1. PRINCIP ANAXIOMATIZACE Od vzniku Einsteinovy teorie Relativity uplynulo již více než století, takže je nejvyšší čas udělat v ní další vývojový krok : ještě více ji zobecnit a "hyperrelativizovat". Kvůli širšímu rozhledu je třeba se zbavit všech omezujících faktorů, apriorních axiomů : provést neklasickou Anaxiomatizaci . V následujícím století matematik Gödel pak ještě dokázal, že každý axiomatizovaný výrokový systém je nutně neúplný a nerozhodnutelný, t.j. chybí v něm některé pravdivé výroky (věty, teze) a naopak obsahuje výroky, o jejichž pravdivosti nemůže rozhodnout. Tím exaktně potvrdil intuitivní názor o omezujícím vlivu axiomů v matematice - a postulátů i dogmat všude v lidském poznání .
Na počátku 20.století Einstein odmítl Newtonovské axiomy o absolutnosti prostoru a času (klasickým fyzikům zdánlivě naprosto přirozené a nezpochybnitelně pravdivé), čímž dospěl k Teorii Relativity (Speciální). Později odmítl ještě i předpoklad o inerciálnosti vztažných systémů, takže mohl vypracovat Obecnou teorii relativity - což je další podstatný pokrok poznání světa . Omezující postulát limitní rychlosti světla c = 299 792 456 m/s totiž budí podezření, že Einsteinova teorie není ještě úplně nejobecnější (tento axiom vyvolává Gödelovskou neúplnost). A to vede k nekonformní otázce : Lze dosáhnouti dalšího pokroku fyziky odmítnutím axiomu Konstantní světelné rychlosti - přece její absolutnost narušuje konzistenci a obecnost Relativity (jejímž je protimluvem) ? Pro náš účel je zvláště důležitá Anaxiomatizace v geometrii . Už v 19.století s ní začali Riemann, Lobačevskij, Bolyai a další . Ukázalo se, že Eukleidovská geometrie, do té doby považovaná za jediný možný popis světa, nemá všeobecnou platnost. Potíže s 5. Eukleidovým axiomem ukázaly její neúplnost ; prostor nemusí býti pouze klasicky rovný (plochý) - nýbrž také zakřivený : Riemannovsky kladně nebo Lobačevsky záporně. 2. 3 ZAKŘIVENÉ PROSTORY Trojrozměrný křivý prostor však nelze nakreslit ani si jen představit, poněvadž naše myšlení a představivost se vyvinuly v nezakřiveném plochém světě pod vládou Eukleidovy geometrie : Zde jsou přímky rovné, úhly v trojúhelnících mají součet 180° a obvod o každého kruhu je 2π násobkem jeho poloměru r . Daným bodem A lze vést právě jednu rovnoběžku q k zadané přímce p (toť 5. Eukleidův postulát).
