Proč má teorie relativity problém s rychlostí světla

Řeknete si, že se tady asi někdo zbláznil. Vždyť rychlost světla je ve speciální teorii relativity (STR) "všudypřítomná". Je tam jako její základní postulát, jako limitní rychlost. Ale zkuste ji do jejích vzorců dosadit !

Můžeme ještě pokračovat ve výčtu, kde všude se rychlost světla v STR objevuje. Například Einsteinovým problémem z dětství, který mu dlouho vrtal v hlavě, byla otázka, jak by vypadal paprsek světla, kdyby vedle něj Albert letěl na jiném světelném paprsku. Nebo v Minkowského prostoročasovém modelu (viz obrázek níže), který graficky zobrazuje celou STR, je světelný kužel, vykreslený úhlem rychlosti světla, hranicí mezi normální světem, jak ho známe, s normální kauzalitou a podivnou říší, kde běží čas (možná) pozpátku a následek předchází příčinu.

Rychlost světla se také vyskytuje skoro v každém vzorci STR (jak se můžete přesvědčit například u vzorce pod obrázkem), nebo se světlo používá k synchronizaci hodin. Pozorovatel vyšle paprsek světla, ten se odrazí od pohybujícího se tělesa a vrátí se k němu zpět. Čas letu se pak dělím dvěma, neboť cesty byly dvě, jedna tam, druhá zpátky. Relativita současnost STR se také nejčastěji demonstruje za pomoci světelných paprsků, na barvitém příkladu Einsteinova vlaku, ze kterého ji do důsledku pochopil sám autor STR. Jestli chcete ještě dnes pochopit podstatu STR, můžete si přečíst text Pochopte základní ideu Einsteinovy teorie relativity za pár minut, kde se vysvětluje podstata dilatace času. V tomto výkladu se pochopitelně uvažují světelné hodiny, což je vlastně jen paprsek světla, který se stále odráží tam a zpět. Prostě všude samé světlo!

Jenže zkuste dosadit rychlost světla do vzorců STR! Třeba do toho, který popisuje, jak se mění hmotnost tělesa v závislosti na jeho rychlosti. Ten vidíte zde:

Když bude rychlost tělesa v rovna rychlosti světla c, vyjde nám zlomek v2/c2 roven jedné. Pak budeme mít pod odmocninou 1 - 1, což je nula. Odmocnina z nuly je nula. Tedy hmotnost m pohybujícího se tělesa bude nekonečná, neboť klidovou hmotnost tělesa mo (třeba 1kg) budeme dělit nulou. Ale tady je velký problém. K dosažení této nekonečné hmotnosti, bychom podle E=m.c2 potřebovali nekonečnou energii. Hmotnost je totiž přímo úměrná energii (a c je jen konstanta (i když je na druhou)). Takovou energii ale nikdy mít nemůžeme. A kdybychom ji měli jakýmsi nevýslovným zázrakem k dispozici, tak by okamžitě vše zničila, jelikož by nesla i nekonečnou hmotnost, podle rovnice E=m.c2. A nekonečná hmotnost by se hned zhroutila do černé díry, a to ještě dříve, než bychom začali těleso urychlovat. I těleso urychlené na rychlost světla by se přeměnilo na černou díru, protože by mělo nekonečnou hmotnost. Nemluvě o tom, že neexistuje a nebude existovat žádný fyzikální postup, jak nekonečnou energii či hmotnost změřit. Máme snad nekonečně hmotné závaží? :-)

Rychlost světla je prostě hranice platnosti STR, tam už její vzorce nedávají smysl, neplatí. Urychlovač v CERNu může urychlit částice neuvěřitelně blízko k rychlosti světla, dva protisměrné paprsky mají  99,95 % rychlosti světla. Nicméně, nekonečná energie, kterou bychom potřebovali k dotažení těch zbylých 0,05 % a kterou by pak paprsek měl, je ještě nekonečněkrát větší než energie tohoto paprsku. K nekonečné energii proto neudělal tento stroj ani ten nejmenší první krok. Totéž platí pro dilataci času. Čas je u těchto paprsků v CERNu extrémně prodloužen, zpomalen, ale k jeho zastavení, tedy k prodloužení na nekonečnou délku, máme ještě nekonečně daleko. Není možné takové dilatace dosáhnout, stejně jako nelze dosáhnout nekonečné hmotnosti. I k zploštění částic na nulovou délku relativistickou kontrakcí bychom potřebovali přidat nekonečně mnoho energie.

