Kdy se dívat?Ve spolupráci s televizí Prima COOL vám přinášíme upoutávky na nejnovější řadu populárního amerického sitcomu The Big Bang Theory (Teorie velkého třesku). Díl 24 můžete sledovat 3. července ve 21:20 (český dabing), nebo 30 minut po půlnoci v originálním znění. |
Šestá série seriálu Big Bang Theory končí a jak se můžete přesvědčit v naší ukázce, hlavní událostí je tentokrát odjezd Leonarda na čtyřměsíční expedici na loď v Severním moři. Scénáristé ho tam posílají s "Hawkingovým týmem experimentátorů", aby pracovali na detekci tzv. Unruhova záření.
Některé okolnosti výpravy vypadají trochu podezřele, například účast "Hawkingova týmu". Laiky by to mohlo svádět k domněnce, že si slavní teoretičtí fyzici budují stálý tým experimentátorů, který by byl připravený vyzkoušet každou jeho teorii. V praxi je však schvalování a shánění financí na experimenty v podstatě věda sama o sobě, která vyžaduje nutnou dávku šikovnosti, kontaktů, času a také jistou dávku štěstí. Skutečnost je tedy složitější, než by se mohlo zdát z televize. Ale to asi nikoho nepřekvapí.
Nepokojné záření
Pokud vám úkol, za kterým Leonard vyráží, zní nepravděpodobně, nejste sami. I někteří námi oslovení fyzikové nevidí žádnou souvislost mezi hydrodynamickými rovnicemi a rovnicemi obecné teorie relativity. Ale někteří ano.
V řešeních popisujících chování tekutin, konkrétně ve známé Navier-Stokesově rovnici, hledají totiž někteří odborníci část receptu na vytvoření teorie, která by umožnila propojení různých fyzikálních teorií. I když mnohé problémy se už podařilo překonat, pořád například nedokážeme vysvětlit gravitaci v termínech fyziky jednotlivých částic, tedy kvantové fyziky. Máme tedy teorie, které dobře fungují "na svém písečku" (v rozměrech jednotlivých částic, či naopak černých děr), ale nepodařilo se je sjednotit. Fyzika musí nespojitě přeskakovat od jedné rovnice ke druhé podle toho, v jakém měřítku se právě pohybuje.
Navier-Stokesovy rovnice popisují vliv rychlosti, tlaku, teploty a hustoty na pohybující se kapalinu (ve třech rozměrech).
Problémů, které se musí vyřešit, je celá řada. A někteří fyzici skutečně doufají, že inspiraci pro ně by mohla poskytnout stará dobrá Navier-Stokesova rovnice, která popisuje proudění nestlačitelné tekutiny a byla odvozena už v první polovině 19. století. Podle nich by mohla pomoci při matematickém popisu geometrie prostoru například v blízkosti černých děr.
Za touto snahou stojí především příznivci tzv. strunové teorie, podle které je přínosnější vnímat částice nikoliv jako body, ale jakési do sebe svinuté objekty. O využití hydrodynamických rovnic v relativistické fyzice mluví například známý "strunař" Andrew Strominger. Jeho práce na toto téma najdete zde nebo zde (nejde o stejnou práci, ani přes hodně podobný název).
Strunová teorie je samozřejmě specialitou Sheldona Coopera, takže nemůže překvapit, že se v Big Bang Theory objeví právě fyzikální hypotéza založená na ní. Musíme ovšem také poznamenat, že jde o myšlenku velmi kontroverzní. Spory mezi zastánci jednotlivých možných řešení současného fyzikálního patu jsou (ve vědeckém smyslu) velmi ostré, a řada fyziků matematické řešení strunových teoretiků považuje od základu za pomýlené, včetně tohoto hydrodynamického intermezza.
Na moře ne
Na druhou stranu, i když spojení hydrodynamiky a relativistické fyziky není samo o sobě absurdní, výprava na Severní moře příliš smyslu nedává. Abychom byli přesní: Unruhovo záření, za kterým Leonard vyráží, není fyzikální chimérou, ale jeho existence není úplně jistá nebo prokázaná.
