Teorie relativity hraním si s "kostkami" na vašem stole

Myslíte si, že teorie relativity je něco, co nemůžete nikdy přímo zažít, nikdy vidět, nikdy ohmatat, nikdy pochopit? Že je to něco daleko ve vesmíru nebo v šílených rychlostech, které nemůžete ani postřehnout?

Tak to se pěkně mýlíte. Už Georges Gamow ve své knize Pan Tompkins v říši divů upozorňuje na to, že jsme se běžnou (tzv. newtonovskou) fyziku naučili bez učebnic a matematiky tak, že jsme si hráli s míčem, trefovali se kameny do stromu nebo dělali žabky na vodě. Jak je taková fyzika snadná, že? 

Ale odtud už je jen krok k tomu naučit se tímto přirozeným způsobem i teorii relativity. Mluvíme-li o speciální teorii relativity, tedy o relativitě "bez" gravitace, tedy třeba o kontrakci délky tělesa (jeho zkrácení) nebo zpomalení jeho času při pohybu, zdá se to nemožné, protože rychlost světla je tak obrovská, že relativistické efekty jsou v našem pomalém světě prakticky nepostřehnutelné.

Jenže Gamowova myšlenka snížit v představě rychlost světla třeba na 100 km/h se dá kupodivu i realizovat. Máme přece dnes už virtuální realitu. Právě vytvořit virtuální prostředí, počítačovou "hru", ve které by se dala rychlost světla nastavit podle potřeby, se nám podařilo v roce 2000 v projektu E-area. Tam jsme si pak těleso urychlovali až téměř k rychlosti světla a zase zpomalovali a dívali jsme se, jak se při různých rychlostech zkracuje jeho délka (viz obrázek níže) a jeho blikání zpomaluje (jeho čas dilatuje).

Je možné si představit, že když budeme mít na ruce exoskelet s datovou rukavici, kterou hmatem ucítíme těleso ve virtuální realitě a také jeho odpor proti naší ruce, můžeme pocítit i další relativistický efekt, zvyšování hmotnosti tělesa, při růstu jeho rychlosti.

Když si speciální relativitu vyzkoušela v této podobě hraní si s koulemi v našem virtuální prostředí manželka jednoho nejmenovaného bohatce, která byla spíše krásná než chytrá, řekla:"Jééééééé, já jsem to pochopila." Ukázalo se tak, že je to prostý způsob, jak se tuto tajemnou teorii naučit. S vděčností poznamenejme, že onen relativistický model běžel na špičkových grafických počítačích, které zapůjčila firma Silicon Graphics Incorporation.

Dobrá, dovedeme si představit tedy, že speciální teorii relativity se můžeme naučit bez matematiky a složitých skript pouhým hraním si s objekty ve virtuálním relativistickém prostředí. Ale co obecná teorie relativity, tedy třeba taková černá díra? Tu bychom asi nemohli mít na stole, alespoň tedy v laboratoři, když ne na stole přímo kuchyňském.

Byla by tu jedna myšlenka, tzv. zvukové teorie relativity, která by k obecné teorii relativity v laboratoři mohla vést, jenže o té napsal asi nejbystřejší český fyzik, Luboš Motl, toto: "Před 25 lety jsme měli zábavnou diskusi s Janem Fikáčkem, legračním bláznem, jenž byl předsedou Československé Mensy a "filosofem", který mluvil o "relativitě zvuku", upřednostňovanou slepými lidmi."

Očividně se významovou evolucí v Lubošově hlavě historka vybarvila, protože si tam ty slepé lidi přimyslel :-). Nicméně když to říká on, tak přece musí být zvuková teorie relativity nesmysl, ne? Nebo že byt ten "legrační blázen" zas takový blázen nebyl? To přece nejde, fyziky z Harvardu se přece nemůže mýlit nebo ano?.

Chcete-li to vědět, je-li zvuková relativita možná, přečtěte si tento následující blog s názvem Zvuková černá díra.