Prostě, STR pro rychlost světla už neplatí. A to dokonce i u paprsků světla. Světlo nepodléhá ani dilataci času, ani kontrakci délky, protože se jeho rychlost nemění. Ani hmotnost fotonů se s rychlostí nemění, protože rychlost c je neměnná, a foton také nemá nekonečnou hmotnost. O světle tedy STR neříká nic, a představovat si STR efekty při dosažení rychlosti světla je nesmyslné. Vznikají tím nelogické paradoxy. Představa, jak by svět vypadal z pohledu fotonu, že by čas byl zastaven a prostor by měl o jednu dimenzi méně, je velmi populární, ale velmi pravděpodobně mimo realitu. Lidé nelogické paradoxy prostě milují, tak jimi svůj rozum opíjejí, ale na takového úvahy zkrátka postupy STR už nestačí.

Hezky je to vidět třeba na nulové klidové hmotnosti fotonu. Tato představa vznikla tak, že byla známá nenulová hmotnost (m) fotonu v pohybu rychlostí c, dosazena do vzorce výše. Už jsme předtím uvedli, že pod odmocninou je nula, a když dosadíme za m libovolnou hmotnost, třeba 1, dostaneme rovnici. 1=mo/0, tedy mo = 1.0 = 0. Bohužel tuto úvahu nelze experimentálně ověřit, protože foton není nikdy v klidu. Nulová klidová hmotnost fotonu je tak jen fikce. (Zkuste si třeba dosadit do tohoto vzorce nulovou klidovou hmotnost fotonu a zvyšovat rychlost v od nuly. Relativistická hmotnost bude pořád nula, a až při v=c umožňuje podíl 0/0 libovolnou hodnotu, tedy to ani neodporuje empiricky změřené hmotnosti. Podíl 0/0 řešený limitou funkce přitom může dát libovolnou hodnotu, ale tuto zde nelze matematicky určit, nicméně empirii ji určuje. Jasně je tedy tento vzorec nepoužitelný pro daný případ.)

Rychlost světla tedy vstupuje do STR jako axiom, v podobě stálé rychlosti světla pro všechny pozorovatele, ale jestliže se pokusíme pomocí STR uvažovat, co se při této rychlosti děje, nedostaneme žádný rozumný výsledek, který by bylo možné experimentálně ověřit. A to je u experimentální vědy, naneštěstí, nepřekonatelný problém.

Autor: Jan Fikáček, Ph.D. | úterý 14.4.2020 9:24 | karma článku: 43,24 | přečteno: 4737x

Další články autora

Jan Fikáček, Ph.D.

Je čas jen iluze? A co vše je iluze?

Myšlenku, že čas je jen iluze, vypustil do světa ve své knize Konec času Julian Barbour. Pojďme nad věcí trochu pouvažovat. Někdy stačí pár prostých úvah, které nastíní, jak to asi je.

10.6.2025 v 9:07 | Karma: 13,11 | Přečteno: 459x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Zase pogrom v ghettu, tentokrát v Gaze :(

Židovskou historií se jako červená nit linou pogromy na Židy a také to, že jsou Židé často zatlačeni do uzavřených ghett. Myslíte si, že je něco takového minulostí? Bohužel ne. :(

3.6.2025 v 9:04 | Karma: 18,27 | Přečteno: 618x | Diskuse | Politika

Jan Fikáček, Ph.D.

Co chtěl říci Schrödinger svojí živě-mrtvou kočkou

Je to ironie. Když Erwin Schrödinger krátce popsal ve svém článku z roku 1935 svůj slavný myšlenkový experiment s kočkou v superpozici, měl pro něj úplně jiný význam, než jaký mu obvykle přikládáme dnes.

