Speciální teorie relativity (1.) – po 108 letech

Vždycky, když čtu nějakou učebnici, která je málo srozumitelná, a takových je dost ve všech vědních oborech, je mi jasno, že autor je především proto nesrozumitelný, protože sám věci mnoho nerozumí a většinu svých argumentů opisuje nebo chová v paměti jako axiómy.

Sladké jho - Karel Makoň (1912-1993)

Teorie relativity má první část, kterou Albert Einstein zveřejnil roku 1905 a také ji prosadil [1]. Náročnější pokračování pak vytvořil v desátých letech 20. století – obecnou teorii. Název teorie relativity zavedl roku 1906 Max Planck.

První z obou teorií získala přízvisko speciální; týká se jen některých soustav. Těch, které nejsou poháněné k větší rychlosti, ani nejsou brzděné. Proto se jejich pohybové souvislosti uvažují snadněji než u akcelerujících soustav. Brzdění lze vysvětlit například odhazováním závaží směrem dopředu, tedy ve směru pohybu. Soustavou je, dejme tomu, kosmický koráb nebo i oběžnice.

Speciální teorie relativity (STR) zavedla zpomalování času, jež při pohybu postihuje naprosto vše. Jak hodiny, tak stárnutí hmoty a chod organismu tvora.
K výpočtům užívá vztahů středoškolské matematiky. Navíc objektům počítá změnu hmotnosti a dokonce i délky jeho okolí, a to podle rychlosti pohybu. Změny délky a času by mohly být základem, který by mohl přispívat k hledání podstaty celého Vesmíru.

Zpomalování času se projevilo v technice dvacátého století. Například vakuová obrazovka, kterou ještě pamatujeme, využívá urychlené elektrony. Svou rychlostí bývají trochu ovlivněné relativistickým zpožděním času, ačkoliv se rychlosti světla – téměř třem stům tisíců km/s – nepřiblíží. Zásadní zpomalení času pak mají částice v obrovských fyzikálních přístrojích – v urychlovačích částic.

Družice systému GPS létají rychlostí asi 3,3 km/s. Časový rozdíl proti Zemi činí za hodinu 180 nanosekund. To je 0,000.000.180 sekundy. Určení vzdálenosti by tak, bez opravy, zkreslily o 50 metrů. [2]
 

Obr. 1. Minkowského graf

Obr. 1. Minkowského graf. Nepohyblivý pozorovatel, hvězdolet a foton vycházejí ze společného časoprostorového počátku. Hvězdolet urazil 300.000 km za tři pozemské sekundy

 

Minkowského graf bývá základem vysvětlování STR. Zdůrazňuje nejvyšší obhajitelnou rychlost pohybu. Nejrychlejší pohyb má foton, a víc skloněná pohybová čára se už nevyskytne. Toto omezení ukazuje žlutá plocha v zavedeném časoprostoru. Poznatek je srozumitelný i bez výpočetní obhajoby.

Minkowski zvýraznil vzájemnou závislost času a pohybu, čímž založil pojem časoprostoru. Obě veličiny jsou propojené; řekněme jako dvojitý rybí měchýř. Když je jedna z nich velmi velká, pak ta druhá je velmi malá. V našich malých rychlostech změny času nepozorujeme.
 

Čas

Minkovského graf neukazuje rovnocennost času a prostoru, jež bývá v STR zmiňována. K vysvětlení STR je vhodný také jiný graf. Je souměrný; na svislé ose nanáší čas tělesa a na vodorovné jeho pohyb prostorem (obr. 2).
 

Obr. 2. Souměrný graf časoprostoru

Obr. 2. Souměrný graf časoprostoru. Vlastní (zpomalený) čas objektů lze najít na svislé ose (viz obr. 3)

 

Rostoucí kružnice určuje vzájemnou závislost času a délky. Hmotný objekt se vždy nachází na jejím obvodě. Věda zdůrazňuje Minkowského graf, který popisuje mezní rychlost pohybu – 300.000 km/s (obr. 1). Nemá však výhodu souměrného grafu – neumožní odečet zpomaleného času. Nýbrž děje ukazuje v pozemském čase.

Nejrychleji plyne čas postavě, jež se prostorem nepřesunuje – zakreslena na svislé ose. Naopak nejpomalejší, zastavený čas, přísluší fotonu – částici světla. Rozkmitané „cosi“ letí prostorem největší známou rychlostí. Sestavu fotonu dosud fyzika nepopisuje.

