Vědci sledují zlomky sekund, o které se zpomalí čas – jak určuje teorie i praxe relativity. Zajímavý americký film Interstellar (režisér Christopher Nolan, 2014) tuto nauku využívá, v části svého příběhu, na planetě s mimořádně velkou gravitací. Vyplývající souvislost – velké zpomalení času – zde znázorním několika obrázky.
Film „Interstellar“ [1] nabízí způsob hledání:
„Věda je připouštění neznámého.“
Nabádá používat originální přístupy, když poznáváme své působiště – Vesmír. Filmový příběh částečně vychází z teorie relativity. Ta byla našim předkům velmi nečekaným výkladem hmotné existence. Proměnná délka okolní hmoty a prostoru, závisle na rychlosti pohybu, nasvědčuje virtuální realitě světa. Anebo se pevné skály natahují jen podle názorů lidské fyziky, platných právě v současnosti?
Rodiče
Jiná zajímavá myšlenka sděluje, že rodiče jsou přítomní u svých dětí – jako jejich vzpomínka. Věta souvisela s nutností odletu otce, jenž své děti musel opustit na dlouhá léta. Ba dokonce, vrátí-li se, může být stejně mladý, jako potom bude jeho dcera stará. Například oba budou pětačtyřicátníci.
„Když jste se narodili, vaše máma mi řekla něco, čemu jsem nikdy úplně nerozuměl. Řekla, teď jsme prostě tady jako vzpomínky pro děti.”
Překvapivě byla posouzena obvyklá skutečnost – dnes jsou rodiče tady, ale později nebudou. Současný život vytváří budoucí vzpomínky.
Duchovní poznání popisuje víc. Vědomí odcházejícího člověka se navíc vtiskne – i když nepoznáme kam. Ve prospěch zapamatování toho, co někdejší člověk prožil. Pokud pozůstalé při vzpomínce na jejich rodiče něco napadne, možná se spojují s takovým otiskem. [2]
Fyzika
Teorie relativity vysvětluje časové posuny. Známý je problém dvojčat, kdy jedno odletí na vesmírnou cestu, a druhé zůstane na Zemi. Rychlost letu se v myšlenkových pokusech, jež Einstein zavedl, může blížit rychlosti světla. Pak se dvojče vrátí na Zem jen málo zestárlé; ve srovnání se svým sourozencem – pozemšťanem. Ten na Zemi prožil delší čas.
Fyzika dodnes diskutuje příčinu; zdůvodnění se liší. Někdy se nedoceňuje vliv Lorentzova přepočtu, kdy čas se zpomaluje v souvislosti s rychlostí pohybu. V současných výkladech převažuje vliv 2. axiomu obecné teorie relativity: „gravitační a setrvačné síly mají stejnou fyzikální povahu a platí pro ně stejné základní zákony“.
Film
Děj filmu využívá zpomalení času na cizí planetě, avšak vůbec nedbá drtivých účinků tamní gravitace na hmotu. To by totiž režisér nemohl divákům rozvíjet potřebný děj. Vybral jen časové zpoždění, jež roste s gravitací.
Vědkyně v hvězdoletu upřesňuje pilotovi časové zvláštnosti. Sedm let prožitých na Zemi odpovídá pouhé hodině na cizí planetě. Návštěvník na ní bude jen nepatrně stárnout – ve srovnání se vzdálenými pozemšťany. Mají-li astronauti nějak zachránit ohrožené lidstvo, musí pobyt na planetě co nejvíc zkrátit. Překonávat pocit, že všechny děje tam probíhají stejně jako jinde. Pozdním návratem by už Zemi nepomohli.
Obrázky
Obrázkům jsem zvolil podobné poměry. Jeden celý rok na Zemi – nebo na korábu při nevysoké rychlosti letu – odpovídá uplynutí pouhých 20 minut na cizí planetě. Pak pozemšťané hodnotí, že na vzdálené planetě jsou pohyby zpomalené. Kdežto astronauti, svůj pobyt na ní, vnímají obvyklým způsobem. Necítí, že by snad jednali jako ve zpomaleném filmu (to býval velmi známý termín před desítkami let).
