Zkreslení

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.