Takové zakřivení má povrch koule, a proto se této geometrii taky říká sférická . Obrázek 2.: Riemannovská geometrie na kouli (s kladnou křivostí) : Tyto podivuhodné vlastnosti má povrch hyperboloidu - proto se Lobačevská geometrie nazývá též hyperbolická . Obrázek 3.: Lobačevská geometrie na hyperboloidu (záporné zakřivení) : Skutečný prostor je trojrozměrný a Vesmír, kde žijeme, má navíc ještě i čtvrtou dimenzi : čas . Speciální teorie Relativity objevila, že náš svět je ve čtyřrozměrném časoprostoru a Obecná teorie Relativity pak dospěla k poznání, že může být i zakřivený. Čtyřrozměrnou křivost lze pochopit z analogie s dvourozměrnou ; a taktéž může být kladná, nulová (bez zakřivení) či záporná. V případě absence hmoty a nepřítomnosti gravitačního pole (v čistém vakuu) je časoprostor nezakřivený (plochý) a platí v něm normální Eukleidova geometrie. (Ta je skoro přesná i ve slabých gravitačních polích, jaká jsou běžná všude kolem nás.) 3. EXTENZE HYPERBOLICKÉHO ČASOPROSTORU Podle Obecné teorie Relativity hmotná tělesa kolem sebe zakřivují časoprostor kladně, takže v něm už neplatí geometrie Eukleidova, nýbrž Riemannova. A naopak kladné zakřivení časoprostoru se fyzikálně projevuje jakožto gravitační pole . Pak nabývá platnosti sférická geometrie Riemannova a metrika dostává nezvyklé vlastnosti, jak znázorněno na Obrázku 2. Dochází ke kontrakci (smrštění) prostoru a navíc je ovlivněn i čtvrtý rozměr : čas se zpomaluje (dilatuje). V zakřiveném prostoru se světelné paprsky nepohybují po přímkách, ale jsou nuceny taktéž se zakřivit. Gravitační pole veliké hmoty (například Slunce) způsobuje ohyb světla . Pozorování tohoto jevu při zatmění Slunce roku 1919 bylo jedním z důkazů správnosti Obecné teorie Relativity. Tenzorové vyjádření gravitačního pole v Einsteinových rovnicích pak znamená, že přitažlivá gravitace vlastně představuje jakési kladné napětí, smršťující tenzi časoprostoru, která koncentruje, fokusuje světočáry . A vzhledem k symetrii přírody (všechno má i svůj opak) lze očekávat i existenci napětí opačného, záporného : expandující tenzi, extenzi časoprostoru, která dissipuje, rozptyluje světočáry. Odpovídá opačnému (zápornému) hyperbolickému zakřivení časoprostoru a vyvolává i opačné fyzikální efekty : dilataci (rozepnutí) prostoru a kontrakci (urychlení) času.
Mohli bychom ji nazvati třeba antigravitace - avšak jejím zdrojem nejsou nějaká tělesa se "zápornou" hmotou, nýbrž samotný prázdný hyperbolicky zakřivený prostor . Dochází tu ke čtyřrozměrné extenzi relativistického prostoročasu : nikoli k pouhé expanzi, rozpínání prostoru, nýbrž i k urychlování času. Proto bude vhodnější název Extenze Hyperbolického ProstoroČasu (zkr. EhyP).
Odkud by však ta neklasická EhyP mohla pocházet ? Přece hmota (i antihmota) je zdrojem gravitace ekvivalentní kladné křivosti časoprostoru a v prázdnotě (vakuu) je zakřivení nulové. Einstein zprvu ve svých rovnicích počítal s t.zv. Kosmologickou konstantou Λ (Lambda), která představovala odpudivé vlastnosti prázdného časoprostoru, působící proti gravitaci (aby se Vesmír nezhroutil). Ta by mohla popisovat záporné zakřivení časoprostoru, odpovídající té hyperbolické Lobačevské geometrii . (Později však od Kosmologické konstanty ustoupil.) 4. RELATIVISTICKÝ HYPER-ROTÁTOR HYR Reálnou možnost negativně zakřiveného časoprostoru znázorňuje následujícím model :
Představme si kotouč z nedeformovatelného materiálu zanedbatelné hmotnosti, který roztočíme tak, aby se jeho obvod pohyboval téměř rychlostí světla. Pak se tam budou projevovat efekty Speciální teorie relativity : kontrakce (zkrácení) délek a dilatace (zpomalení) času . Hypotetický pozorovatel na kotouči pak zjistí, že tam vlivem relativisticky rychlé rotace už neplatí normální Eukleidovská geometrie :
Když vezme tuhé decimetrové měřítko a přiloží je na obvod rotujícího kotouče (levá strana obrázku), tak se relativisticky zkrátí (b), poněvadž se pohybuje téměř rychlostí světla. Aby pozorovatel změřil obvod rotujícího kotouče, musí takto zkrácené měřidlo přiložit vícekrát, než kdyby kotouč stál (v tom případě by se měřítko nezkrátilo) a proto naměří více decimetrů. Podobně když pozorovatel sleduje dráhy světelných paprsků blízko obvodu rotujícího kotouče (na pravém obrázku), tak zjistí, že se nepohybují po přímkách, nýbrž jsou konkávně zakřiveny vlivem relativistických efektů : Blíže u obvodu jsou vzdálenosti mezi vlnoplochami světla kontrahovány , takže vlna se ohýbá k obvodu rotátoru. A také se směrem k obvodu zpomaluje čas, takže vlnoplochy tam mají menší rychlost a proto se elektromagnetické vlny tím směrem ohýbají . [Lépe je to vysvětleno u následujících Obrázků 5. a 6. v příští kapitole.] Při srovnání kotouče napravo s výše uvedeným Obr. 3. ve 2. kapitole pak pozorovateli nezbude než konstatovat, že na takovém "kolotoči" panuje Lobačevská geometrie. Relativisticky "hyperrychlá" rotace takto prostor zakřivuje hyperbolicky ; proto ji nazvěme Hyper-Rotace a takový relativistický "kolotoč" pak Hyper-Rotátor (= HyR).
