Fyzikální vysvětlení jevu, nazývaného Ježíšek
Je jedno, jestli jim říkáme Mikuláš, Santa Claus nebo Ježíšek. Všechny tři bytosti mají jedno společné - o vánocích obdarovávají děti. Přitom vykazují řadu zvláštních vlastností, které je dělají na první pohled nadpřirozenými. Ovšem je to jen zdání. Vše vysvětluje … jako tak často … fyzika.
Rychlost
Obdarovávají děti na celém světě. Přitom jde o jednostranný systém - jim samotným nic dát nemůžete. Děti se mohou nanejvýš poděkovat tím, že jsou celý rok hodné.
Pokud se nad funkcí Ježíška nebo Mikuláše zamyslíte, jistě vás nejprve upoutá jejich hbitost, tedy rychlost, kterou se pohybují. Mají v podstatě jen pár desítek hodin na to, aby navštívili všechny děti v oblasti, ve které pracují. A to může klidně znamenat i několik set miliónů domácností.
Je jen logické, že se musí pohybovat značnou rychlostí. V našem vesmíru (není vyloučeno, že je tomu v jiných vesmírech jinak, takže tam i vánoce probíhají jinak) je limitující rychlostí pro přenos informace (a tedy i dárků) rychlost světla.
Pevná hmota, která se skládá z protonů a neutronů (tedy i Ježíšek a spol.), této rychlosti nikdy nemůže dosáhnout, jak nás učí fyzikální zákony. Může se ale pohybovat rychlostmi blízkými rychlosti světla. Je známo, že se při takovém tempu začínají objevovat nejrůznější podivné následky - tak podivné, že je lehce můžeme zaměnit s nadpřirozenem. Poprvé je vysvětlil Albert Einstein ve své speciální a obecné teorii relativity.
Kontrakce délek
Kontrakce délek je fyzikální jev, který se popisuje pomocí speciálních matematických vzorců, Lorentzových transformací. Při relativistickém pohybu tělesa se jeho délka ve směru pohybu zkracuje vzhledem ke „stojící“ vztažné soustavě. Rychle letící Ježíšek nebo Santa Klaus tedy podléhají kontrakci. To se může zdát na první pohled drastické, zjevně to ale těmto bytostem nevadí, protože je to jev vratný. Naopak, umožňuje jim to vstup do domu - pomocí dostatečně širokého komína. Komíny nesmí mít příliš malé průměry, aby se jimi silnější starší muž (Mikuláš) mohl dostat na místo určení. O tělesné konstituci Ježíška moc zpráv není, můžeme si ale představit, jak vypadá někdo, kdo má přístup k nevyčerpatelnému zdroji sladkostí.
Čas
Jistě vás také napadne, jak to, že dané bytosti nestárnou. Obsluhují totiž lidstvo už několik set let. Mezitím se naše civilizace rozrostla na několikanásobek - a přesto nevykazují naši hrdinové znaky opotřebení. I to se samozřejmě vysvětluje relativistickými efekty.
Pokud se objekt pohybuje rychlostí blízkou nebo srovnatelnou s rychlostí světla, jeho čas téměř neplyne. Pracovní náplň Ježíška je tedy doslova elixírem mládí, jak nám dokázal Einstein ve svém pomyslném experimentu dvojčat.
Jedno z nich zůstává na Zemi, zatímco druhé sedá do rakety, která je následně urychlena na relativistickou rychlost. Když se dvojče vrátí zpět na místo vzletu, setká se tu se svým … mezitím zestárlým bratrem.
Neviditelnost
Další vlastností vánočních bytostí, které obdarovávají děti dárky, je jejich nápadná neviditelnost. Přiznávám, že právě tohle je vlastnost, která by se mohla zdát ze všech nejnadpřirozenější. Ale jen do chvíle, kdy ji začnete konfrontovat s fyzikálními zákony.
Vysvětlení přináší velice přirozený a všem známý dopplerův efekt.
Záření zdroje, který se k nám přibližuje, se komprimuje. U zdrojů, které se vzdalují, je tomu naopak. Dá se to pozorovat dokonce i u zvukových vln (známý efekt přijíždějící a vzdalující se houkající sanitky). Vzhledem k tomu, že i fotony (světlo) mají vlnový charakter, nevyhýbá se tento jev ani jim.
Pokud bychom chtěli vidět Ježíška, musel by být v klidu. Pak by se od jeho povrchu mohly odrážet fotony a my bychom je registrovali sítnicí našeho oka.
