Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 117 dotazů obsahujících »nějaký«
30) Gravitační dilatace času II
15. 11. 2006
Dotaz: Chtěl bych vysvětlit podrobněji diletaci času zapříčiněnou odlišnou gravitací,
chápu proč a jak to je, ale má to nějaký vliv na stárnutí nebo jde čistě jen o
čas. Dalo by se toho nějak využít? Například ošidit smrt? Děkuji za odpověď... (Martin Svoboda)
Odpověď: Gravitační dilatace času je jev, kdy v poli se silnějším gravitačním polem (přesněji v místě s vyšším gravitačním potenciálem) je tok času zpomalen oproti okolnímu světu, kde je gravitační potenciál nižší. V praxi to znamená, že pozorovatel vně silného gravitačního pole bude pozorovat zpomalení všech dějů uvnitř oblasti se silným gravitačním polem a naopak pozorovatel uvnitř této oblasti bude pozorovat, že všechny děje vně jsou zrychlené. Ani jeden z pozorovatelů však nebude pozorovat zpomalení či zrychlení vlastního času - ten pro ně bude stálůe stejný a jevy v jejich okolí se budou odehrávat stále stejně rychle. Každý si tedy ve své soustavě užije přibližně stejně, jen ten vzdálenější svět okolo bude z jeho pohledu stárnout různě rychle.
Nějaké rozumné využití mne moc nenapadá. Pomineme-li destrukční účinky mohutné gravitační síly v silném gravitačním poli, které praktické využití v podstatě znemožňují, můžete teoreticky strčit rycheji se kazící potraviny do silného gravitačního pole a když je později vydáte, nebudou ještě tak zkažené. Kdybych si do oblasti silného gravitačního pole vlezl sám, v domnění, že si víc užiju, protože budu pomaleji stárnout, asi bych byl zklamán - bude totiž zpomaleno (z pohledu pozorovatele zvenku) nejenom moje stárnutí, ale také moje prožívání, můj tep, moje myšlení, zažívání... já na sobě ale nic neobvyklého pozorovat nebudu a budu stárnout zcela obvyklou "rychlostí". Možná se jen budu trochu podivovat, že svět vně silného gravitačního pole, v němž se nacházím, stárne rychleji než jsem zvyklý. Jediné, k čemu by se tedy dala gravitační dilatace času využít (kdyby mě nerozdrtily účinky silné gravitační síly), je doprava do budoucnosti - když budu stárnout pomaleji nebo rychleji než okolní svět, posouvám se vlastně v čase vůči tomuto světu. Zde je ale potřeba upozornit, že takto by nebylo možné cestovat do minulosti, vždy pouze a jen do budoucnosti.
Dotaz: Prvni rozhlasove vysilani se uskutecnilo v roce 1903. Predpokladejme, ze jej
nekdo ve vesmiru zachytil a nyni jsme o tom od nej dostali zpravu. Z jake
maximalni vzdalenosti muzeme v soucastnosti takovou zpravu dostat? Odpoved
prosim ve svetelnych letech... (nevim)
Odpověď: Domnívám se, že nemáte pravdu ohledně data prvního rozhlasového vysílání. První přenos slov pomocí rádiových vln se datuje do roku 1906 (v Německu) a jako první vysílání pro veřejnost se uvádí vysílání výsledků prezidentsých voleb v USA roku 1920. V Československu se začalo vysílat roku 1923.
A nyní k otázce, z jaké dálky by nám mohla přijít odpověď. Od prvního vysílání (vezměme rok 1920) uplynulo nyní již 86 let. Polovinu tohoto času se tento signál šířil rychlostí světla od Země, tam by jej nějaký mimozemšťan zachytil a druhou polovinu času by jeho odpověď zase putovala rychlostí světla k nám. Zpráva by tedy putovala 86/2=43 let, za tu dobu světlo urazí vzdálenost 43 světelných let, tedy přibližně 406 000 000 000 000 kilometrů. Jen pro srovnání, nejbližší hvězdy jsou od nás vzdáleny jen něco málo přes 4 světelné roky. V současné době tedy již teoreticky dorazilo naše rádiové vysílání k několika desítkám hvězd.