Hodiny pozorovatele blízko obvodu jdou pomaleji důsledkem dilatace času tamní relativistickou rychlostí - takže jemu naopak připadá, že vnější čas (a čas ve středu kotouče) se zrychlil (toť relativita současnosti). Tudíž tam dochází i k relativní kontrakci času ; což všechno svědčí o Extenzi Hyperbolického ProstoroČasu ; jak byla definována ve 3. kapitole.
Nejsou však tyto jevy pouhým zdáním pozorovatele na rotátoru ? Ostatně Hyper-Rotátor by bylo možno uzavřít ze všech stran (jako některé typy kolotočů), takže by pozorovatel ani nemusel vědět, že se točí - a přece by popisované jevy zaregistroval. Tu by bylo možné libovolně zmenšit při dostatečně malé frekvenci otáčení . Představme si například fantastický rotátor o poloměru milion světelných let, který by se otočil dokola jedenkrát za 6,283 milionu let. Jeho úhlová rychlost rotace by byla nepatrná a takřka nezjistitelná (biliontina rad/sec) a odstředivá síla zanedbatelná (miliardkrát menší než pozemská přitažlivost). Pozorovatel na tom hypotetickém obřím Hyper-Rotátoru, kde je zanedbatelná klasická odstředivá síla, by vnímal jenom ten relativistický příspěvek EhyP, který nevyvolává nic hmotného (neboť by se nezměnil, i kdyby ten HyR byl uvnitř úplně prázdný - tvořený pouhým prstencem). Usoudil by tedy, že zdrojem té Hyperbolické Extenze není nic materiálního, nýbrž pouhá prázdnota uvnitř toho relativistického kolotoče, ve které je Lobačevská hyperbolická geometrie - jak zjistil svými měřítky a hodinami - neboli samotný záporně zakřivený časoprostor.
Nezbude mu tedy než uznat, že se jedná o skutečnou EhyP, jak byla definována ve 3. kapitole . A její příčinou je výhradně ta relativistická rotace Hyper-Rotátoru.
5. OVLIVNĚNÍ PŘITAŽLIVOSTI
Levý obrázek ukazuje průchod světelných paprsků (znázorněných červenými šipkami) relativisticky rotujícím HyRem (kdyby například byl průhledný - kdyby byl neprůhledný, mohly by se použíti třeba Rentgenovy paprsky). Jeho obvod dosahuje téměř rychlosti světla, takže tam dochází k efektům Speciální teorie Relativity :
Výsledkem je, že paprsky jsou hyperrotací zakřivovány hyperbolicky směrem od středu otáčení a vystupují z HyRu rozbíhavě, divergentně , i když tam původně vstupovaly rovnoběžně.
