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