Země a Michelsonův experiment (antropocentrismus v kosmologii 2)

Rychlost světla, stejně jako veškeré ostatní děje, podléhá nepřímo úměrně intenzitě (síle) gravitačního pole. O tom se můžeme přesvědčit experimentem s časomírou v různě silných gravitačních polích a nebo například myšlenkovým experimentem, který se nazývá „paradox dvojčat“. Jak je z pohledu našich rozlišovacích schopností na povrchu Země gravitační pole dokonale homogenní, nás přesvědčuje Michelsonův experiment, protože v žádném směru nedokážeme rozpoznat změnu rychlosti světla.

Na počátku 20. století došlo ke dvěma významným objevům. Jak už to tak bývá, usilovnou, často celoživotní práci několika generací velkých myslitelů lze shrnout do dvou prostých vět :

A)    Hmota není spojitá

B)    Prostor není neměnný

 K těmto dvěma objevům musíme přidat pokrok v poznání struktury atomu - s jádrem, které se svojí hmotností přibližuje téměř 100% veškeré hmotnosti atomu - a velikostí atomu, dosahujícího 100.000 průměrů jádra atomu. Takto popsaná struktura atomu má zásadní význam pro absolutní homogenitu gravitace, jak ji pozorujeme při Michelsonově experimentu.

 Planetu Země je nutné považovat z hlediska gravitace za množinu konečného množství atomů.

 Pro naše účely si můžeme dovolit situaci zjednodušit. Nepřesnosti, kterých se dopustíme, nebudou mít žádný význam z hlediska toho, co zkoumáme, tedy homogenity gravitace v našem prostředí.

 Považujme veškeré atomy za stejně velké a všechny nukleony (protony a neutrony) za stejně hmotné a za nositele 100% hmotnosti atomu. Nezabývejme se rovněž úbytkem hmotnosti nukleonů v atomovém jádře oproti samostatným nukleonům.

 Hmotnost tělesa je dána počtem nukleonů, které obsahuje. Bude-li mít  x atomů vodíku  hmotnost 1kg (při výše zmíněném zjednodušení), potom x atomů železa bude mít hmotnost 56kg, protože atom vodíku obsahuje 1 nukleon, zatímco železo 56 nukleonů v jádře. Pro naši orientaci považujeme tedy železo za 56krát těžší než vodík, stejně jako jiné rozdílné hmotnosti poměřujeme obdobným způsobem.

 Ve Vesmíru tomu tak ale není, protože na stupnici absolutní hmotnosti mají vodík i železo téměř („nerozeznatelně“) stejně velkou hmotnost. V atomární hmotě je nejlehčí vodík – má jediný nukleon v jádře. Nejtěžší hmota, tvořená výhradně nukleony, by měla hmotnost přibližně 523.000.000.000.000krát větší než je hmotnost vodíku, protože tolik nukleonů se vejde do objemu jediného atomu. Na absolutní stupnici hmotnosti je tedy rozdíl mezi hmotností vodíku a železa zcela zanedbatelný.

 Velikost gravitace bezprostředně souvisí s množstvím nukleonů. Přidáme-li nukleony, gravitace se zvýší (a samozřejmě naopak). Rozhodující je poměr nukleonů a prostoru na absolutní stupnici. Pokud tedy do objemu atomu, který obsahuje několik desítek nukleonů, přidáme například „dvojnásobné“ množství nukleonů, gravitace se téměř nezmění, i když hmotnost se z našeho antropocentrického pohledu změní výrazně.

 Planeta Země vykonává mnoho pohybů, ale dva jsou zásadní – oběh Země kolem Slunce (měříme podle něj délku roku) a oběh Země kolem vlastní osy (měříme podle něj délku dne). Na Michelsonův experiment nemají tyto pohyby žádný vliv, jak je v praxi prokázáno. Důvodem ovšem není konstantní rychlost světla ve vakuu, ale homogenita gravitačního pole, ve kterém se experiment provádí. Tuto homogenitu pohyby planety neovlivňují, protože pohyb planety je jednak velmi pomalý – na samém prahu rychlosti v absolutní stupnici rychlosti - krom toho Michelsonův experiment se provádí z hlediska gravitace ve vnitru planety, protože povrch planety není opět nic jiného než antropocentrický termín – a k tomu ještě velmi vágní. (Je voda povrch planety, nebo je povrchem planety dno? Boříme-li se v písku, co je povrchem planety? – atd.)

 Veškeré případné vlivy asymetrické gravitace (kladné/záporné zrychlení, odstředivá síla, rychlost), se dotknou nejprve atomů na vnější části Země. Způsobené deformace vlivem těchto sil jsou umenšovány díky stavbě atomu, stejně jako díky rotaci jádra a pohybu celého atomu (při našem zjednodušení). Tak se vliv deformací snižuje, jak se dostáváme hlouběji do nitra planety. Na povrchu planety již není možné vliv deformací pozorovat, gravitační pole je natolik homogenní, že nedokážeme rozlišit při Michelsonově experimentu jakékoliv změny rychlosti světla.

 Prostředí, ve kterém žijeme, lze charakterizovat následujícími hodnotami:

A)    rychlostmi na samém prahu nulových hodnot

B)    hmotnostmi na samém prahu nulových hodnot

a z toho vyplývající

C)    gravitací na samém prahu nulových hodnot

 Z této skutečnosti vychází naše zkušenost, kdy si pro praktický život vystačíme jak s Newtonovským pojetím fyziky, tak také s konstantní rychlostí světla ve vakuu, aniž bychom museli zohledňovat intenzitu gravitace.