Nezpůsobuje to však nějaká odstředivá síla, je to výhradně relativistický efekt vyvolaný zkřivením časoprostoru díky subsvětelné rychlosti okraje rotátoru . Ze symetrie také vyplývá, že toto divergentní působení nezávisí na směru paprsků - takže je analogické působení gravitace, která je také všesměrová (arci opačná, konvergující).
Hyperrotace vyvolává opačný efekt než je známé parabolické zakřivení světla způsobené silným gravitačním polem těžkého tělesa T na pravém obrázku. Obrázek 6.: Axiální zakřivení - divergentní (vlevo) a konvergentní (vpravo) :
Na tomto obrázku dále vidíme, že k hyperbolickému zakřivování dochází i když paprsky Hyper-Rotátorem procházejí ve směru jeho rotační osy (musí ovšem být HyR dosti tlustý, válcový). U pláště válce rotujícího relativistickou rychlostí dochází ke zpomalování času a smršťování prostoru, čímž se také vlnoplochy tam zpomalují a zhušťují, což vede k ohýbání paprsků směrem ven . Ohnutí je v tomto případě závislé i na tloušťce HyRu, protože čím delší dráhu urazí světlo (či jiné částice) v oblasti časoprostoru deformované hyperrotací, tím více se také odchýlí od původního přímého směru. Jistě by nedalo moc práce ukázat, že k popsaným efektům dochází i při jiných směrech dopadajícího světla (při vhodném tvaru rotátoru) a také, když paprsky jdou opačně, t.j. zespodu . Tedy to divergentní působení HyRu nezávisí na směru - takže je analogické působení gravitace, která je také všesměrová (arci opačná, konvergující).
Zvláště podstatná je skutečnost, že uvedené jevy platí nejen pro světlo a fotony, ale pro jakékoliv částice a hmotné objekty .
Každá částice totiž má zároveň i vlastnosti vlny (de Broglie), jak dokládá Kvantová Mechanika. A tyto duální částicové vlny a vlnoplochy podléhají stejným relativistickým efektům, jako vlny a vlnoplochy světelné (poněvadž Teorie Relativity je univerzální) a platí pro ně také výše uvedené úvahy.
Zakřivené červené linie na uvedených obrázcích tedy představují nejenom dráhy světelných částic fotonů, nýbrž částic libovolných a vlastně jakýchkoliv těles (neboť veškerá hmota se skládá z elementárních částic s duálními de Broglieovými vlnami) ; ve čtyřrozměrném náhledu to jsou jejich světočáry - což platí i pro nehybná tělesa.
To se týká i siločar gravitačního pole resp. hypotetických gravitonů : siločáry dissipují a "zřeďují" se, dráhy gravitonů divergují a rozptylují se - tudíž gravitace slábne . Na materiálovém složení zde vůbec nezáleží poněvadž se nejedná o nějaké speciální interakce s látkou těles či Hyper-Rotátoru (jako třeba u zakřivení světelných paprsků vlivem různého indexu lomu), ale o relativistickou časovou dilataci a prostorovou kontrakci, což působí univerzálně na vše.
Obrázky tak jasně ukazují, že HyR působí opačně nežli gravitující hmota T . Zatímco ta světočáry (čtyřrozměrně) a siločáry (trojrozměrně) koncentruje, časoprostor kolem sebe smršťuje a vyvolává přitahování - Hyper-Rotátor naopak světočáry (a siločáry) dissipuje, časoprostor roztahuje a vyvolává odpuzování . A to silně závisí na rychlosti jeho rotace : takže jím bude možné ovládat přitažlivost.
Hmotná tělesa kolem sebe vytvářejí gravitační pole ; HyR naopak gravitační pole dissipuje, rozptyluje, zřeďuje, zeslabuje .
Následující Obrázek 7. ukazuje, kterak Hyper-Rotátor (na pravé straně) oslabuje zemskou přitažlivost. Její gravitační siločáry znázorňují červené linie. Na levě straně obrázku (bez HyRu) všechny "zasahují" přitahované těleso T . Na pravé straně HyR zakřivuje všechny světočáry (tedy i gravitační siločáry) hyperbolicky a dissipuje je, takže se "zředí" a některé odchýlí mimo T . Těleso pak zasahuje méně gravitačních siločar, tudíž i síla přitažlivosti se zmenší : Obrázek 7.: Dissipace gravitace : .