Dotaz: Dobrý den. Viděl jsem v seriálu Brainiac (Discovery channel), jak za pomocí
kousku drátu a alobalu sestrojili fungující externí anténu na mobil. Chci si
tento experiment také vyzkoušet. Bohužel si pamatuji pouze kusé informace a na
číslo dílu si nevzpomenu vůbec. Pokud se nepletu, délka drátu (anténty) musí mít
přesně nějaký násobek vlnové délky "chytaného" záření. Vyčetl jsem, že se běžně
používají antény velikostí 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 lambda. Za pomoci vzorce vlnová
délka = rychlost záření / frekvence jsem vypočítal vlnovou délku 900MHz záření
(pro mobilní telefony se v Evropě používá 900 a 1800MHz), která činí 0,333102,
ale nevím jednotky. Jestli metru nebo milimetru. V pořadu mu to vyšlo nějak nad
tři centimetry. Mohl bych Vás poprosit o pomoc s výpočtem délky drátu (tedy
antény)? Mnohokrát děkuji! (Ondřej Vaverka)
Odpověď: Počítáte správně - stačí vydělit rychlost šíření elektromagnetického vlnění (neboli rychlost světla) jeho frekvencí a vyjde vám vlnová délka. Pokud počítáte v základních jednotkách, tedy rychlost v m/s a frekvenci v Hz, pak vám výsledná vlnová délka vyjde v metrech.
Je dost pravděpodobné, že při výpočtech byla použita frekvence 1900MHz obvyklá u mobilních sítí v USA, potom by totiž vycházelo:
299 792 458 m/s děleno 1 900 000 000 Hz = 0,15778 m
čtvrtvlna s frekvencí 1900MHz by pak měla délku 3,944 cm. Pro evropské frekvence 900MHz a 1800MHz pak vychází délka čtvrtvlny na 8,324 a 4,164 centimetru.
Dotaz: Především bych chtěl poděkovat panu J. Jermáři za zodovězení mého předchozího
dotazu. A nyní k mému dnešnímu dotazu: Právě jsem si přečetl knihu S. Hawkinga
„Teorie všeho“ , kde mě velice zaujala jeho hypotéza o časoprostoru,
který může být rozsahem konečný a přesto neobsahovat žádné singulatury, které by
tvořily jeho hranici nebo okraj. Autor vádí, že časoprostor by se podobal
zemskému povrchu, jen by měl dva rozměry navíc a zavádí pojem imaginárního času.
Zajímalo by mě, jestli existuje pro tuto hypotézu nějaký důkaz, nebo se jedné o
čistě matematický model. Například přemístíme-li trojúhelník z plochy na kouli a
změříme jeho úhly, zjistíme, že součet je větší než 180. Tuto skutečnost lze
považovat za důkaz, že trojúhelník neleží v trojrozměrné soustavě. Existuje
nějaký podobný důkaz o vícerozměrném prostoru, nebo je n-rozměrný prostor jen
čistě matematickým pojmem. Děkuji Vám za odpověď. Balátě (Ing. Miloš Balátě)
Odpověď: Podívejme se nejprve na to, kolik má náš svět vlastně rozměrů. Určitě se shodneme na klasických třech rozměrech, s nimiž jsme zvyklí operovat. Ukazuje se však jako praktické přidat k těmto rozměrům ještě jako jeden další rozměr čas a počítat s takovýmto čtyřrozměrným prostorem najednou - tj. neoddělovat čas a prostor, neboť spolu úzce souvisí, což plyne ze speciální teorie relativity. Speciální teorie relativity si však moc neví rady s neinerciálními systémy a zejména s gravitací. Proto při mnoha výpočtech šáhneme po obecné teorii relativity. Ta předpokládá, že náš výše zmíněný čtyřrozměrný časoprostor je vlivem existence hmoty a energie v něm obsažené zakřivován. Abychom jej měli kam zakřivovat, vnoříme jej do pětirozměrného prostoru. Matematicky exaktně vzato tedy počítáme ve čtyřrozměrné varietě vnořené do pětirozměrného euklidovského prostoru.
A jak je to tedy s těmi rozměry? Jsou tři, čtyři nebo je jich pět? Každou z těchto odpovědí lze považovat za správnou:
Skutečně se nám v praxi nepodaří dát k sobě více než tři navzájem kolmé tyče - čtvrtá tyč už by nemohla být kolmá na ty předcházející. Z tohoto pohledu je náš prostor třírozměrný.
