Teorie relativity - silvestrovský vtípek nebo vědecký poznatek?

             Blíží se konec dalšího roku a s ním Silvestr. Silvestr je spojen s různými vtipy a žertíky. Někdy se povedou lépe, někdy hůře, ale vždy je potřeba cenit si na nich to, že jejich cílem bylo pobavit lidi. A tak mi dovolte, abych se byť neuměle a možná i trapně pokusil pobavit alespoň tu část lidí, která rozumí fyzice.

            Nejsem fyzik a proto teorii relativity nechápu. Měl jsem však možnost seznámit se alespoň s jejím zjednodušeným vysvětlením.

            A právě zjednodušení mi poskytlo prostor pro následující úvahy.

            Bylo mi sděleno, že jednoduše lze teorii relativity vysvětlit tak, že si představíme auto a začneme mu udělovat rychlost. Budeme ji postupně zvyšovat až do stavu, kdy dosáhne rychlosti světla. Za tohoto předpokladu pak prý platí, že čím pojede auto rychleji, tím bude kratší až do té chvíle, kdy mu udělíme rychlost světla. V tomto okamžiku již nepůjde o auto, ale o desku. A protože k tomu, aby auto dosáhlo rychlosti světla, budeme potřebovat nekonečné množství energie, proto bude mít auto při platnosti zákona zachování energie nekonečnou hmotnost.

            Jsem si vědom toho, že každé zjednodušení je možné jen za cenu značného zobecnění daného problému. Takový proces má vadu v tom, že upouští od řady konkrétních dílčích problémů. Jeho nevýhodou tedy je, že dílčí problémy nelze za daného stavu řešit. Jeho výhodou pak je, že se soustředí jen na to podstatné. To pak usnadňuje řešení podstaty problému.

            V našem případě, pak zjednodušení teorie relativity na zrychlující a zkracující se auto vytváří prostor pro hledání odpovědí na následující otázky.

            Jak by byla silná deska, která by vznikla z předmětu, kterému bychom udělili rychlost světla? Bude silná 1 milimetr nebo 1 mikrometr?

Teoreticky je možné takovou desku vyrobit. Jak by se zploštila, kdybychom ji udělili rychlost světla?

            Kdybychom vzali dva předměty (tyče) ze stejného materiálu, např. železa. Jeden o délce 10 cm a druhý o délce 10 000 km. Zploští se při dosažení rychlosti světla do stejně silné desky?

            Moje znalosti fyziky říkají, že pokud máme dva předměty o různé hmotnosti, pak na to, abychom je uvedli do pohybu, budeme potřebovat různé množství energie.

            Pokud tedy vezmeme dva předměty - jeden o hmotnosti atomu vodíku a druhý o hmotnosti např. Mléčné dráhy - budeme při zrychlování na rychlost světla potřebovat stejné nebo různé množství energie?

            Pokud budeme potřebovat různé množství energie, pak si představme následující stav. Začneme předmětem o hmotnosti atomu vodíku a budeme vedle něj do řady stavět další předměty. Každý další zvětšíme o hmotnost atomu vodíku až do stavu, kdy dosáhneme předmětu o hmotnosti celého vesmíru. To bude téměř nekonečná řada předmětů. Pokud bychom k dosažení rychlosti světla u každého předmětu potřebovali vždy jiné množství energie a vždy nekonečné, pak dostaneme téměř nekonečného množství nekonečných energií, které budeme potřebovat ke zrychlení jednotlivých předmětů z uvedené řady na rychlost světla. To by pak odporovalo mojí představě o nekonečnu. To může být jen jedno.

            Pokud si představíme desku, která má nekonečnou hmotnost a bude se pohybovat prostorem rychlostí světla. Co se stane, když narazí na jiný předmět, který se pohybovat nebude? Roztříští se deska, protože bude mít sice nekonečnou hmotnost, ale bude velmi křehká, nebo bude zničen předmět do něhož deska narazí? Nebo se snad roztříští oba předměty? V každém případě by to však byla událost značně dramatická.