6. FORMULE EXTENZE Při velmi vysoké rychlosti Hyper-Rotátoru se na jeho okraji kromě klasické odstředivé síly objevuje ještě další vliv, který má čistě relativistický původ :
A (m/s2) je skalární intenzita Extenze Hyperbolického ProstoroČasu, vytvářené Hyper-Rotátorem. Má stejný rozměr zrychlení jako intenzita gravitačního pole, vytvářeného hmotnými tělesy (jsouc jeho negací). Ve vzorci (V.) ta první konstanta (2π)4 upozorňuje na jeho geometrickou povahu, poněvadž Ludolfovo číslo π je nezbytnou součástí všech geometrických vztahů. Ve výsledném vzorci (V.) pak ten poslední relativistický činitel (B1) poukazuje na fakt, že A podstatně narůstá nejen při extrémní velikosti rotátoru r nebo malosti jeho rotační periody T.
(Analogicky v Obecné teorii Relativity dosahuje gravitační síla F extrémní velikosti nejenom pro nekonečně velkou přitažlivou hmotu M nebo nulovou vzdálenost d, jak plyne z klasického Newtonova zákona : (B4). Ale i tehdy, když platí (B5), t. j. na relativistické Schwartzschildově sféře, kde úniková rychlost hmotných objektů dosáhne rychlosti světla a platí : (B6). Ze vzorce /V./ pak snadno vypočítáme například, že rotace kotouče o poloměru r = 38 cm rychlostí 10 000 otáček za sekundu vytváří EhyP s intenzitou A = 9,4 m/s2 (přibližně), což je téměř rovno zemskému gravitačnímu zrychlení. Leč v praxi asi nebude intenzita Extenze Hyperbolického ProstoroČasu dána přímo vzorcem /V./ , nýbrž ji bude třeba ještě vynásobiti t.zv. koeficientem strhávání - popisujícím reálný vliv relativistické rotace na zakřivování časoprostoru. Bude jistě podstatně menší než 1 a patrně úměrný hustotě rotátoru.
A pole vytvářené Hyper-Rotátorem je značně nehomogenní : nejsilnější EhyP je kolem okraje, zatímco směrem do středu velice slábne (jak vidno ze vzorce /V./) . Aby se to vyrovnalo, bude třeba do středu Hyper-Rotátoru dáti ještě další menší, který tam bude přídavným zdrojem Hyperbolické Extenze ; do jeho středu opět další atd . Lepší generátory EhyP tedy budou tvořeny soustavou prstencových resp. toroidálních rotátorů, koncentricky vložených jeden do druhého. 7. OSLABENÍ TÍŽE ...Však jako je princip ovlivnění přitažlivosti překvapivě jednoduchý, tak nesmírně složitá bude jeho technická realizace . Ta extrémní rychlost hyperrotace je na hranici současných možností. Nejlepší ložiska však jsou žádná ložiska. Rotátor bude zhotoven z ferromagnetického materiálu (třeba ze superpevné slitiny Železa, Niklu a Kobaltu) a umístěn do evakuovaného pouzdra (z nemagnetického materiálu) ; které též zabrání rozletění úlomků při jeho možném roztržení . Kolem se rozmístí axiální soustava elektromagnetů, jejichž síla bude rotor udržovat právě uprostřed pouzdra, aby se ničeho nedotýkal. Automatické zařízení bude měřit vzdálenost od stěn (opticky nebo kapacitně) a podle toho regulovat sílu elektromagnetů k dosažení optima. Aby se rotátor neroztrhl, budou proti jeho obrovské odstředivé síle působiti další magnetická pole. V cyklotronech se částice pohybují mnohem většími rychlostmi a jejich odstředivou sílu kompenzuje magnetické pole, které zakřivuje jejich dráhu do kruhu. Takže okolo HyRu budou ještě další elektromagnety, vytvářející radiální dostředivé pole, vyrovnávající odstředivou sílu (jeho intenzita samozřejmě se zreguluje podle rychlosti otáčení). A konečně bude nezbytný ještě třetí systém cívek : motordynamický - jako v elektromotoru nebo v dynamu - pro urychlování nebo zpomalování rotace. Tím se bude ovládat intenzita EhyP : při zdvojnásobení rychlosti otáčení se zvětší 16x (poněvadž je úměrná 4. mocnině, jak udává formule /V./ v minulé kapitole) ; zbrzděním se analogicky silně zmenší. HyR samozřejmě musí být umístěn ve vakuu , aby se třením o vzduch nepřehříval a nezpomaloval (uvnitř nějakého pevného pouzdra, které by též zabraňovalo rozletění úlomků při jeho případném roztržení). A pak se může točit setrvačností prakticky věčně podle Zákona zachování Momentu hybnosti. (Umožní to magnetická ložiska a závěsy, bez tření a bez opotřebení.)