Nejprve modrou Zemi opouští čtyřicetiletá astronautka; koncem roku 2016 (obr. 1). Dle filmu cestuje ke kuličce Marsu osm měsíců (roku 2017). Saturnův prstenec míjí koncem druhého roku (2018). Za ním je umístěná červí díra (S), která umožní přesun do sousední galaxie. V ní, na červenohnědé planetě, astronautka přistane na konci roku 2020. Stráví na ní 1 hodinu – to odpovídá pozemským rokům 2021 – 2023. Avšak v závěru roku 2023, tedy koncem její první hodiny…
Obr. 1. Astronautka opouští Zemi
Druhá výprava má v obrázku kruhový, členěný hvězdolet, také podle filmu. Jeho otáčení zajistí na palubě gravitaci; právě o velikosti pozemské přitažlivosti. Do kruhu vepisuji stáří pilota; při startu má 35 let. Zemi opouští koncem roku 2020, ve chvíli, kdy astronautka v dálavě přistála. Posádka hvězdoletu sleduje předchozí trasu a s příletem k planetě, v cizí galaxii, slaví Silvestr 2024 (obr. 2).
Po přistání (Nový rok 2025) by se pilot mohl pousmát nad kalendářem, neboť astronautka měla teprve rok 2020 – pomalý čas. Přitom by se, v té chvíli, zaručeně nacházeli ve společné současnosti. Na cizí planetě, za tři pozemské roky (2021 – 2023), čas astronautky narostl velmi pomalu, jen třikrát 20 minut (00:00 – 01:00).
Obr. 2. Interstellar 1-18
Vložené jednominutové změny naskakují, zde v obrázcích, velmi rychle (viz pozemský rok 2023, astronautce na planetě 0:58 – 0:59). Každý by měl svítit jen 1/20 času – oproti delším dvacetiminutovým intervalům. Avšak pro zlepšení přehlednosti jsou v obrázku časově prodloužené; trvají o okamžik déle.
Roky 2016 – 2027 ubíhají na Zemi rovnoměrně. Tedy každému roku na Zemi trvá obrázek stejně dlouho. Připomínají neměnnou časovou základnu, kdy jednomu roku odpovídá přičtení vždy dalších 20 minut na cizí planetě.
Obrázky lze posoudit také v klidu; s vyloučením času. Soubor ve tvaru png (obr. 3.) má časy trvání každého statického obrazu jen zapsané (např. 2,5 s). Obrázky budou vysvětlované také v dalším textu.
Film
Jenže ve filmu se nesetkali; astronautka zahynula po hodině svého pobytu na planetě (viz převrácený koráb). Silný úder vodní vlny jí koráb rozbil. Ačkoliv Zemi opustila dávno, několik let před hvězdoletem, sama skonala jen krátce před příletem druhé výpravy.
Hvězdolet dosedl na planetu a hned po přistání astronauti objevili zbytky korábu, rozbité obrovským vlnobitím. Pilot váhá – trosky v moři jsou pohromadě, ačkoliv zahynula, když my jsme byli ještě rok cesty daleko. Lze to zdůvodnit vlivem časového zpoždění? Vždyť rychlost obou letů byla stejná.
Vysvětlení se mu dostalo – čas je tu pomalý; astronautka zahynula před několika minutami!
„Kde je Milerová?“
„Podle těch trosek ji vlna rozdrtila už krátce po nárazu.“
„Jak to, že trosky zůstaly ty roky pohromadě?“
„Díky rozdílu plynutí času. Podle času na této planetě přistála teprve před pár hodinami. Bude mrtvá několik minut.“
Předložený děj je vyjádřený i dalším způsobem (obr. 4.) Mezi katastrofou první výpravy a příletem druhé trvá časový rozdíl 20 minut – a na Zemi je to 12 měsíců roku 2024.
Zde v obrázku – astronautka opustila Zemi (2016) již čtyři roky před hvězdoletem (2020), sama strávila na planetě necelou hodinu (00:00 – 00:20 – 00:40 – 00:58 – 00:59). Zahynula v závěru pozemského roku 2023. V 58. minutě ještě je v pořádku, pak se koráb převrací (00:59), a následně už byl zničen.
