Jan Obdržálek
Milý čtenáři,
pět minut určených pro tento pořad je pět minut – a nikoli jeden semestr na univerzitě. Není snadné provést zásadní změnu v našem pojetí prostoru a času, ale ta je právě Einsteinovým přínosem ve speciální teorii relativity. Všechnu tu matematiku kolem – Lorentzovy transformace, Minkowského prostor s imaginární souřadnicí, o kterém zde ani nemluvíme – to udělali jiní. Tu se můžete poklidně učit třeba celý semestr. Ale ten zlom v myšlení, ta změna nazírání na prostor a čas, to AHA – to je dílem okamžiku. Okamžiku mnohem kratšího než čtyři a půl minut našeho pořadu (anebo osm a čtvrt, když si necháte přes otazníčky zopakovat autory programu, vysvětlit, jak transformace probíhají a zkusíte si jeden let na Sirius a nazpátek). A možná – moc Vám to přeji – možná ten okamžik osvícení, to AHA Vás během pořadu navštíví, třeba právě spolu s tím akordem, který zazní při projíždění krátkého rychlého auta dlouhou garáží, a ujasní se s osmi tóny, které postupně cinkají, když krátká garáž letěla kolem stojícího dlouhého auta. Ono to nové slovíčko „soumístný“, které jsme si vymysleli pro dva děje, proběhlé na tomtéž místě (třeba začátek a konec zívnutí šoféra v autě, anebo dvojí mávnutí našeho Toma naší Mary na nádraží), to slovo má smysl jen, když řekneme, v jaké soustavě mají dvě události být soumístné. Pro policistu na ulici si řidič otevřel ústa na začátku křižovatky a zavřel na jejím konci, pro Mary mávl Tom prvně, když ji míjel, a po druhé u konce jejího vagónu, o 10 m od ní dál. To, co je jasně soumístné v jedné soustavě, prostě už není soumístné v soustavě, která se vůči té první pohybuje. No, a Einstein byl první, kdo si uvědomil, že totéž platí i pro ono důvěrně známé slovo „současný“. Záře z výbuchu uprostřed jedoucího relativistického vlaku doletí současně k oběma jeho koncům v soustavě vlaku, ale ne už v soustavě nádraží – tam doletí záblesk na konec vlaku dříve, než na jeho začátek (který přece mezitím o kousek popojel). A tohle Vám vysvětlí snad všechny „paradoxy“, ve kterých je někde schováno slovíčko „současně“. Na „paradox dvojčat“ (mimochodem nyní už ověřený na přesných hodinách, které oblétly kolem Země) toto nestačí, tam prostě musíte užít transformaci času, a bude to jasné. A neudiví Vás, že jiný zážitek má stařík, který prožil život v klidu na Zemi, a jiné jeho bratr, který mimo jiné prožil tři ukrutná zrychlení, když přecházel z poklidu Země na svůj let (kde mu plynul čas jinak), když otočil loď na zpáteční let (opět jiný průběh času než na Zemi) a když se zastavil, aby si svého zestárlého bratra v klidu prohlédl.
Pokud jste se již s Lorentzovou transformací nebo s relativistickým sčítáním rychlostí setkal, jistě si je rád osvěžíte v našem programu. Magnetofonová tlačítka vlevo dole umožní
§ zastavit program,
§ pokračovat v něm,
§ vrátit se na předchozí scénu,
§ skočit na další scénu
§ navrátit se na začátek scény právě probíhané.
Navíc Vás jistě potěší, když si na konci pořadu zkusíte letět na Sirius a zpátky lodí s rychlostí až 0,9994 c v obou směrech, a vidíte přitom jak ze Země, tak i ze Siria (údaje v rocích)
§ časová hlášení vysílaná ze základen
§ dobu, kterou časové hlášení strávilo na cestě k Vám
§ „aktuální základnový čas“ daný součtem obou výše uvedených položek
§ vzdálenost k Siriu ve vztažné soustavě vaší lodi.
Vaše cesta se zobrazuje na grafikonu známém z nádraží – nahoru jde čas, vodorovně vzdálenost. Z Vaší lodi vychází dále žlutý „světelný kužel“ ukazující, jak se pohybuje světlo (a to jak vůči Zemi, vůči Siriu i vůči Vám – víte přece, že světlo má vždy stejnou rychlost c!). Červený kříž ukazuje ve Vaší okamžité soustavě, kolik je 10 světelných let (do stran) a 10 let (nahoru). Samozřejmě se natáčí a prodlužuje; proč a jak – to Vám řekne H. A. Lorentz. A ta modrá hvězdička na ležaté ose je Sirius, ke kterému chce dojet. (Všimněte si, oč je Vám s Vaším měřítkem 10 světelných let bližší, když se pohybujete, než když stojíte.)
A samozřejmě vidíte i svou rychlost β= v/c i výraz γ = √(1 – β2). Svou rychlost můžete volit jak myší na pravítku s táhlem vpravo dole, tak i v okénku vedle. A opět kdykoli se můžete magnetofonovými tlačítky zastavit (přečíst data, v klidu nastavit novou rychlost a podobně) a zase se rozjet. Na let máte 30 let (v tomto programu 30 sekund), Sirius je od Země 8,67 let – tak do toho, ať jste doma včas!
Pokud jste však dosud o relativitě neslyšel, prostudujte si ji v klidu z vhodné středoškolské či vysokoškolské učebnice. Učitel fyziky z nejbližšího gymnázia Vám jistě rád poradí s výběrem. Určitě jste neočekával, že by Vám pětiminutový pořad nahradil učebnici. Ale pokud Vás zaujal natolik, abyste po té učebnici hmátnul (a pak si vše znova tímto pořadem zkoušel), tak dokonale splnil svůj účel.
Autoři pořadu Vám přejí stejné potěšení, jaké měli oni, když na tomto pořadu – pro Vás – pracovali.