Způsobuje tedy konstantní Extenzi Hyperbolického ProstoroČasu ustavičně - bez dodávání energie - podobně jako permanentní magnet vytváří konstantní magnetické pole. (Pouze pro roztočení HyRu je třeba vykonati velikou práci, ale jenom na začátku.) A k ovládání stačí jen malé změny frekvence otáčení (o několik procent), poněvadž EhyP je úměrná její 4. mocnině.
Z principu činnosti HyRu vyplývá, že hlavním zdrojem Extenze Hyperbolického ProstoroČasu je jeho okraj, obvod , poněvadž pouze ten se pohybuje rychlostí blízkou světelné. Uprostřed jsou rychlosti podstatně nižší, takže tam k relativistickým efektům nedochází. O tom svědčí i vzorec /V./ v minulé kapitole, ve kterém faktor r3 ukazuje velmi silnou závislost na poloměru otáčení.
Další způsob vytváření Extenze Hyperbolického ProstoroČasu může býti pomocí kapalného Hyper-Rotátoru .
(Na materiálu HyRu totiž vůbec nezáleží - pouze na rychlosti jeho rotace - podobně jako gravitace také nezávisí na materiálu zdrojového tělesa, nýbrž pouze na jeho hmotnosti.) A u kapalného Helia při nízkých teplotách existuje kvantový jev zvaný supratekutost, pohyb naprosto bez tření, který byl objeven už před mnoha desetiletími a je dobře prozkoumán.
Jestli se tedy dutý prstenec (toroid) naplní supratekutým He, jež se uvede do rotačního pohybu, může pak proudit prstencem úplně bez jakéhokoliv tření a brzdění stále dokola takřka věčně ; a fungovat přitom jako HyR.
Helium je velmi lehké, takže odstředivá síla i pří ohromné hyperrychlosti nezpůsobí problémy ; ani roztrhnout se kapalný rotátor ovšem nemůže. Odpadnou tedy elektromagnetické systémy kompenzující odstředivou sílu a nahrazující ložiska (levitační). Taky energie potřebná na jeho urychlování bude mnohem menší, než u těžkých kovových kotoučů. Když bude He ionizováno, t.j. zbaveno jednoho elektronu, čímž se stane elektricky (kladně) nabitým, dá se ovládat elektrickými silami. A pak je můžeme zrychlovat (nebo zpomalovat) točivým elektrickým polem : podobně jako v iontových urychlovačích. Ovšem nic není zadarmo ; vedle těchto podstatných výhod má tekutý Hyper-Rotátor také jednu velikou nevýhodu : supratekuté He vyžaduje nízkou teplotu cca -271°C (to však už nebude podstatnou překážkou) . Také koeficient strhávání bude zajisté menší, než u pevného HyRu. Alex Aleš Borek
|