Když na Zemi uplynul čas 3 sekundy, uletěl hvězdolet dráhu 300.000 km (obr. 3). Jeho vlastní čas je pomalejší, jen 2,8 sekundy ukazuje graf. Foton přitom uletěl vzdálenost 900.000 km. Měření času v hvězdoletu a u stojící postavy dává odlišné údaje. V něm jsou děje pomalejší.
 

str-obr3

Obr. 3. Vlastní (zpomalený) čas objektů v pohybu se vynáší na svislou osu souměrného obrázku

 

Časoprostor

Proč kružnice stále roste?

Vesmír hlídá – určuje nárůst času a spojuje ho s pohybem prostorem. Obě veličiny jsou podřízené, či snad společně vytvářejí – růst časoprostorové kružnice. Dosud fyzika neurčuje příčinu této propojenosti. Můžeme ji hledat v neznámé veličině, jejíž přírůstky stále poskytuje naší hmotě jakýsi skrytý zdroj. Dovoluje buď nárůst času, nebo pohyb.

Popsané poznatky prosadila do našeho poznání Einsteinova teorie relativity. S přínosem Minkowského a s mnoha odbornými diskusemi dalších desetiletí. Její souvislosti nám nejsou průkazné například za letu letadla, v rychlosti 900 km/h. Srovnáním hodin z letadla a z cílového letiště změnu nezjistíme. Naše hodinky, při nevelké rychlosti, nepodlehnou nějaké měřitelné změně.
 

Relativita

Náročnost Einsteinovy fyziky je zesílena pojmem relativity. Ta určuje, že všechna měření času, v zavedených soustavách, mají být rovnocenná.

Jenže se nabízí i jinak. Co když základní – nejpomalejší čas patří nějakému objektu, jenž zůstal v místě velkého třesku bez pohybu? Na místě, odkud se veškerá hmota měla dát do pohybu.

Škoda spekulovat, když poznání je zde ještě příliš blízko svému začátku. Například hlouběji skryté názory naznačují, že každá hvězdná soustava má mít svou odlišnou časoprostorovou podstatu.
 

Současnost

Speciální teorie relativity bývá představovaná jako nauka, která nedbá současnosti. Jaká to současnost, když každá soustava může mít svůj odlišný čas? Přesto lze pojem „přitom“ obhajovat.

Nadřazenou současnost více objektů nabízí souměrný diagram (obr. 2, obr. 3). Časy objektů, vzešlých ze společného časoprostorového počátku, jsou odlišné, a přece zvažuji jejich současnost – nacházejí se společně na obvodě téže kružnice.

STR současnost odmítá – nejen pro soustavy v různých rychlostech pohybu. Zdůrazňuje omezenou rychlost elektromagnetických signálů, jež ztěžuje sdělování například mezi Zemí a Měsícem. Vždyť co současného se děje v kterékoliv vzdálenosti, to nám hmota nesděluje. I v rámci jediné soustavy, pro objekty neměnící svou vzdálenost, přichází informace opožděná.
 

Kde žijeme?

Už roku 1905 speciální teorie relativity nabídla, svým Lorentzovým přepočetním vzorcem – pochybnosti nad Euklidovým světem. Každý pohyb značí nejen změnu času, ale i proměnlivé délky – v našich malých rychlostech ovšem neměřitelně malé. Vliv změny délky se projeví u částice, jež vlétá do ovzduší z kosmu a zanikne kupodivu později, než když se nachází na Zemi bez rychlého pohybu. Proletí nečekaně dlouhou dráhu.

Nežijeme-li v jednoduchém lineárním světě, pak odkud lze brát názory na náš svět? Kterým lidským smyslem? Rozum, je-li jedním z dalších smyslů, to asi není. Vždyť ten nás vede k lineárnímu rozložení hmoty v prostoru, a dosud neřeší příčiny často chybějících výpočetních výsledků [3]. Smiřuje se s jejich iracionalitou – a to bez jakéhokoliv zdůvodnění.
 

Odkazy

[1] Animovaná ukázka Speciální teorie relativity, dle současné vědy
[2] Přesnost atomových hodin, GPS a teorie relativity – Vladimír Wagner
[3]
Rozkošná Maja v geometrii – Bohumír Tichánek
 

Bohumír Tichánek
http://www.tichanek.cz/

Hodnocení článku

1 komentář

Přidat komentář
  1. Další 2. (až 6.) díly:
    http://hledani.gnosis.cz/author/tichanek/
    Speciální teorie relativity (6.) – kruhový pohyb a hmotnost kvantově
    Speciální teorie relativity (5.) – kvantový a perspektivní čas
    Speciální teorie relativity (4.) – názory znalých
    Speciální teorie relativity (3.) – informatická
    Speciální teorie relativity (2.) – hledání příčin
    Speciální teorie relativity (1.) – po 108 letech

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.

Gnosis.cz - Hledání Světla a Moudrosti, příspěvky čtenářů / provozovatel: Libor Kukliš, 2004 - 2016