dokázali vědci určit, že se gravitace šíří rychlostí světla, plus minus 20 procent na přesnost měření. Tedy - pokutu nedostane, zatím se nenašel svědek, který by viděl na vlastní oči gravitaci překračovat maximální povolenou rychlost. Nicméně pokud by se gravitace šířila pomaleji, je možné, že by graviton nebyl nehmotný jako foton, a toho by se dalo využít k jeho polapení.

Paradoxy gravitace a její působení na čas

Jenomže hmotný graviton je paradox. Gravitace je právě síla nejúžeji spjatá s hmotou, protože i ta sebemenší částečka hmoty má svoje vlastní gravitační pole. A graviton je částicí, zprostředkující toto působení. Ale pokud bude hmotný, budeme potřebovat další gravitony na zprostředkování jeho působení a ty budou potřebovat další a další a tak dále až do nekonečna. Přestože zrovna tahle vlastnost není v kvantovém světě ničím neobvyklým, vědci se teď raději drží víry, že gravitony si to vesmírem valí právě rychlostí světla.

OTR kromě toho, že spojuje hmotu a energii, definuje i vztah mezi hmotou, potažmo gravitací, a časem. Že čas ve slabém gravitačním poli plyne rychleji, se ostatně přesvědčili i tvůrci družicového navigačního systému GPS, který pracuje díky velice přesnému měření času. Jenomže na oběžné dráze ten čas plynul jinak než na zemi, a dokud nezohlednili tento vliv, předpovězený teorií relativity, nefungoval systém správně.

Extrémně velká gravitace dokonce dokáže čas úplně zastavit. Ale tak silnou gravitaci najdeme pouze u jediného typu vesmírných objektů, a to jsou černé díry. Černá díra funguje na podobném principu jako libovolný byrokracií prolezlý úřad, navenek nevykazuje žádnou činnost, jenom pohlcuje bez přestání další a další zdroje a roste. Do nitra tohoto objektu nevidíme, protože ani světlo z něj nemůže uniknout a je pohlceno. Její hmota je obrovská, kdybychom planetu Zemi gravitačně zhroutili do černé díry, nebyla by větší než nehet na malíčku, Saturn by zabíral asi tolik místa jako trio Maxim Turbulenc.

Pro hmotu, padající do černé díry, se čas zpomaluje, až se v místě, zvaném horizont událostí, úplně zastaví. Pokud tedy nechcete zestárnout nebo chcete alespoň stárnout pomaleji, je silné gravitační pole tou pravou volbou.

Bohužel řada lidí na to jde z té špatné strany, kdy se snaží zpomalit čas svojí vlastní hmotností, což je zvláště u žen tragédie. Dejte prosím na moji radu, milé dámy, lépe než gravitace funguje neustálé pozorování.

Věnování

Věnováno památce Johna Wheelera, který jako první použil výraz černá díra a od jehož úmrtí uplynul 18. dubna právě rok.

Pokud se Vám tyto články líbí, jejich pokračování můžete už dnést nalézt na emag.cz