Dobře utajená energie

Každou energii získáváme jejím uvolněním, z něčeho v čem je „svázána“. Spalováním ji uvolňujeme z molekulárních chemických vazeb, jaderným štěpením z jaderných vazeb. Už je na čase, abychom ji „dostali“ i zněčeho jiného.

Představte si, že máte objekt, se kterým se můžete pohybovat ve Vesmíru. Představte si také, že se v nějaké rozumné vzdálenosti nachází hvězda. Z hvězdy na náš objekt dopadá záření a předává mu energii. Zcela v souladu s běžným pozorováním a běžnými fyzikálními zákony, je přijímaná energie závislá na kmitočtu dopadajícího záření (E=h*f, kde h je Planckova konstanta a f kmitočet). Když se bude objekt pohybovat směrem ke zdroji záření, bude frekvence vyšší. Tento efekt se nazývá Dopllerův jev. Krásně jej můžeme pozorovat při jízdě lodí na moři. Když jedete proti vlnám, narážejí na příď vlny v kratších intervalech, které se zkracují, v závislosti na tom čím rychleji proti vlnám plujete. Pokud jedete opačným směrem, většinou se vám podaří vlnám i „ujet“.

Když tedy budeme neustále zvyšovat rychlost našeho objektu, bude narůstat dopadající frekvence a tedy i energie. Někoho by mohlo napadnout, že ta frekvence poroste donekonečna. Není tomu tak. Zde lze použít kvantový pohled na detail (c=1). Nejvyšší frekvence bude tedy dána nejmenší možnou změnou, která může existovat. Frekvence je převrácená hodnota vlnové délky. Nejmenší délka, kterou dnes fyzikové akceptují, je tzv. Planckova délka. Nejvyšší možná frekvence je tedy převrácenou hodnotou Plancovy délky (l_p = cca 1,62*10^-35 m). Nejvyšší možná frekvence je tedy f_max = 0,62*10³⁵ Hz. Každé kvantum záření při této frekvenci tedy dodá energii E = h x f = 6,63*10^-34 x 0,31*10³⁵  J, tedy cca 40J na jedno kvantum záření (což je cca 2*10²⁰ eV). Částice s takovou energií na Zemi dopadají zcela vyjímečně. pozn.: použijete-li příslušné relativistické vzorce, snadno vypočítáte, že při pohybu ke zdroji rychlostí světla, budou mít všechna záření přicházející ze zdroje stejnou frekvenci, tedy tu maximální.

Je dobré si uvědomit, že nedokážeme poznat, zda záření s příslušnou frekvencí vzniká, nebo je důsledkem vzájemného pohybu se zdrojem. V každém případě je to maximální kvantum energie jaké je záření schopno při dopadu předat. Můžeme si také uvědomit, že když letíme „proti světlu“ získáváme z něj tím více energie, čím rychleji letíme. Dokonce je možné vynaložit na zrychlení méně energie, než jí těleso při svém pohybu ze záření získá. Práce vynaložená pro získání rychlosti je vykonávána omezenou dobu (pokud pořád nezrychlujeme), ale vyšší energii záření získává objekt tak dlouho, jak dlouho se směrem ke zdroji záření pohybuje.  

Pokud bychom s naším objektem pohybovali opačně, tedy vzdalovali se, bude frekvence naopak klesat. Když se budeme blížit rychlosti světla, bude se frekvence z hvězdy od, které se vzdalujeme blížit nule. Kdybychom této rychlosti dosáhli (modelově to předpokládejme), bude vlnová délka rovna naší vzdálenosti od zdroje záření.

V obou případech je podstatné povšimnout si toho, že příjem energie ze záření je závislý na směru a rychlosti pohybu v prostoru, který je prostoupen zářením. Pokud přichází ze všech směrů stejná intenzita záření, na směru pohybu a rychlosti nebude záležet. Ve Vesmíru tomu tak není. Drtivá většina míst ve Vesmíru je v takové poloze, že do nich dopadá z různých směrů různá intenzita záření. Více záření dopadá z blízké hvězdy, z blízké galaxie a podobně. Povšimněte si, že tímto směrem jsou všechny objekty vždy jaksi přitahovány. Skoro to vypadá, že gravitační síla působí na hmotu tak, aby hmota dokázala získávat ze svého okolí maximum energie.

Ve velkých měřítcích je tato shoda zcela zřejmá, při malých vzdálenostech se však hmota chová poněkud jinak. Vysvětlení příčin však raději nechám na později, na kosmického pilota. Stačí, když Vám bude vrtat hlavou, z čeho pochází energie, kterou získává pohybující se hmotný objekt díky své rychlosti jaksi navíc. Hvězda, ke které objekt letí, totiž září pořád stejně. Naše Slunce taky.