Má jít o záření, které "samovolně" vzniká, pokud se pohybujeme vysokými rychlostmi. Abychom to řekli zcela polopaticky: podle tohoto principu by měl zrychlující teploměr naměřit ve stejném prostředí vyšší teplotu než teploměr, který stojí.
Pozorovat ho s jistotou by ovšem mělo být možné pouze v extrémních podmínkách. A tím nemyslíme loď v Severním moři, ale například při velmi vysokých rychlostech ve smyslu rychlostí přesahujících rychlosti běžné tady na Zemi. (V rychlostech tedy řekněme vyšších než polovina rychlosti světla.)
Pro nás poněkud absurdní představa je pevně spjata s tím, že vakuum vlastně není prázdné. Obsahuje ve skutečností částice, které ovšem jsou ve stavu s nejnižší energií, což pro ně znamená, že neexistují. Označují se jako virtuální. Ale pokud se jim energie dostane, mohou náhle začít existovat jakoby "z ničeho". To se děje například v okolí černých děr, kde silné gravitační pole může virtuální částice "vykopnout" do reálných podob. Tento jev se označuje jako tzv. Hawkingovo záření. Ano, po Stevenu Hawkingovi, s jehož týmem má Leonard odjet.
Nebuďte jako PennyKdyž se v seriálu Teorie velkého třesku mluví o vědě, s námi víte, která bije. Ve spolupráci s televizi Prima COOL vám přinášíme upoutávky na nejnovější řadu populárního amerického sitcomu The Big Bang Theory (Teorie velkého třesku). V každé epizodě jsme pro vás vybrali jednu zajímavost z vědy nebo techniky a rozebrali ji jako skoro jako Sheldon Cooper... Bazinga! Přece jen, neomylnému géniovi samozřejmě konkurovat nemůžeme. Zatím došlo na: |
Unruhovo záření je Hawkingovu velmi podobné (někdy se dokonce mluví o Unruhově-Hawkingově záření). V teorii relativity totiž platí, že zrychlení působí stejně jako gravitace, a tak zrychlující se předmět také probouzí neexistují částice k životu podobně jako gravitace černé díry (více v našem předchozím článku o holografickém principu).
Například jedna práce z roku 2007 (zde) navrhovala, že Unruhovo záření (a další jevy spojené se vznikem virtuálních částic ve vakuu) je nepřímo odpovědné za podivné a nečekané změny v rychlosti kosmických sond. Třeba sondy Gallileo, která na pohled z neznámého důvodu zrychlila o několik milimetrů za sekundu. I další podobná pozorování, označována jako tzv. anomálie Pioneer byly podobně malé.
Jak se ovšem ukazuje po důkladnějších analýzách, nakonec v tomto konkrétním případě žádné záhadné kosmické vlivy roli nehrály a v podstatě šlo spíše jen o chybu ve výpočtech tady na Zemi, protože jsme zřejmě podcenili vliv vyzařování tepla z povrchu sondy. To je sice za běžných podmínek zcela zanedbatelná síla, ale u sond přece jen slabě měřitelná (dotyčná práce je dostupná odsud).
Abychom se Unruhova záření skutečně mohli dočkat, budeme muset zřejmě sáhnout po jiných pomůckách. Například se uvažuje, že by bylo možné ho naměřit za vhodných podmínek při ozáření mraku elektronů silným laserovým pulsem. Elektromagnetické pole laseru by mohlo urychlit elektrony natolik, že bude možné pozorovat přebytek záření, které se pak bude možné přičíst na vrub tomuto záhadnému záření.
Ale kvůli tomu není třeba jezdit na moře. Zapotřebí je naopak jen velmi dobrá laboratoř. Ale to by se zřejmě nehodilo do scénáře. Stejně jako na konci druhé série, i nyní je potřeba Leonarda a Penny rozdělit, aby se diváci měli přes léto na co těšit.
