od Fyzikář 2. 7. 2007 02:18
crashpc napsal
". už jsem se bavil s hodně lidma a i po přečtení mraky věcí prostě nechápu proč nejde překročit rychlost světla.
Fyzikář
Vykašleme se na vzorečky (stejně jejich aplikace je velice specifická a navíc mezi speciální teorií relativity a kvantovou mechanikou existuje zřejmý rozpor).
Pokusme se na to podívat od začátku. Rychlost světla ve vakuu známe, Nepatrně se liší prostředím.
Zpomalování času při relativistických rychlostech je také dokázán.Náš prostor je (zatím) třírozměrný plus čas - neboli časoprostor. (Správně by se mělo říkat prostoročas, ale to první je hezčí). Zmíněná rychlost právě souvisí s časem.
Foton má nulovou klidovou hmotnost a nenulovou energii. To znamená, že foton "žije", pouze pokud se pohybuje. Čím se jeho rychlost blíží c, tím je jeho životnost delší.(Vynecháme hybnost,atd.). Můžeme si to představit tak, že při rychlosti světla foton přestává "stárnout" - zastaví se jeho "čas" a může putovat vesmírem neomezeně dlouhou dobu bez přísunu energie. Důkazem toho je to, že můžeme sledovat fotony z galaxie vzdálené několik milionů světelných let!
V praxi by to bylo asi takhle. Necháme se vystřelit v raketě na druhý konec naší Galaxie rychlostí blízkou rychlostí světla.
Náš čas v raketě se velmi zpomalí, (jako u fotonu). My samzřejmě nic nezpozorujeme, protože se zpomalí i naše tělesné funkce včetně palubních hodin atd. Než se ale stačíme rukou poškrábat za uchem, prosvištíme za pár vteřin jako ve StarTreku na druhý konec naší Galaxie, který je vzdálen asi 80 000 světelných let od Země - a z našeho pohledu rychlostí, která je však několikrát větší než rychlost světla! To všechno nastalo díky dilataci času. Všiměte si - raketa letěla "pouze" rychlostí o něco menší než rychlost světla, ale my jsme zevnitř rakety pozorovali, že letíme nadsvětelnou rychlostí. V krátkém čase (v našem palubním čase) jsme překonali vzdálenost 80 000 světelných let za pár vteřin, a právě pouze o tuto hodnotu jsme zestárli. Z našeho subjektivního pohledu astronautů v raketě, jsme cestovali větší rychlostí než světlo, i když jsme ji vlastně ve skutečnosti nepřekročili. Příroda nám to umožnila díky zpomalení našeho času. Takhle můžeme "nadsvětelně" cestovat mezi galaxiemi během několika minut (palubního času) bez nutnosti nějakým způsobem překračovat absolutní rychlost.
I ve vesmíru platí něco za něco. Pozorovatelé na Zemi budou nějakým speciálním dalekohledem monitorovat náš let. Zjistí, že čas astronautů se zpomaluje. Vysledují to podle velmi pomalých pohybů, např. podle té ruky astronauta, co se chtěl poškrábat za uchem. Každých sto let se ruka pohne o pár milimetrů (v pozemském čase), a až za 80 000 roků se pohyb dokoná. Tohle však zpozorují naši prapra...vnuci.
Zřejmě vesmír je zařízen tak, že pro přenos informace platí max. rychlost - absolutni rychlost (c), nadsvětelná rychlost je pouze vnímána zevnitř letícího subjektu za přispění dilatace času. Proč by tedy měl vesmír umožňovat navíc nadsvětelnou rychlost pro hmotný objekt, když už jedna pro ten samý objekt vyplývá z té absolutní. Pokud pomineme tvrzení, že na urychlení hmotného tělesa na rychlost c bychom spotřebovali nekonečné množství energie, mohla by být limitující rychlost (300000km*s-1) dána vlastností časoprostoru, kde ze vzrůstající energii vloženou do urychlení objektu, se tato energie projeví ve formě dilatace času. Je to jakási pojistka, aby se z urychlované hmoty nestala energie v podobě gravitačních vln, která by již nenesla původní informaci, a dle entropie by se nezmateriazovala v originál ale vznikla by další jiná energie degradovaná o jiný potenciál prostředí.