27.5.2025 v 9:07 | Karma: 21,59 | Přečteno: 690x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Jak Kantova antinomie dokazuje, že „nekonečno“ existuje

V minulém blogu nám Kant dokázal, že nekonečno neexistuje. Dnes nám překvapivě dokáže naopak, že „nekonečno“ existuje. Myslíte si, že je v tom rozpor? Ale není. V blogu se dozvíte, jak to vše do sebe dokonale logicky zapadá.

20.5.2025 v 9:07 | Karma: 21,50 | Přečteno: 462x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Jak Kantova antinomie dokazuje, že nekonečno neexistuje

Ve své středeční přednášce „Tajemný svět za Schrödingerovou kočkou a nekonečnem“ v Polsku jsem udělal malý neúplný seznam géniů, kteří ukázali, že aktuální nekonečno neexistuje. Po Aristotelovi a Galileovi je tam i Immanuel Kant.

13.5.2025 v 9:07 | Karma: 22,02 | Přečteno: 608x | Diskuse | Věda

Nejčtenější

Chlípní rudoarmějci na lovu. Slavný fotograf nafotil tutlanou sexualitu v SSSR

11. června 2025

Seriál Jen rok po Stalinově smrti dorazil do Sovětského svazu Henri Cartier-Bresson. Slavný francouzský...

Koruny místo eur. Reebok nabízel oblečení za hubičku, Češi zběsile nakupovali

8. června 2025  17:40,  aktualizováno  18:49

Za neobvykle nízké ceny nabízel oblečení internetový obchod značky Reebok. V sekci „výprodej“ na...

V Indii se zřítil letoun s 242 lidmi mířící do Británie, dopadl na lékařskou ubytovnu

12. června 2025  10:55,  aktualizováno  16:42

Letadlo společnosti Air India s 242 lidmi na palubě mířící do Británie se krátce po startu zřítilo...

Na Rakovnicku boural známý podnikatel a miliardář. Řidič druhého auta zemřel

6. června 2025  16:50,  aktualizováno  17:10

Při tragické nehodě ve středu 4. června u Nového Strašecí na Rakovnicku se těžce zranil jeden z...

Trefili jsme Rusům základnu s letouny, které jim ještě zbyly, hlásí Ukrajinci

6. června 2025  10:46

Sledujeme online Ukrajinská armáda oznámila, že zasáhla vojenská letiště v ruském Engelsu a Ďagilevu a sklad...

Írán v odvetě odpálil na Izrael stovku raket, po celé zemi zněly sirény

13. června 2025  18:19,  aktualizováno  14.6

Sledujeme online Írán v pátek večer odpálil na Izrael asi 150 raket, uvedla izraelská média s odkazem na armádu. Po...

Zelenina na stánku, prodavač nikde. Lidé zaplatí sami, nebojí se farmářka

14. června 2025

Mladá farmářka Hana Sahulová Součková se rozhodla k ojedinělému kroku. Svou zeleninu a bylinky z...

„Chtěla jsi bydlet, tak bydlíš ve vile.“ Jak žije aktér bitcoinové kauzy Jiřikovský

14. června 2025

Premium Tomáš Jiřikovský, odsouzený provozovatel darknetového tržiště, nakupoval přes příbuzné luxusní auta...

Vstávat! Právě začala válka s Íránem. Jak se v Izraeli připravují na odvetu

14. června 2025

Premium Od naší spolupracovnice v Izraeli Ticho noci přerušily sirény a výzvy k úkrytu. Izrael spustil útok na íránský jaderný program,...

  • Počet článků 333
  • Celková karma 20,52
  • Průměrná čtenost 3045x
Vystudoval chemii (SŠ), kybernetiku, řízení, ekonomii a teorii systémů (interdisciplinární studia - VŠ), je obecně uvažujícím člověkem někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze. Od září 2021 Ph.D. se zaměřením na filosofii fyziky a matematiky. Pracoval jako evropský expert pro "Future Technologies", 7 let pak v jedné z nejvyšších evropských pozic v počítačové bezpečnosti. Momentálně finanční expert na evropské úrovni. V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČR. Je členem světové vědecké Společnosti pro filosofii času. Absolvent Oxfordského kurzu Filosofie vědy.

Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen) na FB. jfikacek@gmail.com
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány.
Nastavte si velikost písma, podle vašich preferencí.