top of page

CO BY KDYBYchom viděli místo viditelného spektra gravitační sílu?

Aktualizováno: 12. 3.

Bylo by nám to k něčemu, případně v jakém případě by vlastnost vidět místo viditelného spektra gravitační sílu mohla být užitečná?


Schopnost vidět gravitační sílu znamená být schopen vnímat, neboli detekovat očima, či jiným orgánem, gravitační vlny či jednotlivé kvanta těchto vln, které nazýváme gravitony. Zatímco jednotlivá kvanta elektromagnetických vln - známé jako fotony - detekujeme snadno pomocí tzv. fotonásobičů, gravitony se nám doposud zachytit nepodařilo.           

 

Naproti tomu gravitační vlny jsou dnes již dobře prokázaný fenomén, který byl přímo detekován v roce 2015 v americké observatoři LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). 

 

Tento objev demonstroval, že gravitační síly jsou tzv. lokální fenomén. Jinými slovy, existence gravitačních vln nám říká, že změna gravitační síly se neprojeví okamžitě, ale že informace o této změně cestuje rychlostí světla. 

 

V tomto duchu je elektromagnetická vlna podobná. Její existence nás informuje o změně elektromagnetického pole. Člověka většinou změna elektromagnetického pole příliš nezajímá, ale spíše jej zajímá objekt, který tuto změnu vyvolal, neboli objekt od kterého se světelný paprsek odrazil, čímž prozradil svou polohu (třeba predátor, či jablko). 

 

Hlavní rozdíl v mechanizmu vidění gravitačních vln od elektromagnetických vln by byl v tom, že pro gravitační vlny je vše téměř dokonale průsvitné a nemají příliš chuť se od něčeho odrazit. Gravitační vlna vám bez větších problémů pronikne jakýmkoliv materiálem, aniž by s ním příliš interagovala - jen jej mírně namasíruje. Typická gravitační vlna, která přichází z vesmíru dokáže na krátký okamžik prodloužit a následně zkrátit kilometrový objekt o délku zlomku jádra atomu. Proto je tak těžké tyto vlny zaznamenat.  

 

Je to dáno nejen tím, že gravitační síla je mnohonásobně slabší než síla elektromagnetická, ale také tím, že vlnové délky typických gravitačních vln se kterými se setkáváme v přírodě jsou mnohonásobně delší než je vlnová délka viditelného světla. Tedy veškerý materiál ve vesmíru je pro gravitační vlny téměř dokonale průhledný. Můžeme si to představit tak, jako kdyby vše kolem nás bylo vyrobeno s téměř dokonale čistého skla a pouze extrémně husté materiály, jako je například neutronová hvězda, by nám přišla jako sklo kouřové. Na druhou stranu, černé díry by se nám jevili jako dokonale černé (gravitační vlnu pohltí) a mohli by tedy svou polohu našemu gravitačnímu zraku teoreticky prozradit.  

 

Uveďme si nějaký konkrétní příklad: Řekněme, že stojíme před železným traktorem do kterého někdo tluče kladivem. Díky těmto nárazům se traktor mírně chvěje (mi tomu říkáme zvuk či kravál) a pohybuje sem tam a zpět. Z Newtonova gravitačního zákona víme, že traktor na nás působí nepatrnou gravitační silou v závislosti na hmotnosti traktoru M a vzdálenosti r:




kde G je Newtonova gravitační konstanta a m je naše hmotnost. Ze vzorečku však vidíme, že jelikož se traktor chvěje,  tato síla se v čase periodicky mění. 

 

Pokud bude kapota traktoru řinčet frekvencí řekněme f=2000 Hz (docela vysoký nepříjemný tón) dostaneme, že vlnová délka takto generovaných gravitačních vln je



 

To znamená, že pokud bychom byli schopni takovou vlnu detekovat, předala by nám informaci, že se před námi s přesností plus mínus 100 km nachází objekt, který se třese s jistou amplitudou (ta by odpovídalo jasnosti vjemu) a o jisté barvě (ta by odpovídala frekvenci 2000 Hz). Směr i vzdálenost bychom odhadli takto špatně proto, že vlnová délka těchto vln představuje naši rozlišovací schopnost. Gravitační vidění je tedy nejspíš lépe připodobnit tomu jakým způsobem "vidí" netopýr pomocí zvuku, neboť i zvukové vlny mají mnohem větší vlnovou délku než světlo.

 

Proto je k určování polohy a směru objektů lepší používat vlnění s vyšší frekvencí. Kupříkladu frekvence viditelného světla je: řádově 100 000 000 000 000 Hz. Proto je zrak dobrým nástrojem na určování směru a vzdálenosti a je limitován spíše konstrukcí a vzdáleností očí od sebe než vlnovou délkou fotonů se kterýma interaguje.  

 

Další drobný rozdíl při vidění gravitace od světla by spočíval v tom, že gravitační vlny jsou kvadrupólové zatímco světelné vlny jsou dipólové, což je jen odborně řečeno, že pro gravitaci neexistuje plus a mínus náboj jak tomu je v případě elektromagnetismu. V praxi to znamená, že gravitační vlny jsou méně ochotné vznikat. Kupříkladu dokonalá koule, která mění svůj poloměr jakkoliv divoce gravitační vlny negeneruje. Teprve až když se chvěje tak, že mění i svůj tvar z dokonalé koule na něco jiného, třeba vejce, začne vlny generovat. Je těžké si představit jak by tento drobný detail ovlivnit naše vnímání okolí pomocí gravitace, ale myslím si, že trochu ano. 

  

Další problém s viděním gravitonů spočívá v tom, že v našem okolí se žádné významné zdroje gravitačních vln nenacházejí (není tu něco jako Slunce). Objekty, které nejvíce vysílají gravitační vlny, jsou dvě černé díry které se zrovna sráží. Pokud bychom si však představovali, že náš gravitační zrak je extrémně citlivý, pak bychom jím nejspíše viděli, že jsme obklopeni téměř dokonalou gravitační tmou a občas spatřili jemné záblesky probíhajících zemětřesení v hlubinách naší planety a také silnější, ale krátkodobé záblesky přicházející z vesmírných kolizí černých děr. 

 

Gravitační vidění jako takové by tedy nejspíše bylo pro člověka dokonale k ničemu. Na druhou stranu, schopnost měřit gravitační vlny je z vědeckého hlediska nedocenitelná, právě proto, že tyto vlny prochází čímkoliv velmi dobře a mohou nás tedy informovat o struktuře neutronových hvězd či počátku vesmíru.  


vidění gravitační síly podle AI
Jak to celé vidí AI


200 zobrazení0 komentářů

Nejnovější příspěvky

Zobrazit vše

Comments


bottom of page