Nebo urychlená hmota by mohla "skočit" do jiného časoprostoru - budoucnosti , ale to je věc částic, a zabývá se tím kvantová mechanika. Nadsvětelná rychlost samozřejmě existuje in nature. Ale bohužel nemůže nést informaci, hmotu. Vidíte, i zde platí něco za něco. V předchozím odstavci - hmota nemůže dosahnout rychlosti c, a částice s klidovou hmotností 0 ji přesahují několikrát. Viz tunelový efekt, EPR Paradox . . . V kvantové mechanice je to zcela normální, ale opakuji, nelze nadsvětelně přenést informaci.
Jako příklad by mohl posloužit laser, kterým budete svítit na Měsíc. Na severním pólu Měsíce zvolíme bod A, na jižním bod B. Budete-li svítit na bod A, a plynule přejdete na bod B a zpět a stále dokola, takovému utíkajícímu "prasátku" naměříme rychlost větší než c, ale astronauti v bodě A nemohou přes takové prasátko poslat informaci-zprávu do bodu B svým kamarádům.
Další příklad - v hledišti fotbalového stadionu si lidé krátí čas "vlnami". Vstane a posadí se skupina lidí. Vedlejší skupina uvidí, že sousedé již stojí a vstanou taky. První skupina již sedí. Tento příklad demonstruje přenos informace. Skupina lidí totiž kopíruje předchozí stav jiné skupiny, a další jiná skupina převezme tuto informaci, a vzniká z toho nádherná vlna, která se line několikrát kolem stadionu. Tato vlna nese informaci a nikdy nepřesáhne rychlost světla, i když si odmyslíme setrvačnost v pohybu některých jedinců, - omezujícím limitem je právě ta informace. Jiná situace ale nastane, pokud si zvolíme nějakého organizátora, a umístíme jej do středu hřiště s velkými digitálními hodinami. Tento organizátor přidělí časové úseky skupinkám, např. skupina A vstane v 1.sekundě, skupina B v 1.2 sekundě atd. Organizátor vše odstartuje. Lidé budou hledět na display a vstávat či sedat dle přidělených časových úseků. Vznikne vlna, která bude velice přesná, dokonce přesáhne i rychlost světla, ale neponese informaci. Totiž jednotliví lidé či skupinky nebudou vědět o svých sousedech - jestli stojí či sedí (nevidí informaci), nebudou vědět kterým směrem jde vlna - doprava či doleva. Prostě k cíli dorazí nadsvětelná vlna bez informace, protože poslední skupinka nejednala v závislosti na té předchozí.
Poslední příklad může být pokus s dvěma vysílačkami. Jste elektrotechnik, takže pro Vás žádný problém. Mějme naladěné dvě vysílačky na harmonický kmitočet. Interferencí vln vznikne takzvaná "obálka", která po jemném doladění vysílačů může cestovat nadsvětelnou rychlostí mezi vysílačkami.
Opět platí - nadsvětelná rychlost ano, ale bez informace.
Na závěr bych uvedl asi toto. Pokud se vrátíme na začátek mého příspěvku, určitě jste si všiml, že při myšlenkovém pokusu s raketou jsem uváděl termín "rychlostí blízkou rychlostí světla" či "rychlostí o něco menší než rychlost světla". - To bylo řečeno záměrně. Nevíme totiž, co by absolutní rychlost udělala s hmotou. Buď by se přeměnila v energii - viz výše, ale asi ne, protože hypotetické tachyony se stále nepodařilo "odchytit", nebo by vznikla miniaturní černá díra, která by explodovala - což je pravděpodobnější, nebo by dilatace času byla také absolutní, a tím pádem by naši astronauti "zamrzli" v čase a propadli by se v okamžiku do vzdálené budoucnosti na samotný konec vesmíru a skončili by v tvořící se singularitě. A to všechno jenom proto, protože díky časové dilataci by neměli čas zapnout brzdicí motory. Ze sci-fi by to mohl být mimoprostor, neboli hyperprostor, což zní lákavě, ale nevíme, jestli je v něm místo pro hmotu. Autoři sci-fi to moc dobře vědí, jsou to také nejlepší studenti a proto své lodě obalují nějakými hyperbublinami, aby předešli časové dilataci,kauzálním jevům a aby mohli své lodě ovládat v reálném čase.
"Rychlostní" bariéra je možná ten faktor, kterému vděčíme za stabilní hmotu v celém vesmíru. Ušetřme se dalších paradoxů, plynoucích z nadsvětelných rychlostí hmotných těles.
Pro "fyzikář"
a svete div se vymysleli sme ne teda komunikaci, ale teleport 
.
