Čo sa stane, keď sa raketa priblíži rýchlosti svetla? To, čo by sme uvideli sa vysvetľuje ťažko

Einsteinova špeciálna teória relativity hovorí, že žiadny objekt s hmotnosťou nedokáže dosiahnuť rýchlosť svetla. Zároveň ale táto teória, jedna z najlepších aké máme na opísanie vesmíru, prichádza s niekoľkými bizarnými vyjadreniami o tom, ako to vyzerá, keď sa niečo rýchlosti svetla priblíži. 

Ako informuje portál Space, výskumníci publikovali štúdiu, v rámci ktorej sa zamerali na výskum hypotetickej kozmickej rakety, ktorá by dokázala letieť blízko rýchlosti svetla. Štúdia ukazuje, že takýto objekt by sa z nášho uhla pohľadu javil ako prevrátený. Lenže prečo je to tak?  

Špeciálna teória relativity sa mimo iné zaoberá aj objektmi pohybujúcimi sa relativistickými rýchlosťami, teda rýchlosťami v určitom zlomku rýchlosti svetla. Presnejšie sa zameriava na dva najväčšie problémy, ktoré vyplývajú z tak rýchleho pohybu.  

Problém relativistických rýchlostí

Jedným z problémov je, že čím bližšie sme k rýchlosti svetla, tým pomalšie plynie čas z našej perspektívy. Tento efekt vychádza z overeného javu, ktorý nazývame časová dilatácia. Einstein hovoril, že rýchlosť a gravitačná sila majú vplyv na to, ako vnímame plynutie času. Zaujímavosťou je, že satelity na obežnej dráhe majú inak nastavené “tikanie hodín” aby brali do úvahy práve časovú dilatáciu.  

Ďalším problémom relativistických rýchlostí je kontrakcia dĺžky.  

“Predstavme si raketu, ktorá preletí popri nás rýchlosťou 90% rýchlosti svetla. Takáto raketa nemá z nášho uhla pohľadu rovnakú dĺžku ako keď vzlietala, no je 2,3-krát kratšia,” hovorí Peter Schattschneider, jeden z autorov štúdie.  

Neznamená to ale, že sa raketa scvrkne. Skôr to znamená, že z nášho uhla pohľadu, keďže sme v pokoji, sa raketa len javí kratšie. Astronauti na palube rakety môžu zmerať, že sa rozmery rakety vôbec nezmenili.  

Práve kvôli kontrakcii dĺžky sa už desaťročia predpokladá, že ak by raketa cestovala naozaj vysokým zlomkom rýchlosti svetla, vyzerala by z nášho uhla pohľadu ako obrátená. Tento zaujímavý vizuálny efekt vzniká preto, lebo svetlo z odlišných bodov rakety prejde do našich očí za odlišný čas.  

Napríklad ak si predstavíme kocku, fotóny z najbližšej hrany ku nám prejdú menšiu vzdialenosť ako fotóny z najvzdialenejšej viditeľnej hrany. To sa dá pochopiť, no keď kocka cestuje 99% rýchlosti svetla, za krátky čas prejde veľkú vzdialenosť. V prípade hypotetickej kocky by fotón zo vzdialeného rohu vznikol skorej ako fotón z blízkeho rohu, no kocka by sa nachádzala v úplne inej pozícii. Keďže ale kocka cestuje 99% rýchlosti svetla, tá pozícia sa líši výrazne.  

“Tento efekt vedie k tomu, že by raketa vyzerala na zábere ako keby bola obrátená. Kým ku nám totiž fotóny dôjdu, raketa sa nachádza úplne niekde inde,” vysvetľuje Shcattschneider.  

Bizarný svet relativity

Predpovedaný efekt je ale čisto len teoretický. Doteraz sme ho nemohli v praxi pozorovať, pretože nedokážeme nič dostať na 99% rýchlosti svetla, okrem častíc. Dostať na takú rýchlosť niečo ťažšie ako častice si vyžaduje nepredstaviteľné množstvo energie.  

Výskumníci ale vytvorili experiment, v rámci ktorého dokázali predstierať, že rýchlosť svetla je len 2 m/s. Vďaka tomu mohli celý scenár spomaliť a zachytiť ho na vysokorýchlostnú kameru. Následne popred svetelné lúče posielali kocku a guľu. Podarilo sa im potvrdiť, že pri 80% simulovanej rýchlosti svetla sa objekty javili deformovane a pri 99% rýchlosti svetla sa z gule stal plochý disk.  

Autori štúdie potvrdzujú, že aj v tomto prípade platí Einsteinova teória relativity. Experiment nám zároveň dokázal, aké bizarné efekty môžu nastať, ak sa objekty budú pohybovať rýchlosťami, ktoré sa blížia k rýchlosti svetla. Vznikajú javy, ktoré sú v kontexte bežného života úplne cudzie.