Koncem roku 2024 přistává hvězdolet. Jeho hodinám jsem vložil tři změny času po 1 minutě (00:00 – 00:01 – 00:02 – 00:03). Ve třetí minutě (00:03) lidé z hvězdoletu našli trosky korábu.
Obr. 4. Doby přehledně
Stáří
Pobytem na planetě se astronautce zpomalil čas a přiletivší pilot se jí věkově přiblížil. Na Zemi je v roce 2016 odlišoval věkový rozdíl: 40 – 31; pilot byl o 9 let mladší.
Když se pilotův hvězdolet přiblížil planetě, klesl jejich věkový rozdíl na 44 – 39; jen na 5 let. Astronautka byla na planetě déle, tam ji ovládal velmi pomalý čas a stárla méně.
Cyklisté
Takové časové sblížení mi poněkud připomíná situaci na silnici. Teorie relativity výpočetně obhájila Lorentzovo zpomalení času; technika je i naměřila. Zde časová zpomalení zkusím připodobnit délkovým zkrácením na Zemi (obr. 5.).
Dva cyklisté ať jedou stejnou rychlostí po přímé silnici, vzdálení od sebe 100 metrů. První přijel k prudkému stoupání; jeho rychlost se podstatně snížila a proto se mu druhý přibližuje. Dostihne ho? Ne, také druhý již přijel k úpatí hory a stoupání ho zpomalilo; nyní je dělí jen 30 metrů. První se doplazil na vrchol a začal druhému ujíždět. Pokud dál pokračuje rovina, vzdálí se mu postupně znovu o 100 metrů – dodrží-li oba původní rychlost.
Obr. 5. Vzdálenosti mezi koly
Účinek zvětšené gravitace lze připodobnit účinku silničního stoupání. Nesoučasným příchodem na planetu se zmenšil rozdíl stáří dvou lidí. A na silnici se zmenšil délkový rozestup – oproti předchozímu stavu. Aniž by na silnici šlo o relativistickou fyziku.
Teorie relativity
Relativistické vysvětlování času obvykle popisuje mladé dvojče, jež se vrátilo na Zem.
Může se vyskytnout opak? Člověk by opustil planetu a kupodivu by stárnul rychleji než zanechaní kolegové? Ano, v popisovaném filmu, pokud by astronautka přežila a sama pomalu odletěla, pak by stárla ve svém korábu rychleji než ti zůstavší na cizí planetě. To jsou ovšem souvislosti podle filmu, kdežto fyzikální vědomosti vůbec nepřipouštějí pobyt lidí v popisovaném prostředí. Obrovské časové zpoždění by si vyžádalo obrovskou gravitaci – výpočty se však vymykají grafickému zaměření tohoto článku. A také jen základním znalostem teorie relativity jeho autora.
Zeměkoule
Film „Interstellar“, jehož časové souvislosti jsem zde částečně využil, není natolik optimistický, jako byl jiný zdařilý film s tématikou dálného Vesmíru – „Avatar“, napínavý film z roku 2009. V něm se vyskytla jen krátká narážka na zdraví Zeměkoule, kterou dosud krutě poškozujeme. Svým nenapravováním sami sebe posuzujeme i odsuzujeme. Jsme napravitelní…
Hodinový český film „Zelená poušť“ dokumentuje ohroženou budoucnost života. Jakoby ve směru filmu Interstellar. Je to průmysl, který stav Zeměkoule stále zhoršuje. Podporuje ho naše hltavá ekonomie, svými přístupy nepřímo ničící rozmanitou přírodu:
Často zapomínáme na fakt, že ačkoliv žijeme v izolovaných mikrosvětech měst, stále zůstáváme na přírodě silně závislí. [3]
Odkazy
[1] Recenze – Interstellar. Vesmírná poezie umírajícího filmového pásu – 4. listopad 2014
[3] Zelená poušť – dokumentární film Michala Gálika. O pokračujícím ničení nádherné přírody na Borneu (Malajsie, Brunej, Indonésie – Kalimantan), kvůli nejlevnější výrobě potravin po celém světě
[4] Sled 18 statických obrazů formátu pdf (obr. 3.): interstellar-1_18.pdf
Bohumír Tichánek
Poslední články autora:
