ZkresleníVsauce

Ahoj, tady Michael z Vsauce. Jsem zkreslený. Pixely, které vidíte, byly posunuty v čase. Byly mapovány gradientem. Čím tmavší je oblast mapování, tím více zaostávají. Výsledek je poměrně vtipný, ale rozhodně ne realistický. Nebo ano? Mnoho digitálních kamer trpí zkreslením vlivem nedostatku jako to, co jste viděli, ale mnohem nepatrněji.

Obvykle naprosto nepovšimnutelného. Nazýváme to rotující závěrkou. Místo snímání plné expozice najednou snímají rychle pruhy každého snímku. Obvykle je to nezjistitelné, ale pokud se objekt mění rychleji než skenuje kamera, dostanete známý rosolovitý roztřesený efekt rotující závěrky.

Opravdu rychlé věci jako vibrující kytarové struny nebo vrtule letadel jsou známými oběťmi. Lidé mohou být taky. Luke Mandle zveřejnil tuhle fotku na Boing Boing. Jeho kamera skenuje zleva doprava a v tomhle okamžiku dokázala zachytit mrknutí. Zavřené oči na začátku skenování a otevřené v odrazu, naskenovaném o zlomek vteřiny později.

Efekt rotující závěrky není jen elegantní kuriozitou. Představuje zásadní a nevyhnutelné zkreslení, které ovlivňuje všechno, co vidíme. S rotující závěrkou nebo bez ní. Hezky popořádku, pojďme se bavit o zkreslení. Halucinace je zkreslení reality bez zjevného stimulu. Pokud jde o pouhý mylný výklad stimulu, je to iluze. Některá zkreslení se objevují předtím, než se dostanou k našim smyslovým orgánům a mozkům.

Říká se jim optické jevy. Nejsou výsledkem špatného pocitu nebo vjemu, místo toho jsou optické jevy zkreslením způsobeným pouhým sobě vlastním charakterem světla a hmoty. Pokud se podíváte na oblohu a uvidíte obrovskou jasnou picí tykev, máte halucinaci.

Pokud ale vidíte ploché 2D spojené tečky ve Velký vůz, jde o iluzi. Jde o iluzi, protože tyto body se pouze zdají být ve stejné rovině jako díry vydloubnuté do temné střechy nebes. Ve skutečnosti jsou tyto tečky hvězdami, které jsou od sebe vzdáleny světelné roky ve třech dimenzích. Jak je vidět na skvělé Celestia 3D vizualizaci vesmíru v reálném čase, z různých perspektiv připomínají vůz mnohem méně.

Vlastně všechna souhvězdí a asterismy jsou zeměstřednými iluzemi. Z širší perspektivy směřují jejich obrysy dovnitř. K jedinému prostému bodu ve vesmíru, který jim dal jména. Nemůžete nás vinit, protože Země je jedinou perspektivou, kterou člověk kdy měl. Dokonce i Voyager 1, nejvzdálenější člověkem vytvořený objekt, není dost daleko na to, aby se souhvězdí zdála alespoň trošku jiná, než jak vypadají ze Země.

Také není naší chybou, chybou našich očí a mozku, že jsme hodně vzdálené hvězdy nezahrnuli do naší kosmické hry spojování teček. Jistě, náš zrak by mohl být lepší, ale na vině jsou i optické jevy. Kdyby nebylo rudého posuvu, zákona převrácených čtverců a zániku světla, bylo by možné vidět vzdálené objekty v celé jejich kráse.

Noční obloha by byla úžasná. Spousta struktur tam nahoře je obrovská. V jejich velikosti jsou pouze moc tmavé na to, aby byly oceněny. Když vidíme snímky vzdálených objektů z Hubbleova teleskopu jako planetární mlhovinu Helix, je snadné si myslet, že bez teleskopu, kterým si ho přiblížíte, je objekt jen malým bodem na obloze.

Ve skutečnosti, přestože je planetární mlhovina Helix vzdálená 700 světelných let, je rozlehlá přes 3 světelné roky. Pokud by byla mlhovina Helix méně temná, a naše oči zvládly dlouhou expozici mlhoviny, viděli bychom ji takovou, jaká opravdu je - téměř 70 % průměru našeho Měsíce.

Tohle je seriózní obrázek, takhle velká by se mlhovina Helix zdála na noční obloze při pohledu ze Země, kdyby nebyla tak tmavá. Mimochodem, náš Měsíc je na obloze maličký. Je snadné si myslet, že Měsíc je obrovská koule na obloze, ale to je iluze.

Až příště uvidíte Měsíc, zkuste tohle. Vytrhněte papír z bloku a uvidíte, že úhlový průměr Měsíce je stejně velký jako díra vyražená do papíru z bloku, držená na délku paže od vaší hlavy. Vážně, někdy to zkuste, alespoň uvidíte, jak malý a roztomilý je náš Měsíc. Mlhovina v Orionu by se zdála ještě větší, kdybychom viděli všechno její světlo.

A galaxie v Andromedě? Pro naše oči pouhá šmouha na obloze. Ale kdyby naše oči lépe vnímaly tlumené světlo, viděli bychom opravdovou velikost Andromedy na naší obloze. Samozřejmě, že naše noční obloha takhle nevypadá. Vzdálené objekty jsou tmavé. To je pech.

Světlo ale vyhrává, když jde o rychlost. Světlo se šíří nejvyšší rychlostí. Ve vakuu se světlo šíří rychlostí 300 000 km/s. To je rychlé. Ale ne až tak moc. Ne vzhledem ke vzdálenostem objektů ve vesmíru. Australské Sydney je vzdáleno 1/14 světelné sekundy od Londýna. Ale galaxie v Andromedě je vzdálená 2,5 milionu světelných let od Londýna.

Abychom tomu dodali perspektivu, pojďme rychlostí světla cestovat z Londýna do Sydney. Vypadalo by to asi takhle. Připraveni? Tři, dva, jedna, teď.

Pěkné. Dobře, dobře. Tady je galaxie v Andromedě. Dobře, pomineme-li relativistické jevy, podívejme se, jak by vypadala cesta ke galaxii v Andromedě rychlostí světla. Připraveni? Tři, dva, jedna, teď.

Jo. Je to vážně trapné. Dokonce i rychlostí světla, tou nejvyšší možnou, bychom ani za rok nebyli v miliontině cesty. Takhle vzdálená je galaxie v Andromedě. Je to tak trochu smutné. To nás přivádí zpět k efektu rotující závěrky.

Galaxie v Andromedě je obrovská. Je široká více než 100 tisíc světelných let. Náš pohled na ni je nakloněný. Což znamená, že na rovině, v níž ji zobrazujeme, světlo zezadu ukazuje, jak vypadala Andromeda tisíce a tisíce světelných let předtím, než ukazuje světlo zepředu. Změny ve vzhledu vidíme dříve zepředu než zezadu.

Andromeda rotuje, na některých místech se otáčí rychlostí stovek kilometrů za sekundu. Prodleva mezi světlem přicházejícím z přilehlé a vzdálené strany rotujícího objektu ústí ve zkreslený obraz. Efekt rotující závěrky na vesmírné úrovni. Dá se říct, že když vidíte zadek šachovnice dříve než předek, je to dost andromedické. Znamená to, že vidíme roztřesené, zrcadlově bludišťové, rotující závěrkou ovlivněné verze Andromedy a ostatních galaxií?

V podstatě ano. Ale zkreslení je zanedbatelné a může být ignorováno. Proč? Rychlosti těchto zobrazení nejsou v měřítku. V průměru obíhá hmota uvnitř galaxií galaktické jádro rychlostí stovek kilometrů za sekundu.

Ale galaxie jsou tak velké, že jim trvá stovky milionů let dokončit jednu jedinou otáčku. Jinými slovy, prodleva mezi světlem, které na vás dopadá z blízkého a vzdáleného koutu galaxie, není ničím v porovnání s časem, který zabere hmotě v galaxii urazit tu samou vzdálenost. V případě Andromedy, pokud ji chcete vidět takovou, jaká je, opravenou o jakoukoliv prodlevu způsobenou faktem, že rychlost světla je omezená, nejextrémnější body v galaxii by musely být opraveny pouze o desetitisícinu šířky obrázku.

V tomhle případě o méně než pixel. To není až tak velký problém. Ale pořád je to problém. Je to skutečné. Všechno, co vidíme, je nějak zkresleno faktem, že rychlost světla je konečná.

Vaše vlastní chodidla jsou vzdálená asi 5 - 6 světelných nanosekund od vašich očí. Což znamená, že když se podíváte na vaše chodidla, uvidíte, kde byla před 5 - 6 nanosekundami. 5 - 6 nanosekund v minulosti. Samozřejmě, že takhle malé zpoždění je nepostřehnutelné, ale je spočítatelné.

Jste trošku smutní, protože víte, že i s nejbystřejším mozkem nebo nejlepšími nástroji, vzhled stále závisí na tom, kde jste? Že optické jevy zajišťují, že vzhled je relativní. Nebuďte smutní, ty nejbližší nazýváme našimi příbuznými. Jsme vlastně rodina. Velká rodina referenčních snímků, která se, jak už to občas chodí, vždy neshoduje, ale umí spoustu super věcí.

Chtěl bych poděkovat svému střihači, Guyovi, za pomoc s efektem rotující závěrky v tomto videu. A chci poděkovat i vám, protože jako vždycky, díky za sledování. Překlad: tynka www.videacesky.cz Sponzorem překladu jsou PolymeryFT. Zlínské vysoké studium s dávkou nadšení. Tohle je hustý, už brzy budu na YouTube Fan Festu s HP v Indii.

Pro víc informací mrkněte do popisku dole. A pokud můžete, určitě se zastavte.