Fantastyczna podróż do M31, bo może i tam też są Grądy?

Pamiętacie może pewien mój wpis z kwietnia ubiegłego roku o drugich Grądach, Wszechświecie i takich tam dywagacjach astronomicznych? Dzisiaj, z okazji ferii i w pewnym sensie trwania "sezonu ogórkowego" coś dla gimnastyki, ... ale umysłu! Udamy się w fantastyczną podróż do tych drugich Grądów... położonych w Galaktyce Andromedy M31. Przecież to zaledwie 2,5 mln lat świetlnych od Drogi Mlecznej. W skali Wszechświata to pestka. Zaledwie mały kroczek.

Ale teraz już całkiem na poważnie! 

Skoro jakiś obiekt jest odległy od Ziemi o np. 2,5 mln lat świetlnych, to przecież nawet podróżując z prędkością bliską prędkości światła, będziemy lecieć ponad 2,5 mln lat. Jeśli nie można przekroczyć prędkości światła, to nigdy nie będziemy w stanie dolecieć dalej, w czasie życia jednego pokolenia załogi statku. Np. statek lecący z maksymalną prędkością przez 60 lat, pokona dystans maksymalnie 60 lat świetlnych i nigdy nie doleci dalej. Zatem jaki jest sens wylatywać w podróż, do pewnej, „na pewno istniejącej”, wspaniałej planety, z kopią naszej wsi Grądy, położonej gdzieś w Galaktyce Andromedy M31, w odległości 2,5 mln lat świetlnych od Ziemi, skoro pożyjemy najwyżej lat 100?

I teraz właśnie nastąpi nasze spotkanie z niektórymi elementami Szczególnej Teorii Względności Einsteina. Albowiem wg. niej powyższa myśl jest ... tak jakby błędna.

Zapewne niektórzy napotkali już gdzieś pojęcie "dylatacji czasu", czyli jego tajemniczego spowolnienia dla obiektów poruszających się. Znaczy to, że im obiekt szybciej się porusza, tym wolniej płynie "jego" czas. Zjawisko to jest bezpośrednią i udowodnioną konsekwencją wynikającą ze szczególnej teorii względności. Dlatego na przykład w satelitach do obsługi GPS wprowadza się odpowiednie poprawki na dylatację czasu. 

Zanim to wyjaśnię dokładniej, rozważmy hipotetyczny statek kosmiczny „DESTINY”, taki sam jaki pokazano w serialu telewizyjnym "Stargate Universe" na kanale SciFi, poruszający się z prędkością 50% prędkości światła. Załoga statku po podróży trwającej dla nich 10 lat, powróci na Ziemię i stwierdzi że minęło … zaledwie 11 i pół roku.

Okazuje się, że uzyskana różnica czasu zwiększa się wraz z prędkością statku. Spójrzmy na tabelę (symbol "c" oznacza prędkość światła 299.792.458 m/s ):

Prędkość statku     Dla załogi minęło  Na Ziemi minęło
50% c                                      10 lat  11,5 roku
60% c                                      10 lat  12,5 lat
70% c                                      10 lat  14 lat
80% c                                      10 lat  16,6 lat
90% c                                      10 lat  23 lata
95% c                                      10 lat  32 lata
99% c                                      10 lat  70 lat
99,99% c                                 10 lat  707 lat
99,999999% c                         10 lat  70 tysięcy lat
99,9999999999% c                 10 lat  7 milionów lat
99,999999999992%c 10 lat  2,5 milionów lat
99,99999999999999% c  10 lat  700 milionów lat

Okazuje się, że jeśli wyślemy statek „DESTINY” z misją dotarcia do planety, położonej 2,5 miliona lat świetlnych od Ziemi i nadamy statkowi prędkość 99,999999999992% c, to na Ziemi minie owszem 2,5 miliona lat... ALE NIE NA STATKU !  Na statku minie zaledwie 10 lat !!! Załoga statku kosmicznego, pokona tę monstrualną odległość w ciągu zaledwie 10 lat swojego życia. 

Ale jak to możliwe? W jaki sposób statek może pokonać 2,5 miliona lat świetlnych w ciągu 10 lat, skoro poruszał się WOLNIEJ niż światło?

Odpowiedzią na ten niezwykły paradoks, jest kolejna z konsekwencji Szczególnej Teorii Względności. Okazuje się, że nie tylko czas jest względny. Względne są także odległości. Im szybciej porusza się statek, tym bardziej skraca się odległość odcinka po którym się porusza. 

Oczywiście nie powoduje to żadnych fizycznych napięć w przestrzeni - skrócenie odległości obserwowane jest wyłącznie dla załogi statku. Skrócenie to, nazywa się skróceniem Lorentza.

