Jednou z najzaujímavejších tém v oblasti vedy je koncept všeobecnej relativity. Viete, táto myšlienka, že sa objavujú čudné veci, keď ste blízko rýchlosti svetla. Dĺžka vecí je podivná, bizarné posunutie vlnových dĺžok. A čo je najzaujímavejšie zo všetkého, je tu koncept dilatácie: ako môžete doslova zažiť viac či menej času na základe toho, ako rýchlo cestujete v porovnaní s niekým iným.
A ešte čudnejšie? Ako sme videli vo filme Interstellar, práve trávenie času pri veľmi masívnom objekte, ako je napríklad čierna diera, môže spôsobiť rovnaké relativistické účinky. Pretože hmotnosť a zrýchlenie sú to isté?
Úprimne povedané, stačí vám dať veľké bolesti hlavy.
Ale len preto, že mi pripadá zmätok konceptu, stále sa chcem snažiť vytrhnúť, pokúsiť sa o tom porozumieť viac a pomôcť vám to tiež zabaliť do mozgu. Pre môj vlastný prospech, pre váš prospech, ale väčšinou pre môj prospech.
V dejinách fyziky je veľká anekdota - pravdepodobne to nie je to, čo sa v skutočnosti stalo, ale stále to milujem.
Jedným z najslávnejších astronómov 20. storočia bol Sir Arthur Eddington, ktorý v roku 2008 hral odvážny David Tennant, Einstein a Eddington. Čo by ste mali skutočne vidieť, ak ste to ešte neurobili.
Doktor Who, myslím tým Eddington, tak prišiel na to, ako hviezdy generujú energiu (fúziou), a osobne potvrdil, že predpovede Einsteinovej všeobecnej relativity boli správne, keď pozoroval úplné zatmenie Slnka v roku 1919.
Počas prednášky sira Arthura Eddingtona sa niekto pravdepodobne opýtal: „Profesor Eddington, musíte byť jedným z troch ľudí na svete, ktorý rozumie všeobecnej relativite.“ Na chvíľu sa zastavil a potom povedal: „Áno, ale snažím sa vymyslieť, kto je treťou osobou.“
Určite to nie som ja, ale poznám niekoho, kto má informácie o všeobecnej relativite, a to je Dr. Brian Koberlein, profesor astrofyziky na Rochesterskom technologickom inštitúte. Túto tému pokrýva stále na svojom blogu Jeden vesmír v čase, ktorý by ste mali úplne navštíviť a prečítať na webe briankoberlein.com.
V skutočnosti, len aby demonštroval, ako to funguje, Brian pohodlne posunul svoju kanceláriu RIT takmer rýchlosťou svetla a práve teraz k nám trápi.
Brian Koberlein:
Ahoj Fraser, ďakujem, že si ma dal. Ak môžete vydržať jednu sekundu, musím len spomaliť.
Fraser Cain:
Čo sa tam práve stalo? Prečo ste všetci spomalili?
brian:
Je to vlastne zaujímavý efekt známy ako časová dilatácia. Jedna z vecí týkajúcich sa svetla je, že bez ohľadu na to, v akom referenčnom rámci ste, bez ohľadu na to, ako sa pohybujete vo vesmíre, vždy budete merať rýchlosť svetla vo vákuu tak, aby bola rovnaká. Asi 300 000 kilometrov za sekundu.
A ak to urobíte, ak sa pohybujete voči mne, alebo ak sa pohybujem voči vám, naše referencie pre čas a priestor sa musia posunúť, aby sa udržala konštantná rýchlosť svetla. Keď sa vzdialim rýchlejšie od teba, môj čas sa podľa teba musí spomaliť. Na druhej strane sa váš čas oproti mne spomalí.
A tento efekt dilatácie času je potrebný na udržanie konštantnej rýchlosti svetla.
Fraser:
Stáva sa to iba vtedy, keď sa pohybujete?
brian:
Dilácia času sa nevyskytuje len kvôli relatívnemu pohybu, môže sa vyskytnúť aj kvôli gravitácii. Einsteinova teória relativity hovorí, že gravitácia je vlastníctvom deformácie priestoru a času. Takže keď máte omšu podobnú Zemi, vlastne to deformuje priestor a čas.
Ak stojíte na Zemi, zdá sa, že váš čas sa pohybuje trochu pomalšie ako niekto, kto sa nachádza vo vesmíre, kvôli rozdielu v gravitácii.
Teraz, pre Zem, na tom to veľmi nezáleží, ale pre niečo ako čierna diera to môže záležať. Keď sa priblížite k čiernej diere, váš čas sa bude stále viac spomaľovať.
Fraser:
Čo by to znamenalo pre vesmírne cestovanie?
brian:
Vo vedeckých fantastikách uvidíte mnohokrát myšlienku, že sa raketa pohybuje veľmi blízko rýchlosti svetla a pomocou dilatácie času cestuje do vzdialených hviezd.
Ale to isté by ste mohli urobiť s gravitáciou. Keby ste mali čiernu dieru, ktorá by smerovala k inej hviezde alebo inej galaxii, mohli by ste svoju vesmírnu loď skutočne vziať a obísť ju veľmi blízko k čiernej diere. Zdá sa, že sa váš čas spomalil. Kým obiehate po čiernej diere, čierna diera by si vyžadovala čas, aby sa dostala k inej hviezde alebo inej galaxii, a pre vás sa to bude zdať naozaj rýchle.
Je to ďalší spôsob, ako by ste mohli použiť dilatáciu času na cestovanie k hviezdam, aspoň v sci-fi.
Fraser:
Dobre, Brian, mám pre vás jednu poslednú otázku. Ak sa vám priblíži rýchlosť svetla, môžete získať toľko hmoty, že sa zmeníte na čiernu dieru? Chceli by ste, aby ste na túto otázku odpovedali vo forme blogového príspevku na briankoberlein.com a v príspevku Google+, ktorý sa chystáme prepojiť priamo tu.
brian:
Vďaka Fraserovi, budem mať túto odpoveď na svojom webe.
Opäť sme navštívili nepochopiteľnú sféru časovej dilatácie a vrátili sme sa relatívne bez úhony. To neznamená, že tomu rozumiem lepšie, ale aj tak dúfam. Ešte raz ďakujem dr. Koberleinovi za to, že si vzal pár minút zo svojho relativistického cestovania na zodpovedanie našich otázok. Nezabudnite navštíviť jeho blog a prečítať si jeho odpoveď na moju otázku.
Podcast (audio): Stiahnuť (Trvanie: 6:57 - 3,0 MB)
Prihlásiť sa na odber: Apple Podcasts Android | RSS
Podcast (video): Stiahnuť (Trvanie: 6:59 - 115,5 MB)
Prihlásiť sa na odber: Apple Podcasts Android | RSS
