Author's photo
Tereza Z.
fyzika

Proč v běžném životě nepozorujeme důsledky platnosti speciální teorie relativity?

2 odpovědí
Dôsledky STR v bežnom živote používame. Napríklad pri GPS, bez korekcie s pomocou STR by sme mali presnosti v najlepšom prípade iba rádovo 100 metrov. Samozrejme dilatace času a kontrkace délky nevidíme v bežnom živote, lebo bežné rýchlosti nie sú porovnateľné s rýchlosťou svetla.
Tak záleží, co myslíme v běžném životě, například když se měří astroazimut pro orientci geodetické sítě ve vyšší geodesii, tak se musí vzít v úvahu, že rychlost Země na oběžné dráze kolem Slunce je cca 30000 m/s, rychlost C cca 29979248.5 m/s, pak je nutno opravit úhel o vliv aberace, prostě světlo od hvězd, na které provozujeme záměry na stanovisku na Zemi, přichází konkrétní rychlostí C a Země přitom "ujíždí" na ekliptice rychlostí asi 10 000* menší než C, což je ale již značný poměr. Tedy cca 30 000 / 300 000 000 *180°*3600"/pi = aberační konstanta 20" (šedesátinných) a neopravit naměřený úhel by znamenalo značnou hrubou chybu, takže velmi často se užívá v běžném pracovním životě oboru geodesie. Zeměměřiči, co mají zakoupen od zprostředkovatele GPS celou číselnou řadu, která v přístroji pro určování veličin, ze kterých se získají programem buď souřadnice WGS 2000 zeměpisné nebo v rovině JTSK pravoúhlé, co se užívají v katastru, tak potřebují, aby po dosazení všech členů řady, která vyvstane z přijatého signálu GPS byly se střední souřadnicovou chybou mxy 14 cm. A mít všechny členy řady není zrovna levné. To, co mají lidé v telefonu či navigaci v autě, je velmi omezené na cca ani ne polovinu členů a pak střední souřadnicová chyba tak 6-10 m, podobně i se zeměpisnými souřadnicemi WGS 2000, které ta navigace po přijetí signálu a následném početním zpracování ukazuje. Kdyby se tam (v té placené verzi) nebrala v úvahu dilatace času, tak by to nebylo v katastru vůbec použitelné, pokud by nebyla dilatace času vzata v potaz ani v té bezplatné verzi, co je v telefonu či autě jako v rámci navigace, tak jelikož by to velmi přesahovalo i rozměrově rozsáhlé doplňující prvky mapy, tak by byla mxy 50 m, což je nedostatečné. Ostatně, rychlost světla se projevuje dnes a denně nakonec i v proudookruhu, takže podobně kolik zlomků světelných vteřin má délku okruh, tak tolik času trvá, než se přenese užitečná informace, že se má něco odehrát a po rozpojení okruhu ještě stále podobnou dobu se přenáší signál (prostě neexistuje nekonečná rychlost, která by "řekla" elektronům, že se mají ve stejném okamžiku bez ohledu na vzdálenost (kdy "spojeno") uvést do pohybu či naráz zastavit (kdy je "rozpojeno"), podobně, jako při vystřelení šípu, tak se nepohnou všechny molekuly, co tvoří šíp naráz, ale nejprve obdrží impuls to zápatí, úplně nakonec až ta špice a podobně to je i s elektrickým proudem, není taková (nekonečná) rychlost, co přenese info o zapnutí proudookruhu naráz všem elektronům, takže se to projevuje i takto, prostě přenáší ji energ, kvanta fotony a ta se pohybují také konečnou rychlostí C. Jenže v tom samém přístroji například totální stanici, co používají zeměměřiči se také používá i současně jev, který souvisí s kvantovou provázaností (známý jev se stěrbinami, když je jedna zakrytá, interferenční vzorek mizí, když jsou odkryté obě, tak nastává) čili tam se věc jeví, jakoby se přenášela informace o stavu nekonečnou rychlostí což je s teorií relativity v rozporu a přesto obojí v jednom přístroji funguje, tak nahrazuje se to tvrzením "býti v obou stavech", ale zatím je kvantová elektrodynamika neslučitelná s teorií relativity právě kvůli této okolnosti konečná rychlost světla versus nezbytnost přenesení info o stavu bez ohledu na vzdálenost "ihned".
S gravitací to je bohužel ještě složitější, právě dle teorie relativity nemůže nic, co má podsvětelnou či nejvýše světelnou rychlost, opustit horisont událostí suprahustého kolapsaru, (kterému se říká černá díra), takže pak by to znamenalo, že tedy, pokud by se gravitace přenášela podsvětelnou či právě světelnou rychlostí, tak by ten kolapsar nemohly intergagující částice coby nositelé gravitace jej opustit orovněž . Jenže víme, že gravitačně "černá díra" působí na své okolí a pak se tedy šíří zřejmě buď nasdsvětelnou rychlostí, nebo je to úplně jinak. Pokud by se totiž šířila nadsvětelnou, tak by se tím také do jisté míry vysvětlovalo, proč se žádné přenašeče gravitace nedaří zachytit. Prostě gravitace je vzájemné působení a proto stejnou silou, jakou působí hmotné objekty na černou díru, podobně i naopak černá díra na své okolí, jenže u běžných těles šíření gravitační síly konečnou rychlostí světla vyhovuje, u černé díry ale naráží na nesrovnalost, na základě které je právě určen ten horisont událostí, totiž kdy musí pro jeho opuštění být úniková rychlost částice větší, než C, tedy i nositele gravitační síly (rs = 2*MG/C^2 - poloměr horisontu událostí, kde C je rychlost světla). Takže toto zbývá ještě objasnit. Jinak, co se týče kontrakce délek, tak na tělese samotném se ale neprojeví, kdyby se například nějaký objekt s posádkou urychlil na rychlost 0.999.....999 kráte C (což by šlo snesitelně tak za cca 1 rok), tak nic zvláštního pozorovat nebudou, rozměrově se bude vše v oné prostoročasové kapsli jevit stejně, jako v klidu , podobně ani žádný nárůst hmotnosti nezaregistrují. Ovšem nám pozorovatelům toto obojí ano, tedy jak relativistické zkrácení v daném směru pohybu, tak i relativistický nárůst hmotnosti, jenže pouze početně. A jinak jelikož se studují neutrina (tok neutrin ze Slunce vlivem jaderné reakce), tak právě proto, že pro ně plnou měrou platí dilatace času, jelikož mají kratší dobu životnosti než je potřebné na průlet do zemského nitra (neletí rychlostí C, ale podsvětelnou, tak jen díky této okolnosti je lze zachytit (například ve vytěženém dole v Utahu 1500 m pod terénem), kde je 380m^3 perchloretylenu) který při průchodu neutrin se mění na radioaktivní argon a částice jsou registrovány Geiger-Mullerovým počítačem), Takže jen díky dilataci času (plyne pro "ně" čas pomaleji) můžeme neutrina zachycovat, což se v té laboratoři odehrává každý den.
Komentáře:
MILAN K.
Mělo být C = 299 792 458.5 m/s