Prędkość statku Dystans widziany z Ziemi  Dystans widziany przez załogę
99% c                              2,5 milionów lat świetlnych  352668,4 tys. lat świetlnych
99,99% c                         2,5 milionów lat świetlnych  35,3 tys. lat świetlnych
99,999999% c                 2,5 milionów lat świetlnych  353,5 lat świetlnych
99,9999999999% c         2,5 milionów lat świetlnych  3,53 roku świetlnego
99,999999999992%c  2,5 milionów lat świetlnych  0,99 roku świetlnego
99,99999999999999% c 2,5 milionów lat świetlnych  12,9 dni świetlnych

Jak widać, dzięki zjawisku relatywistycznego skrócenia odległości, problem znika. Załoga statku naprawdę przebędzie 2,5 miliona lat świetlnych, w ciągu zaledwie 10 lat swojego życia. Prędkość można podnosić dalej, uzyskując coraz wyższy procent prędkości światła. Okazuje się, że dzięki dylatacji czasu i skróceniu Lorentza, człowiek jest w stanie przebyć dowolny dystans we Wszechświecie, dolecieć w dowolnie odległe rejony, nie przekraczając prędkości światła, ani nie tracąc na to zbyt wiele cennego czasu. Problemem jest tylko i wyłącznie osiągnięcie prędkości jak najbardziej zbliżonej do prędkości światła - nie musimy jej przekraczać, aby dostać się w dowolne miejsce we Wszechświecie.

Wsiadając do statku i rozpędzając go do prędkości bardzo bliskiej prędkości światła, możemy dolecieć do bardzo odległej galaktyki w ciągu paru minut.

EPILOG
Konsekwencje:

Tak - ale co z tego, że "ONI" dolecą tam w 10 lat, skoro "MY TU NA ZIEMI" nigdy się ich nie doczekamy, bo u nas minie 2,5 miliona lat? Nigdy nie poznamy ich wspaniałych opowieści, nigdy nie dowiemy się co przeżyli i co widzieli. No właśnie... Nie dowiemy się, nie doczekamy się. Ale czy to znaczy, że nie powinniśmy tego robić? O ile wysyłanie w ten sposób misji badawczych nie jest specjalnie sensowne, gdyż z wynikami badań nie byłoby już gdzie wracać, o tyle można rozważyć podróże "w jedną stronę". Z naszej perspektywy, wysyłamy „DESTINY” wypełnioną ludźmi i sprzętem do zasiedlenia rajskiej planety z Grądami, żegnamy się z nimi, gdyż nigdy już ich nie zobaczymy. Kiedy dolecą na miejsce, życie na Ziemi może dawno już nie istnieć, nigdy też nie dowiemy się czy im się powiodło. Ale jednocześnie dla tych kolonistów, będzie to zaledwie 10-letnia podróż. 

Zróbmy mały eksperyment myślowy:

Wyobraźcie sobie teraz, że siedzicie w tym statku, lecicie z misją kolonizacyjną. Siedzicie w swojej kajucie i spoglądacie na zegarek. Wskazówka odmierza sekundę za sekundą - każde cyknięcie wskazówki, oznacza że na Ziemi minęły prawie … 3 dni. Przypominacie sobie ludzi, których pozostawiliście za sobą. Kiedy pójdziecie spać, zaśniecie z myślą, że gdy obudzicie się rano, wszyscy oni będą martwi. Ziemia będzie starsza o prawie 300 lat!

Czy to oznacza, że nie ma sensu wysyłać takich misji ? Wręcz przeciwnie, powinniśmy to robić, gdyż dzięki temu zapewnimy rasie ludzkiej przetrwanie i nieśmiertelność. Od czasu rozpoczęcia czytania tego wpisu (oczywiście ze zrozumieniem) upłynęło może z 10 minut. Ty siedzisz sobie w swojej kajucie, we wspomnianym statku kosmicznym a tymczasem na Ziemi ... upłynęło prawie 5 lat!

I czy to ma w ogóle sens?

W czasie takiej misji może się jednak okazać, że ludzkość którą zostawiliśmy za sobą, doleci na planetę z Grądami szybciej od nas. Albo - po upływie 1 doby od naszego startu, dogoni nas i powie że podrzuci nas szybciej swoim statkiem zaginającym czasoprzestrzeń... Czy powinniśmy być tym zaskoczeni? 

Wszak wiemy, że każda nasza godzina na statku to prawie 30 lat na Ziemi... A na Ziemi w tym czasie trwa normalny rozwój naukowy. W ZIEMSKIM TEMPIE. W ciągu 700 ziemskich lat (bo na DESTINY tylko 1 doby) ludzkość na Ziemi być może wynajdzie napęd czasoprzestrzenny i dogoni nas po kilkunastu minutach od naszego startu. A co może to nie jest możliwe? 

Uff... Chyba zacznę pisać opowiadania SF...

A może na Ziemi będzie już mieszkał ktoś inny…
A co będzie jak spotkamy … Obcych?

Zamieszczone fotografie pochodzą z:
http://forum.gateworld.net/

Źródła do tego wpisu:
http://atezy.blogspot.co.uk/
http://pl.wikipedia.org/
http://en.wikipedia.org/wiki/
http://www.astronomia.wortale.net/
http://fly-off-into-nasa.blogspot.co.uk/
http://nietuzinkowyblognaukowy.blogspot.co.uk/
http://astroparody.blogspot.com/