            Protože jde o teorii, pak si položme i následující otázku. Pokud určitému předmětu udělíme rychlost světla jednorázově - např. výstřelem. Podle zákona akce a reakce, by mělo dojít ke zpětnému nárazu nepředstavitelné (nekonečné) síly. Za tohoto stavu bychom potřebovali dvojnásobek nekonečného množství energie. Jedno nekonečné množství energie na udělení rychlosti světla vystřelovanému předmětu a druhé na zpětný náraz. I to odporuje mojí představě o nekonečnu.

            I když v této rovině úvah jsou pro mne odpovědi na některé otázky nepochopitelné, přesto si dovedu představit, že by mohly být reálné a odpovídající objektivním poznatkům. Tak např. pokud jde o zploštění předmětu pohybujícího se rychlostí světla.

            Z jedné strany bude na daný předmět působit síla, která mu bude udělovat rychlost a z druhé strany pak bude působit síla odporu prostředí, v kterém se bude daný předmět pohybovat. Pokud budou obě síly dostatečně velké, pak by ke zploštění mohlo dojít. Jenže. I v tomto případě mám malý problém.

            Je známo, že pokud nějaký předmět proniká nějakým prostředím, tak dochází ke tření. A každé tření zvyšuje teplotu na třecích plochách, jako např. u kosmických lodí, když při návratu vstoupí do hustých vrstev atmosféry. Z tohoto pohledu by pak při dosažení rychlosti světla došlo, alespoň podle mne, spíše k vypaření se daného předmětu, než k jeho zploštění.

            I přes to. V této rovině úvah pro mne problém s výše uvedeným vysvětlením teorie relativity nenastává.

            Problém však nastává v okamžiku, kdy pro úvahy použiji obecnější (filosofickou) rovinu.

           V tomto případě pak již nebudu mluvit o autě nebo o železné tyči, ale budu mluvit o společném názvu - o hmotě. Auto i železnou tyč lze označit společným názvem - „hmota".

           A zde je onen problém. Hmota. To je i světlo. I o světelném paprsku mluvíme jako o pohybující se hmotě.

           Takže. Světelný paprsek. To je hmota pohybující se rychlostí světla a přesto mluvíme o paprsku, nikoliv o desce.

           Pohybuje se rychlostí světla a na to, abychom mu udělili rychlost světla nepotřebujeme žádné nekonečné množství energie, ale postačí nám i zcela nepatrné množství energie. Každá svítilna je zdrojem světelného paprsku.

           Dokážeme mu udělit rychlost světla jednorázově a přesto nedojde k vyvolání lidskými smysly poznatelné zpětné reakce.

            Pohybuje se rychlostí světla a přesto při nárazu na jiný předmět nedojde k žádné dramatické situaci v podobě destrukce jednoho nebo druhého předmětu, případně obou. Naopak. Při nárazu na jiný předmět je stav středu závislý na charakteru předmětu, na nějž světelný paprsek narazí. Světlo se od takového předmětu může zcela odrazit. Může se odrazit jen částečně a částečně může daným předmětem projít a pokračovat ve své pouti dál.

            Takže. Kde je chyba?

             Je chyba v tom, jak jsem teorii relativity pochopil já? Nebo je snad chyba v teorii relativity samé. Jde přeci jen o „pouhou teorii" a nikoliv o skutečnými fakty potvrzenou pravdu. A pokud jsem stihl zaznamenat. Jsou zde dokonce i objektivní náznaky, že by teorie relativity nemusela být pravdivá. Platí snad i v teorii relativity výjimky?

            To však jsou otázky, na něž odpovědět nedokážu a ani se o to pokoušet nebudu.

            Mne postačí, pokud jsem svými třeba hloupými úvahami pobavil alespoň jednoho člověka. A pokud ne, pak se všem, které jsem svým tlacháním zdržel, omlouvám. To víte. Jsem šťoura a mám hodně a značně hloupých otázek, na něž se snažím si sám odpovědět.

            Přeji veselého Silvestra, hodně úspěchů v příštím roce a těším se na příští setkání na těchto stránkách.