Objevil Einsteinovu teorii relativity už Platón?

24. 02. 2019 18:40:42
Určité znáte Platónovu jeskyni, tuto metaforu, v níž upoutaní lidé vidí jen stíny předmětů a tyto stíny považují za realitu. V této alegorii jsou reálné předměty za lidmi a protože jsou lidé připoutání, oni pravou realitu nevidí.

Platónova jeskyně je ale v jistém směru dosti přesná analogie Minkowského prostoročasu, tedy čtyřrozměrného modelu speciální teorie relativity, který v roce 1908 představil světu Einsteinův učitel matematiky Hermann Minkowski ve své památné přednášce. V ní ukázal, že efekty speciální teorie relativity jsou dány tím, že my v našem 3D prostoru vidíme pouze "stíny", projekce toho, co se skutečně odehrává ve 4D prostoru, který Minkowski nazval prostoročasem, a který lze chápat jako hlubší (pravou?) realitu.

Minkowski řekl doslova: „Prostor sám a čas jsou napříště odsouzeny ke zmizení do pouhých stínů, a pouze spojení obou si zachová skutečně nezávislou existenci.“ A podezírám ho, že výslovně přitom myslel právě na Platónovu jeskyni.

Platónova analogie je v jistém směru neuvěřitelně přesná, když ji porovnáváme se čtyřrozměrným modelem speciální teorie relativity. V Platónově jeskyni vrhají 3D předměty 2D stíny a jen tyto 2D stíny mohou lidé vidět. (Stín je jen jeden druh projekce.) U speciální teorie relativity je zkrácené 3D těleso jen projekcí tělesa ve 4D. V obou případech tedy shodně nevidíme jednu existující dimenzi. Námi vnímaná (povrchní) skutečnost je o jednu dimenzi chudší než hlubší realita, která je reálnější než ta naše obvyklá. Když se nějaký plochý předmět nebo tyč natočí v Platónově jeskyni tak, že není rovnoběžná se stěnou jeskyně, její stín se pochopitelně zkrátí, což je velmi známá skutečnost, viz obrázek níže.

Jenže to je přesně totéž, co se děje ve speciální teorii relativity. Když se tyč začne pohybovat nějakou rychlostí, vykloní se do 4.dimenze (času) a její projekce do našeho prostoru se tudíž zkrátí, čemuž se říká kontrakce délky. I v tomto případě se dá zkrácená délka vzniklá projekcí spočítat prostou Pythagorovou větou nebo pomocí cosinu úhlu vyklonění, stejně jako v případě stínu v Platónově jeskyni nebo stínu v našem každodenním životě.

Další shoda je v tom, že v obou případech je nějakým "mechanismem" omezeno vidění pozorovatele o jednu dimenzi. V případě Platonovy jeskyně jsou lidé uvázání tak, že vidí jen ony 2D stíny a nemohou se otočit a spatřit 3D tělesa. V případě speciální teorie relativity není moc jasné, jaký mechanismus omezuje naše vnímání na 3D prostor, když ve skutečnosti existují objekty a děje ve 4D prostoročasu. Nicméně je nepochybné, že čtyřrozměrně nevidíme, a je na dalším vědeckém zkoumání najít mechanismus tohoto našeho senzorického 3D vězení.

Platón samozřejmě teorii relativity neznal, ale ona shoda mezi jeho jeskyní a Minkowského prostoročasem je zarážející, i když je jen částečná a netýká se času. U času je promítání jiné. Dilatace času se neděje analogicky jako zkracování stínů na stěně, ale podobně jako prodlužování večerních stínů u objektů, které jsou kolmé na povrch Země. Projekce STR je tedy složitější a dvojí současně. Ale i večerní stíny a dilataci času zvládneme zmíněnou Pythagorovou větou, jen promítaná časová vzdálenost není přeponou trojúhelníku, ale odvěsnou, protože promítací "plocha" není kolmá na směr projekce.

Poznamenejme nakonec, že Albert Einstein nechápal v roce 1905, když speciální teorii relativity zformuloval, že jde o čtyřrozměrnou záležitost, a dokonce byl 4D modelem svého učitele matematiky zaskočen a prohlásil, že teorii relativity už nerozumí ani on sám, když se z Minkowského přednáškou seznámil. Ale nakonec jen díky tomuto 4D pojetí byl Albert nakonec schopen zformulovat své mistrovské dílo, obecnou teorii relativity.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

P.S.: Chcete-li za chvilku pochopit jádro speciální teorie relativity, přečtěte si blog Pochopte základní ideu Einsteinovy teorie relativity za pár minut.
- Chcete-li názorně pochopit, proč je rychlost světla pro každého pozorovatele vždy stejná, koukněte se na obrázky v blogu Proč je rychlost světla stále neměnná - relativita snadno a názorně...
- Chcete-li pochopit smysl rovnice E=mc2, zkuste to tady: Co skutečně znamená rovnice E=mc^2.
- A chcete-li mít názornou představu 4.dimenze, tak shlédněte animaci zde: Pochopte čtyřrozměrný prostor za pár minut.

