Relatívnosť súčasnosti

Zdravím priatelia! Relatívnosť súčasnosti. Nie je možné za niektorých okolností definovať súčasnosť? Žijeme v súčasnosti? Rozoberieme efekty vyplývajúce z obyčajného pozerania sa na vzdialené objekty, prenos informácie do nášho mozgu a efekty vyplývajúce zo špeciálnej teórie relativity. Definovať súčasnosť môže byť náročnejšie, než sa na prvý pohľad môže zdať.

Naše vnímanie sveta

Udalosti dejúce sa okolo nás môžeme vnímať našimi zmyslami. Sú to napr. zrak, hmat, čuch… Pri zraku nám však samotné oči nestačia. Potrebujeme aj zdroj svetla a mozog. Slnko vysiela fotóny do všetkých smerov. Niektoré z nich dopadnú aj na našu planétu Zem. Časť z nich sa z rôznych objektov odráža a časť pohlcuje. Odrazené fotóny s určitými vlnovými dĺžkami následne dopadajú na našu sietnicu, svetelný signál sa premení na elektrický a putuje do mozgu, ktorý vytvorí obraz.

Farby objektov vnímame práve vďaka rozdielnej vlnovej dĺžke svetla dopadajúceho do našich očí. Napr. z trávy na lúke sa odrážajú fotóny s vlnovou dĺžkou približne 500 až 550 nm (nanometrov), ktoré vnímame ako zelené.

Zelená tráva vďaka odrazu fotónov s vlnovou dĺžkou približne 500 až 550 nm. (upload.wikimedia.org)

Súčasnosť?

Svetlo sa pohybuje konečnou rýchlosťou 300 000 km/s. Je nám jasné, že súčasnosť vidieť nemôžeme. Okrem toho sa svetelný signál musí premeniť na elektrický a mozog ho musí spracovať, čo sa tiež nedeje okamžite. Napr. študenti sediaci vzadu v aule získavajú informácie o profesorovi neskôr, než tí sediaci vpredu. Je to ale veľmi malý rozdiel, ktorý prakticky nepostrehneme. Úplne iná situácia nastáva pri nočnom pozeraní sa na nezamračenú oblohu.

Nočná obloha

Môžeme vidieť tisíce hviezd, pričom vidíme ich obraz z dávnej minulosti. Taká Polárka je od nás vzdialená približne 430 svetelných rokov. To znamená, že svetlu trvá 430 rokov, než sa ku nám dostane. Vidíme Polárku tak, ako vyzerala pred 430 rokmi. Hubblov teleskop dokázal vyfotografovať ako vyzeral vesmír pred 10 miliardami rokov!

Fotka z Hubblovho teleskopu ukazujúca vzhľad vesmíru pred 10 miliardami rokov. (staticflickr.com)

Hmat

Okrem zraku môžeme vnímať aj spomínaným hmatom. Rýchlosť nervových impulzov je maximálne 430 km/h, čo nepredstavuje extrémne závratnú rýchlosť (relatívne). Ak sa chytíme svojich úst a chodidla naraz, je nemožné, aby tieto dva signály prišli do mozgu naraz. Takýto dotyk však považujeme za súčasný. Je to spôsobené čakaním mozgu na ďalšie informácie pre spracovanie. Aj kvôli tomu žijeme trochu v minulosti a súčasnosť je nedosiahnuteľná. Toto čakanie mozgu spôsobuje niektoré zvláštne javy. 

Pri pokuse testované osoby stláčali tlačídlo, ktorým opozdene rozsvecovali žiarovku. Opozdenie trvalo 80 ms, pričom osobám sa zdalo, že svetlo sa rozsvecuje okamžite. Potom experiment poupravili a oneskorenie nastavili na 40 ms. Osobám sa zrazu zdalo, že svetlo sa zasvecuje skôr, než stlačili tlačídlo. 

Centrálna nervová sústava. (http://upload.wikimedia.org/)

Špeciálna teória relativity

Efekty vyplývajúce zo špeciálnej teórie relativity sa však môžu zdať čudné až príšerné. Sú ale výsledkom logického zdôvodnenia a experimentálne potvrdené. Dve udalosti sú súčasné vzhľadom na jedného pozorovateľa, avšak nemôžu byť súčasné vzhľadom na oboch pozorovateľov. Známy fyzik Albert Einstein vysvetľoval tento jav na paradoxe vlaku. V tých časoch použil pri vysvetľovaní vlak z prostého dôvodu. Bol totiž najrýchlejším dopravným prostriedkom.

Albert Einstein so svojou manželkou Elsou. (http://upload.wikimedia.org/)

Paradox vlaku

Ilustračný obrázok paradoxu vlaku, na ktorom Einstein vysvetľoval relatívnosť súčasnosti. (http://0.tqn.com/d/np/einstein/87-1.png)

Predstavme si, že na prednú a zadnú časť dopadne blesk zanechávajúci spálenú značku. Z oboch týchto miest sa samozrejme začnú šíriť svetelné záblesky do všetkých smerov. Uvažujme pre jednoduchosť len smer dopredu a dozadu pozdĺž vlaku. K pozorovateľovi stojacému v strede trate dorazia oba záblesky súčasne. Z toho by sme mohli vyvodiť záver, že udrenie bleskov nastalo súčasne, teda v rovnakom čase.

Ďalej máme v strede idúceho vlaku sympatickú pozorovateľku. Tá sa vzhľadom na pozorovateľa pohybuje v smere vlaku, teda smerom k záblesku z prednej časti. No zároveň sa pohybuje preč od záblesku zo zadnej časti. Je to zaujímavé, ale k nej dorazí záblesk z prednej časti vlaku skôr, než záblesk zo zadnej časti. Údery blesku pre ňu nenastali súčasne!

Ako to teda je? Udrel blesk v rovnakom čase, alebo nie? Čo myslíte? ….

Vyzerá to možno čudne, ale na túto otázku neexistuje jedna odpoveď.

Hovoríme, že, súčasnosť udalostí je vo všeobecnosti relatívna, rozdielna pre rôzne sústavy. Teda v našom prípade sústavu pozorovateľa stojaceho na trati a sústavu pozorovateľky stojacej v idúcom vlaku.

Ak sa udalosti udejú na rôznych miestach pozdĺž smeru relatívneho pohybu, nemôžu byť v oboch sústavách súčasné. Tomuto sa hovorí relatívnosť súčasnosti.

–

Tento článok bol vytvorený na základe videa populárno-náučného youtube kanálu Exsisto Sapiens.