Když se rozhodneme čas považovat za čtvrtý rozměr, zjednoduší se nám ve speciální (ale i obecné) teorii relativity mnohé výpočty - jako by čas skutečně měl v mnohém stejný či podobný smysl, jako ostatní rozměry. Můžeme tedy vnímat časoprostor jako čtyřrozměrný prostor a bude to užitečné.
Budeme-li si chtít představit zakřivování čtyřrozměrného časoprostoru, přičemž obecná teorie relativity s takovým zakřivováním vlivem gravitace počítá, musíme předpokládat, že existuje pětirozměrný prostor, v němž se náš čtyřrozměrný časoprostor nachází. Zde ovšem je potřeba zdůraznit, že my žijeme pouze uvnitř onoho čtyřrozměrného časoprostoru (tj. nemůžeme být pětirozměrní). Představa dalšího rozměru nám jen pomáhá vypořádat se s jeho metrickými vlastnostmi.
Nyní se tedy vrat´me zpět a hledejme důkazy. O existenci tří rozměrů asi nebudeme pochybovat. O existenci času asi také ne, můžeme ale pochybovat o tom, zda bychom jej měli přidávat k rozměrům a nahlížet celek jako čtyřrozměrný časoprostor. Zkušenosti ukazují, že je to praktické. Stejně tak je praktické pracovat s gravitací jako se zakřivením tohoto časoprostoru. Podporuje nás v tom zejména skutečnost, že na základě znalostí (speciální i obecné) teorie relativity dokážeme sestrojit některé složité přístroje a provádět různé výpočty lépe a přesněji. Například navigační systém GPS by bez započtení relativistických oprav byl o několik řádů méně přesný v určování polohy.
Co se důkazu křivosti prostoru pomocí úhlů trojúhelníku týče, rozdělme problém na dvě části. Budeme-li zkoumat oblasti v blízkosti gravitujících těles (třeba blízko Slunce), zjistíme, že nejsme schopni rozumně realizovat rovnou přímku. Posvítíme-li si například laserovým ukazovátkem, zjistíme, že paprsek je ohýbán, zakřivován. To lze vysvětlit právě tím, že se paprsek snaží v již zakřiveném časoprostoru jít tou nejkratší, nejpřímější možnou cestou. Vaše otázka se ale pravděpodobně týkala zakřivení prostoru i daleko od gravitujících těles - zakřivení, jehož existence by měla vliv na konečnost či nekonečnost vesmíru a na jeho prevděpodobný další vývoj. Zde asi mnohé zklamu. Pokud toto zakřivení skutečně existuje (v souladu s teoriemi existovat může, ale také nemusí), je relativně malé a projevuje se výrazněji až na velmi velikých rozměrech. V současné době nejsme technicky schopni provádět triangulační měření, které by takové zakřivení prostoru prokázalo.
Dotaz: Pane Jermář, v otázce „Elektrické nebo magnetické síly“ ze 6.3.2006
vysvětlujete magnetické silové působení mezi dvěma přímými vodiči s paralelními,
resp. antiparalelními proudy jako relativistický efekt, tedy, že vlastně volba
nebo nevolba vektoru B je otázkou souřadnicové soustavy. Jak by se ale podle
Vás dalo pomocí relativity vysvětlit magnetické silové působení na náboj
pohybující se ne rovnoběžně s, ale KOLMO k (nebo od) drátu (v rovině
procházející drátem), jímž protéká proud??????? Dík P (Láda)
Odpověď: Obávám se, že se nám v tomto případě nepodaří vysvětlit jev stejně elegantně, jako v případě rovnoběžných vodičů. Speciální teorie relativity ve svých důsledcích vede k závěru, že vždy existuje inerciální vztažná soustava, z níž se bude nějaký elektromagnetický jev jevit jako čistě elektrický či čistě magnetický - právě toho jsme využili v případě paralelních vodičů. Taková soustava samozřejmě bude existovat i v případě elektromagnetických jevů spojených se dvěma navzájem kolmými vodiči (a tedy v i případě kolmo letícího elektronu), nicméně ona vyjímečná inerciální soustava tentokrát nebude spjata s žádným objektem (v prvním případě jsme ji spojovali s pohybujícím se elektronem). Můžeme tedy takovou soustavu matematicky dopočítat diagonalizací tenzoru elektromagnetického pole, nebude však nijak snadné matematické výsledky jednoduše a intuitivně interpretovat.