Autor: Jan Fikáček | neděle 24.2.2019 18:40 | karma článku: 44.39 | přečteno: 2773x

Další články blogera

Jan Fikáček

Padá pírko stejně rychle jako kus železa? Jak kde.

Když současně pustíme železnou kouli a pírko, dopadne koule dříve. Jeden nádherný a přímo geniálně prostý pokus odlišuje dva faktory, které tady působí. A může si jej vyzkoušet každý. Stačí mít doma dva skládací deštníky.

7.10.2019 v 9:07 | Karma článku: 33.85 | Přečteno: 1268 | Diskuse

Jan Fikáček

Proč v matematice nekonečno existuje a v realitě nikoliv

Vyjde-li v nějaké fyzikální rovnici nekonečno, a​ť už jsou to nekonečně malé rozměry, nekonečné síly nebo cokoliv jiného, fyzici ví, že tam dotyčná rovnice už neplatí. V realitě nekonečno zřejmě neexistuje. Ale co v matematice?

1.10.2019 v 9:08 | Karma článku: 40.52 | Přečteno: 2160 | Diskuse

Jan Fikáček

Kam směřuje(me) čas?

Chceme-li znázornit běh času, časovou osu, jak to uděláme? Většina lidí nakreslí šipku zleva doprava, jiní ale znázorní běh času opačně, někteří šipkou shora dolů. Zní to dost tajemně, ale má to poměrně velmi logický důvod.

23.9.2019 v 9:03 | Karma článku: 40.40 | Přečteno: 1954 | Diskuse

Jan Fikáček

Nevědecké pohádky moderní vědy I - nekonečno

Fyzika se dostává extrémně daleko od našeho přirozeného světa, a tím se ocitá v oblasti záhad, které je hodně těžké pochopit. Nejednou si s nimi neporadí i ti největší géniové. Pak je ale velmi důležité vyloučit prosté chyby.

16.9.2019 v 9:07 | Karma článku: 41.78 | Přečteno: 2259 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Mýty kolem jaderné energetiky - problémy s jódem

V dalším díle seriálu “mýtů” se budu zabývat jódovými tabletami. Podle aktivistů jich není dost nebo nejsou uloženy tam, kde by být měly. Je to zbytečná panika? A jsou takové tablety vůbec potřeba? (délka blogu 5 min.)

14.10.2019 v 8:00 | Karma článku: 20.40 | Přečteno: 288 | Diskuse

Ladislav Jílek

Omyl nebo falzifikace? Olga Lepešinská

Vzpomínám si, že někdy v padesátých létech nám učitelka ve škole při hodině biologie říkala, že v Sovětském svazu se prý podařilo vyrobit živou hmotu.

13.10.2019 v 17:31 | Karma článku: 19.09 | Přečteno: 447 | Diskuse

Libor Čermák

Může mít prastarý symbol H archeoastronautický původ?

Zarazilo vás někdy, že v dávnověkých památkách se často objevuje symbol písmene "H"? Všiml jsem si totiž jistou souvislost s moderní kosmonautikou. Mohlo tady něco takového být už před tisíci lety?

13.10.2019 v 7:29 | Karma článku: 15.38 | Přečteno: 389 |

Dana Tenzler

Zdá se nám to, nebo vane vítr opravdu nejčastěji ze západu?

Proč se vyplatí chránit jednu stěnu domu před deštěm víc, než ty ostatní? Na vině je... jako tak často... fyzika. (délka blogu 5 min.)

10.10.2019 v 8:00 | Karma článku: 27.77 | Přečteno: 744 | Diskuse

Jan Řeháček

Matykání: vítejte ve varieté

Vektorové prostory jsou pro vybudování pojmu dimenze optimálním prostředím, ale mají jednu nevýhodu. Zdaleka ne vše kolem nás je "rovné". Aby mohli matematici propašovat dimenzi do zakřivených prostranství, vymysleli si "varietu".

9.10.2019 v 9:09 | Karma článku: 16.07 | Přečteno: 363 | Diskuse
Počet článků 155 Celková karma 41.28 Průměrná čtenost 2632

Vystudoval chemii, kybernetiku a teorii systémů (interdisciplinární studia) a považuje se za obecně uvažujícího člověka někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze (a v té době odmítal tituly jako Doc. nebo CSc.). Nyní PhD student filosofie teoretické fyziky. Pracoval jako evropský expert pro "Future and Emerging Technologies". V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČRVíce informací zde.

Chcete-li sledovat diskuse v jeho skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jan@fikacek.cz
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. :-) Autor má zde uváděné základní myšlenky většinou propracované do hloubky, do blogu pro veřejnost však není vhodné uvádět příliš složité formulace. Autora ale baví komunikovat s veřejností, proto tato forma s někdy expresivním vyjadřováním, přehnané nadpisy, které k popularizaci asi patří. Některé blogy jsou však čistá věda, ba dokonce mainstream, některé (asi většina) jsou kritické úvahy snažící se formulovat nové nápady, některé jsou opravdu jen sci-fi nebo spíše sci-sci-fi.

P.S.: Komentáře, které budou řešit autora, ne (jen) obsah blogu, budou bez varování smazány. :-) 

Najdete na iDNES.cz