Vědci tento jev používají také k datování velice vzdálených jevů ve vesmíru. Ten se neustále rozpíná - a to v celém svém objemu. Vlnové délky světla, které vyzařují velice vzdálené galaxie, jsou posunuty k červenému okraji spektra.
U Ježíška a spol. je tomu podobně. Rychle se přibližující nebo rychle se vzdalující bytost tedy není vidět jednoduše díky tomu, že se jejich obraz posunul do takové části spektra, kterou nelze zachytit očima. Možná by pomohly rentgenové detektory…
Facit
Pokud se vašim dětem někdo snaží namluvit, že Ježíšek neexistuje (a ony jsou zklamané), přečtěte jim prosím tento text. Situace s nadpřirozenými bytostmi nemusí být tak jednoznačná, jak se na první pohled zdá. To, že něco nevidíme, ještě neznamená, že to nevidí nás. Vše se dá vysvětlit fyzikálními zákony, které platí pro všechny a pro všechno.
Krásné vánoční svátky a příjemnou pohodu všem,
koho baví fyzika i její mladší sestra chemie.
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů a hornin? (1)
Zamysleli jste se někdy nad tím, odkud berou minerály a horniny svou barvu? Vysvětlení barvy minerálů se dá překvapivě vysvětlit dynamikou žáků ve školní třídě. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Proč nevidíme cizí civilizace - vysvětlení geologa (2)
Ze svých zkušeností s vývojem života na Zemi odhadujeme možnosti vývoje na cizích planetách. Jednotlivé specifikace planet z pohledu geologa. Kde se může život vyvíjet nejrychleji? (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Proč nevidíme cizí civilizace - vysvětlení geologa (1)
Když chceme posuzovat možnosti vývoje života na cizích planetách, můžeme se spolehnout jen na své zkušenosti ze Země. Jaké typy planet jsou nejvhodnější a na jakých planetách se může život vyvíjet jen pomalu? (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Jsou poškrábané teflonové pánve nebezpečné?
Mají se pánve, které mají teflonový povrch, vyhodit poté, co se poškrábaly? A proč se vlastně teflonový povrch tak lehce poškodí? (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Bludná planeta - první kandidát na osamělou planetu podobnou Zemi
Astronomové se věnují nejen exoplanetám v cizích planetárních systémech, ale také planetám, které jsou při své pouti vesmírem osamělé. Jak se dá nalézt temná bludná planeta? (délka blogu 4 min.)
Další články autora |
Nahá umělkyně za zvuků techna házela před dětmi hlínou. Už to řeší policie
Policie prošetřuje vystoupení, ke kterému došlo na Akademii výtvarných umění (AVU). Umělkyně a...
Stovky amerických obrněnců se v řádu dnů nepozorovaně přemístily do Česka
Několik set vozidel americké armády včetně obrněnců Bradley nebo transportérů M113 se objevilo ve...
Přes Česko přešly bouřky s krupobitím. Dálnici D1 pokrylo bahno a větve
Do Česka přišly přívalové deště, na některých místech padaly i kroupy. Hasiči hlásili desítky...
Německo je otřeseno. Přišel brutální útok na politika, pak následoval další
Na lídra kandidátky německé sociální demokracie (SPD) v Sasku do evropských voleb Matthiase Eckeho...
Vyváděla strašné věci. Zahradil označil Jourovou za nejhorší z eurokomisařů
Premium Když Česko vstoupilo 1. května do Evropské unie, byl tam matador ODS Jan Zahradil kooptován...
Z uprchlíka agentem. Šapošnikov sehrál při výbuchu ve Vrběticích klíčovou roli
Premium Jakou roli hrál ve výbuchu muničního skladu ve Vrběticích bývalý ruský voják Nikolaj Šapošnikov? O...
Rusko bombarduje civilní cíle a chlubí se tím. Nechutné, říkají Ukrajinci
Premium Záporoží (od zpravodajů iDNES.cz) Areál stavební firmy v Záporoží nacházející se jen dva kilometry od centra města zasáhla raketa...
Severní Makedonie zvolila novou prezidentku. Předchůdce uznal porážku
Severomakedonský prezident Stevo Pendarovski uznal porážku ve středečním druhém kole prezidentských...
Izrael otevřel přechod Kerem Šalom, pomoc se k civilistům přesto nedostává
Do Pásma Gazy ve středu přes klíčové hraniční přechody na jihu oblasti nepřicházela žádná...
Vyřešte nespavost svých dětí
Nespavost a problémy se spánkem se v různé míře objevují až u 30 % dětí. Mohou se projevovat častým buzením, problémy s usínáním, brzkým vstáváním...
- Počet článků 973
- Celková karma 19,93
- Průměrná čtenost 1324x