Fyzikální vysvětlení jevu, nazývaného Ježíšek

Pokud čtete mé blogy častěji, jistě víte, že za všechno na světě může fyzika (nebo její mladší sestra chemie). Vysvětluje dokonce i nadpřirozené chování Ježíška, které se tímto stává stroze vědeckým. (délka blogu 3 min.) 

Je jedno, jestli jim říkáme Mikuláš, Santa Claus nebo Ježíšek. Všechny tři bytosti mají jedno společné - o vánocích obdarovávají děti. Přitom vykazují řadu zvláštních vlastností, které je dělají na první pohled nadpřirozenými. Ovšem je to jen zdání. Vše vysvětluje … jako tak často … fyzika. 

Rychlost

Obdarovávají děti na celém světě. Přitom jde o jednostranný systém - jim samotným nic dát nemůžete. Děti se mohou nanejvýš poděkovat tím, že jsou celý rok hodné. 

Pokud se nad funkcí Ježíška nebo Mikuláše zamyslíte, jistě vás nejprve upoutá jejich hbitost, tedy rychlost, kterou se pohybují. Mají v podstatě jen pár desítek hodin na to, aby navštívili všechny děti v oblasti, ve které pracují. A to může klidně znamenat i několik set miliónů domácností. 

Je jen logické, že se musí pohybovat značnou rychlostí. V našem vesmíru (není vyloučeno, že je tomu v jiných vesmírech jinak, takže tam i vánoce probíhají jinak) je limitující rychlostí pro přenos informace (a tedy i dárků) rychlost světla. 

Pevná hmota, která se skládá z protonů a neutronů (tedy i Ježíšek a spol.), této rychlosti nikdy nemůže dosáhnout, jak nás učí fyzikální zákony. Může se ale pohybovat rychlostmi blízkými rychlosti světla. Je známo, že se při takovém tempu začínají objevovat nejrůznější podivné následky - tak podivné, že je lehce můžeme zaměnit s nadpřirozenem. Poprvé je vysvětlil Albert Einstein ve své speciální a obecné teorii relativity.

Kontrakce délek

Kontrakce délek je fyzikální jev, který se popisuje pomocí speciálních matematických vzorců, Lorentzových transformací. Při relativistickém pohybu tělesa se jeho délka ve směru pohybu zkracuje vzhledem ke „stojící“ vztažné soustavě. Rychle letící Ježíšek nebo Santa Klaus tedy podléhají kontrakci. To se může zdát na první pohled drastické, zjevně to ale těmto bytostem nevadí, protože je to jev vratný. Naopak, umožňuje jim to vstup do domu - pomocí dostatečně širokého komína. Komíny nesmí mít příliš malé průměry, aby se jimi silnější starší muž (Mikuláš) mohl dostat na místo určení. O tělesné konstituci Ježíška moc zpráv není, můžeme si ale představit, jak vypadá někdo, kdo má přístup k nevyčerpatelnému zdroji sladkostí. 

Čas 

Jistě vás také napadne, jak to, že dané bytosti nestárnou. Obsluhují totiž lidstvo už několik set let. Mezitím se naše civilizace rozrostla na několikanásobek - a přesto nevykazují naši hrdinové znaky opotřebení. I to se samozřejmě vysvětluje relativistickými efekty. 

Pokud se objekt pohybuje rychlostí blízkou nebo srovnatelnou s rychlostí světla, jeho čas téměř neplyne. Pracovní náplň Ježíška je tedy doslova elixírem mládí, jak nám dokázal Einstein ve svém pomyslném experimentu dvojčat. 

Jedno z nich zůstává na Zemi, zatímco druhé sedá do rakety, která je následně urychlena na relativistickou rychlost. Když se dvojče vrátí zpět na místo vzletu, setká se tu se svým … mezitím zestárlým bratrem. 

Neviditelnost

Další vlastností vánočních bytostí, které obdarovávají děti dárky, je jejich nápadná neviditelnost. Přiznávám, že právě tohle je vlastnost, která by se mohla zdát ze všech nejnadpřirozenější. Ale jen do chvíle, kdy ji začnete konfrontovat s fyzikálními zákony. 

Vysvětlení přináší velice přirozený a všem známý dopplerův efekt. 

Záření zdroje, který se k nám přibližuje, se komprimuje. U zdrojů, které se vzdalují, je tomu naopak. Dá se to pozorovat dokonce i u zvukových vln (známý efekt přijíždějící a vzdalující se houkající sanitky). Vzhledem k tomu, že i fotony (světlo) mají vlnový charakter, nevyhýbá se tento jev ani jim. 

Pokud bychom chtěli vidět Ježíška, musel by být v klidu. Pak by se od jeho povrchu mohly odrážet fotony a my bychom je registrovali sítnicí našeho oka. 

Vědci tento jev používají také k datování velice vzdálených jevů ve vesmíru. Ten se neustále rozpíná - a to v celém svém objemu. Vlnové délky světla, které vyzařují velice vzdálené galaxie, jsou posunuty k červenému okraji spektra. 

U Ježíška a spol. je tomu podobně. Rychle se přibližující nebo rychle se vzdalující bytost tedy není vidět jednoduše díky tomu, že se jejich obraz posunul do takové části spektra, kterou nelze zachytit očima. Možná by pomohly rentgenové detektory… 

Facit

Pokud se vašim dětem někdo snaží namluvit, že Ježíšek neexistuje (a ony jsou zklamané), přečtěte jim prosím tento text. Situace s nadpřirozenými bytostmi nemusí být tak jednoznačná, jak se na první pohled zdá. To, že něco nevidíme, ještě neznamená, že to nevidí nás. Vše se dá vysvětlit fyzikálními zákony, které platí pro všechny a pro všechno. 

 

Krásné vánoční svátky a příjemnou pohodu všem,

koho baví fyzika i její mladší sestra chemie.