Ako by vyzeral vesmír okolo teba, ak by si nejakým spôsobom vedel cestovať rýchlosťou svetla?
Rýchlosť svetla je najvyššou kozmickou hranicou a ako dokázal Albert Einstein, nič, čo má hmotnosť, nedokáže túto rýchlosť dosiahnuť. Ako by vyzeral vesmír, ak by sa nám to nejakým spôsobom podarilo?
Ako by vyzeral vesmír, keby si cez neho letel rýchlosťou svetla? Keď sa položí táto otázka, mnohí si predstavia zvláštny pohľad na hviezdy, nekonečne spomalený čas, alebo modré lúče svetla, ktoré obklopia vesmírnu loď, ako to poznáme z ikonických sci-fi dieľ. Fyzika však ponúkla oveľa zvláštnejšiu odpoveď. Napríklad podľa Alberta Einsteina totiž takáto situácia vôbec nemôže nastať, informuje Universe Today.
Práve táto zdanlivo jednoduchá myšlienka stála pri zrode špeciálnej teórie relativity. Einstein sa ešte ako mladík zamýšľal nad tým, čo by sa stalo, keby sa dokázal pohybovať vedľa svetelného lúča. V tom čase samozrejme neuvažoval o raketách, ale predstavil si obyčajný bicykel, ktorým by sa pokúsil dobehnúť svetlo. Po rokoch výpočtov a úvah prišiel k záveru, ktorý dodnes patrí medzi najdôležitejšie objavy modernej fyziky.
„Dosiahnuť rýchlosť svetla je z fyzikálneho hľadiska nemožné, preto je takáto otázka, aspoň z prísne vedeckého pohľadu nezmyselná,“ vysvetľuje astrofyzik Paul Sutter.
Všetko závisí od toho, odkiaľ sa pozeráš
Einstein vo svojich teóriách preukázal, že pohyb nemá absolútny význam, teda vždy závisí od toho, z akého pohľadu ho sleduješ. Ak si predstavíme tenisovú loptičku, ktorá letí vzduchom, z nášho pohľadu sme v pokoji a loptička preletí okolo nás. Lenže z pohľadu samotnej loptičky vyzerá situácia presne opačne. Ona zostáva na svojom mieste a okolitý svet vrátane teba letí opačným smerom. Vo fyzike sa takýto pohľad nazýva vzťažná sústava alebo referenčný rámec. Každý objekt má svoj vlastný pohľad na pohyb okolo seba a ani jeden z nich fyzika neoznačí za správnejší. Práve na tomto princípe stojí špeciálna teória relativity.
Pri svetle však nastane zásadný problém. Ak sa spýtaš, ako vyzerá vesmír z pohľadu fotónu, fyzika odpovie, že takýto pohľad vôbec neexistuje. Fotón totiž nemá vlastnú vzťažnú sústavu, čo je jeden zo základných pilierov Einsteinovej teórie relativity. Einstein si uvedomil, že keby niekto dokázal dobehnúť svetelný lúč, elektromagnetická vlna by sa z jeho pohľadu zastavila. Lenže svetlo existuje práve preto, že elektromagnetické pole neustále kmitá, To znamená, že ak by sa vlna prestala meniť, prestala by byť svetlom. Takáto situácia preto podľa fyzikálnych zákonov nemôže nastať.
„Svetlo nemá vlastnú vzťažnú sústavu. Neexistuje pohľad, z ktorého by fotón zostal v pokoji,“ vysvetľuje Sutter.
Práve preto nedokáže fyzika opísať, čo fotón „vidí“. Nejde o to, že odpoveď zatiaľ nepozná. Takáto otázka totiž podľa súčasných poznatkov vôbec nedáva zmysel.
Neprehliadni
Čím viac sa priblížiš k rýchlosti svetla, tým zvláštnejší bude vesmír
To však neznamená, že sa pri vysokých rýchlostiach nič zaujímavé neudeje, práve naopak. Čím viac sa priblížiš k rýchlosti svetla, tým výraznejšie sa prejavia efekty špeciálnej relativity. Prvým z nich je spomalenie času. Hodiny na rýchlo sa pohybujúcej rakete ukážu menej času než hodiny človeka, ktorý zostane na Zemi. Druhým javom je skracovanie dĺžky. Predmety v smere pohybu získajú z pohľadu pozorovateľa menšie rozmery, čiže aj vzdialenosť, ktorú by musela raketa prejsť, aby sa dostala k cieľu, by bola menšia.
Tieto efekty špeciálnej relativity fyzici už mnohokrát overili experimentmi, nejde teda len o matematické výpočty. Pri bežných rýchlostiach sú však zmeny také malé, že si ich človek vôbec nevšimne. Výraznejšie sa prejavia až pri rýchlostiach blízkych svetlu.
Najzaujímavejšie javy však nastanú, keď sa priblížime takmer rýchlosti svetla, alebo by sa nám ju podarilo nejakým spôsobom dosiahnuť. Skracovanie priestoru aj spomaľovanie času sa pri približovaní k rýchlosti svetla neustále zosilňujú, pričom na samotnej hranici rýchlosti svetla prestanú naše bežné predstavy o priestore a čase fungovať.
Podľa špeciálnej teórie relativity totiž objekty s hmotnosťou nikdy túto hranicu nedosiahnu. Čím rýchlejšie sa raketa pohybuje, tým viac energie potrebuje na to, aby ešte viac zrýchlila. Pri rýchlosti svetla sa energia potrebná na jej dosiahnutie blíži nekonečnu. Fotóny, ale aj niektoré iné častice, sa rýchlosťou svetla môžu pohybovať práve preto, lebo nemajú hmotnosť. Zároveň vedci teoretizujú, že tieto častice od svojho vzniku nemajú klasický pohľad na vesmír, aký poznáme my.
Rýchlosť mení samotnú realitu
Mnohí ľudia si relatívnosť spájajú najmä so známym paradoxom dvoch dvojčiat. Jedno odletí na dlhú vesmírnu cestu a po návrate zostane mladšie než jeho súrodenec na Zemi, no tento príklad však ukazuje iba časť celej teórie. Podľa Einsteina rýchlosť nemení iba plynutie času. Mení aj spôsob, akým človek zmeria vzdialenosť, priestor alebo pohyb okolitých objektov.
Inými slovami, realita nevyzerá rovnako pre každého pozorovateľa. To však neznamená, že fyzikálne zákony prestanú platiť. Práve naopak. Einstein vytvoril teóriu relativity tak, aby zákony fyziky zostali rovnaké pre všetkých pozorovateľov bez ohľadu na ich pohyb.
Aj preto patrí jeho teória medzi najpevnejšie overené piliere modernej fyziky. Otázka, čo by si videl pri ceste rýchlosťou svetla nemá jednoduchú odpoveď, najpresnejšie čo vieme povedať je, že nevieme. Matematika nám vie naznačiť, že pri rýchlosti svetla pracujeme s niečím, čo vyzerá diametrálne odlišne od vesmíru, v ktorom existujeme na dennodennej báze, no práve to, že pre nás ostáva rýchlosť svetla nedosiahnuteľný cieľ, nebudeme pravdepodobne nikdy môcť skutočne zistiť, ako by to vyzeralo, ak by sme mohli cestovať najvyššou možnou kozmickou rýchlosťou.
