V minulém díle jsme zjistili, že i když sedíte v křesle, řítíte se vesmírem šílenou rychlostí po spirálové dráze. Zjistili jsme, že ve vesmíru neexistuje "klid". Dnes se podíváme na to, jaký má tento zběsilý pohyb následek.

Albert Einstein nám totiž zanechal vzkaz, který je pro lidský mozek jen těžko pochopitelný: Čas není to, co si myslíte. Není to konstanta, která tiká všem stejně. Je to veličina, která se natahuje a smršťuje podle toho, jak rychle letíte a jak blízko jste hmotě.

Vítejte u druhého dílu, kde zboříme vaši představu o tom, co znamená slovo "TEĎ".

Dilatace času: Jak to, že stárneme jinak?

Nejdřív musíme vyvrátit jeden častý omyl. Pokud byste nasedli do rakety a letěli vesmírem rychlostí 99 % rychlosti světla, nebudete se cítit zpomaleně. Vaše hodinky budou tikat normálně. Vaše srdce bude bít normálně. Kdybyste si v raketě vařili vajíčko tři minuty, bude to trvat přesně tři minuty.

Problém nastane až ve chvíli, kdy se vrátíte na Zem a porovnáte své hodinky s někým, kdo zůstal doma. Zatímco vy jste "na cestě" prožili jeden rok, na Zemi mohlo uběhnout deset let.

Rozpočet rychlosti: Prostor vs. Čas

Jak si to představit bez složité matematiky? Představte si, že všechno ve vesmíru se pohybuje časoprostorem konstantní "maximální rychlostí". Tuto rychlost ale musíte rozdělit mezi pohyb v prostoru a pohyb v čase.

• Když sedíte v křesle (nepohybujete se prostorem), investujete veškerou svou rychlost do pohybu v čase. Stárnete maximální rychlostí.
• Jakmile ale začnete zrychlovat v prostoru (letíte raketou), musíte "ubrat" z pohybu v čase. Čím rychleji letíte prostorem, tím pomaleji se pohybujete časem.

Paradox dvojčat: Kdo bude mladší?

Abychom si to představili konkrétně, fyzici používají slavný myšlenkový experiment zvaný "Paradox dvojčat". Máme dva bratry, Petra a Pavla. Jsou identičtí. Pavel zůstane na Zemi, zatímco Petr nasedne do superrychlé lodi, odletí k blízké hvězdě a hned se vrátí.

Když Petr vystoupí z lodi, bude fyzicky mladší než jeho bratr Pavel. Bude mít méně vrásek, jeho biologické hodiny odtikaly méně cyklů. Nejde o žádnou iluzi nebo trik. Petr skutečně cestoval do budoucnosti svého bratra. Svůj pohyb "investoval" do prostoru, zatímco Pavel ho "proseděl" v čase.

(Paradox dvojčat)

Relativita současnosti: Proč neexistuje jedno společné "TEĎ"

Tohle je bod, kde selský rozum selhává nejvíce. Jsme zvyklí, že "teď" je všude stejné. Že když teď lusknete prsty, stalo se to ve stejný okamžik pro vás i pro někoho na Marsu. Einstein ale ukázal, že to tak není.

Myšlenkový experiment: Vlak a blesky

Představme si slavný příklad se dvěma blesky:

Pohled ze Země (Pavel): Pavel stojí u kolejí. Najednou uhodí dva blesky – jeden vlevo od něj, druhý vpravo. Oba jsou stejně daleko. Světlo z obou blesků k němu dorazí ve stejnou chvíli. Pavel s jistotou řekne: "Blesky uhodily současně."

Pohled z vlaku (Petr): Petr sedí v superrychlém vlaku, který jede směrem k pravému blesku. Ve chvíli úderu byl přesně naproti Pavlovi. Jenže Petr se pohybuje. Jede naproti světlu z pravého blesku a ujíždí světlu z levého blesku. Světlo z pravého blesku k němu proto dorazí dřív. Petr řekne: "Kdepak! Nejdřív uhodil pravý blesk, až potom levý."

Kdo má pravdu? Oba. Pro Pavla se události staly současně. Pro Petra se staly postupně. Ve vesmíru neexistuje jedno univerzální "TEĎ". Pořadí událostí závisí na tom, jak se díváte.

(Pozorování dvou blesků)

Gravitace a čas: Efekt z filmu Interstellar

Rychlost není jediná věc, která ohýbá čas. Druhým hráčem je hmotnost (gravitace). Einsteinova Obecná teorie relativity říká, že hmota zakřivuje prostor a čas kolem sebe. Jednoduše řečeno: Čím silnější gravitace, tím pomaleji běží čas.

Pokud jste viděli film Interstellar, vzpomeňte si na scénu na vodní planetě blízko černé díry. Hodina tam znamenala 7 let na Zemi. To je sice extrémní příklad, ale ten jev funguje i tady na Zemi.

Protože je u povrchu Země gravitace silnější než vysoko v atmosféře, čas dole běží pomaleji. Vaše nohy jsou blíž středu Země než vaše hlava, takže stárnou o malilinkatý zlomek sekundy pomaleji než váš mozek.

(Vodní planeta z filmu Interstellar)

Důkaz v kapse: Jak funguje GPS a relativita

Možná si říkáte, že jsou to jen akademické teorie. Ale bez pochopení těchto jevů byste se dnes nikam nedostali. Systém GPS v našich mobilech funguje jen díky tomu, že počítáme s relativitou.

Družice GPS létají vysoko (slabá gravitace = čas běží rychleji) a letí rychle (vysoká rychlost = čas běží pomaleji). Inženýři musí tyto dva efekty sečíst a korigovat čas na družicích, který se každý den rozejde o 38 mikrosekund oproti Zemi.

Zdá se to jako nic? Kdybychom tuto opravu ignorovali, navigace by vás už po jediném dni poslala o 10 kilometrů vedle. Bez Einsteina byste do cíle nedojeli.

Osobní pohled na závěr: Když se selský rozum mýlí

Vesmír kolem nás mě neskutečně fascinuje. Dokonale mate naše smysly a naši intuici. Řekl bych, že až tak trochu "ztrapňuje" náš selský rozum. Pravda o vnímání samotné reality, tedy o neexistenci jednoho společného "TEĎ", je toho dokonalým příkladem.

Každý, kdo se nad tím zamyslí, musí cítit obrovskou úctu k tomu, jak geniální mysl Albert Einstein měl. Svou Obecnou teorii relativity, která zahrnuje i vliv gravitace, finálně zformuloval v roce 1915.

Fascinující na tom je, jak se k ní dopracoval. Neměl k dispozici žádné superpočítače, satelity ani moderní laboratoře. Měl jen tužku, papír a svou neuvěřitelnou představivost. Vše začalo tím, čemu říkal "Gedankenexperimente" (myšlenkové experimenty). Představoval si, jaké to je letět vedle paprsku světla nebo padat v utrženém výtahu.

V hlavě si vytvořil obraz fungování vesmíru, který byl tak radikální, že mu nikdo nevěřil. Teprve potom pro své vize musel najít složitý matematický jazyk. S matematikou se trápil, dělal chyby a opravoval se celých deset let, než rovnice seděly. Výsledkem je ale teorie, která i po více než sto letech bezchybně popisuje fungování celého vesmíru – od GPS ve vaší kapse až po černé díry.

Zůstaňte zvědaví.