Bude to rychlejší než světlo?

Rychlost světla má být tou nejvyšší rychlostí ve vesmíru. Podle Einsteinovy speciální teorie relativity se ve vesmíru nemůže nic pohybovat rychleji než světlo. Ale lidé se ji pořád snaží obejít. Každý den dostávám spoustu zpráv o tom, jak by šlo cestovat rychleji než světlo. Klasickou metodou je svícení laserem na Měsíc. Pokud přejedete paprskem po Měsíci za méně než setinu vteřiny, což není těžké, bude se tečka po povrchu Měsíce pohybovat rychleji, než je rychlost světla.

Představte si, jak by to vypadalo, kdybyste tam stáli. Kdybyste to postřehli, viděli byste tu tečku, která se pohybuje rychleji než světlo vašeho laseru. Jak je to možné? Nic se však nepohybuje rychleji než světlo. Fotony, tedy světelné částice, z mého laseru putují rychlostí světla.

Ale dopadají tak rychle za sebou, že vytvoří bod, který se pohybuje rychleji. Avšak je to jen iluze. Nic se nepohybuje rychleji než světlo. Nedokážete takto přenést informaci. Dan se ptá, co kdybychom místo laseru použili dlouhou tyč. Pokud s ní rychle pohnete, špička tyče se po povrchu Měsíce přesune rychleji než světlo.

Bohužel, tohle taky nefunguje. Jak jsme zjistili u experimentu s pružinou, síla může procházet objektem maximálně rychlostí zvuku. Každý atom musí narazit do dalšího a předat mu energii. A to je ztrátový proces. Měli byste štěstí, kdyby vůbec nějaká vložená energie došla až na špičku. Měli byste štěstí, kdyby se špička vůbec pohnula.

Tohle je sofistikovaný nápad. Gerard napsal, že se musí vytvořit speciální vesmírný motor, který dokáže udělat přes 10 tisíc otáček za minutu s velkým kroutivým momentem. Má se to konzultovat s Elonem Muskem. Jak se motor otáčí, vysunuje dvě velmi dlouhá vlákna vyrobená z uhlíkových nanotrubiček. Nakonec každá nanotrubička dosáhne úctyhodné délky 285 km.

V tento moment budou konce rotovat rychlostí světla. Můžete mi vysvětlit, proč by to nemohlo fungovat? Ano, Gerarde, mohu. Zaprvé, každý objekt obíhající v kruhu vyžaduje sílu, která ho přitahuje k středu otáčení. Je to dostředivá síla a můžete ji cítit, když točíte míčkem nad hlavou. Tato síla závisí na rychlosti předmětu na druhou.

Když bude příliš velká, lanko se přetrhne. Když bude jediný gram rotovat 99 % rychlosti světla, potřebná dostředivá síla bude 300 MN. To je váha 6 000 dospělých slonů. Ale ano, uhlíkové nanotrubičky jsou neskutečně pevné. Tuto sílu vydrží, pokud bude 8 cm široká. Problémem je, že necelý centimetr této nanotrubičky vám přidá další gram na špičku tyče.

Nyní potřebujete silnější vlákno, které by vydrželo takovou sílu. Tak by to pokračovalo až k motoru. Směrem k motoru by vlákno muselo být čím dál silnější. Pokud si to propočítáte, tak už 30 metrů od špičky by vlákno muselo být široké jako viditelný vesmír, jinak by tu zátěž nevydrželo. To je šílené, ale bude to ještě horší. Čím rychleji se těleso pohybuje, tím rychleji se zvyšuje i jeho setrvačnost.

To znamená, že ke zrychlování vyžaduje víc síly. Ten jeden gram na 99 % rychlosti světla by potřeboval sedmkrát více síly, než jsme si předtím spočítali. Vlákno by muselo být ještě silnější. Bude to ještě problematičtější, kdybyste chtěli špičku urychlit o to 1 % rychlosti světla. Jak se setrvačnost zvyšuje, potřebujete čím dál více síly ke zrychlení.

A popravdě, urychlit ji na rychlost světla by vyžadovalo nekonečné množství energie. Dobře, zapomeňme na nekonečné množství energie. Řekněme, že vynalezneme neskutečně silný motor a objevíme materiál mnohem silnější a lehčí než uhlíkové nanotrubičky. Je alespoň v principu možné, aby se točila rychleji než světlo? Není. Je tu jeden závěrečný problém, který neobejdeme.

To vlákno je pospolu drženo elektromagnetickou silou. Materiál tvoří všechny ty náboje, které se přitahují. Problémem je, že elektromagnetismus je přenášen fotony. Částice ví, že má přitahovat jinou blízkou částici jen díky výměně částic nesoucích energii, fotonů. Problémem je, že fotony se pohybují rychlostí světla. Takže i kdybyste vytvořili ohromný přístroj z neuvěřitelně pevného materiálu a roztočili ho nekonečný množstvím energie, nedosáhli bychom rychlosti světla, protože částice nesoucí energii, které to vše drží pohromadě, mohou cestovat maximálně rychlostí světla.

Rychlost světla je opravdu tou maximální rychlostí ve vesmíru. Viděli jste mé video o problémech na Facebooku? Pokud ne, měli byste se na něj podívat. Chci poděkovat Audible za podporu této epizody Veritasium.

Jsou hlavním prodejcem audioknih s více než 15 000 tituly ze všech oblastí. Od fikce, literatury faktu až po časopisy. Tento týden bych chtěl doporučit knihu Billa Brysona nazvanou Stručná historie téměř všeho. Když kniha vyšla, moc se mi nelíbila, protože mi přišlo, že jen parazituje na Hawkingově Stručné historii času. Ale Bill Bryson zvládl něco odlišného a výjimečného.

Myslím, že je to skvělé shrnutí a dobré vyšetřování toho, co se děje ve vědě. Stojí za poslechnutí. Pokud půjdete na audible.com/veritasium, můžete si tuto i další knihy stáhnout zdarma. Mají tam tuto knihu i ve zkrácené formě, kterou čte sám Bill Bryson. Je zajímavé slyšet autorův hlas.

Podle mě zní jako C.G.P Gray, jen s náznakem britského přízvuku. Mrkněte se na to. Audible.com/veritasium. Díky za sledování a díky Audible za podporu. Ale existuje něco, co z našeho pohledu cestuje rychleji než světlo. Existují daleké galaxie, které se vzdalují rychleji než světlo. Nikdy nebudeme schopni zaznamenat jimi vyzařované světlo. Ale to neporušuje Einsteinovu teorii relativity. Nepohybují se vesmírem rychleji než světlo.

Jen se prostor mezi jimi a námi rozpíná tak rychle, že relativní rychlost je vyšší než je rychlost světla. Překlad: Mithril www.videacesky.cz