Proč nikdy nedoletíme ke hvězdám rychlostí světla: Fyzika jako hranice našich snů

Je rychlost světla jen další technická výzva, nebo nepřekročitelná hranice samotné reality? Už stovky let lidé touží po cestování ke hvězdám. Myšlenka, že jednoho dne proletíme napříč galaxií rychlostí světla, inspirovala nespočet knih, filmů i vědeckých úvah. Moderní fyzika nám ale ukazuje, že samotná podstata vesmíru nám do cesty staví překážky, které zdaleka nepřekonáme jen lepší technologií. V tomto článku se podíváme na to, proč nemůžeme, a možná nikdy nebudeme moci, cestovat rychlostí světla.

Historie měření rychlosti světla

Po staletí panoval názor, že světlo se šíří okamžitě. Tento předpoklad změnil až v roce 1676 dánský astronom Ole Rømer, který při pozorování zatmění Jupiterova měsíce Io zaznamenal rozdíly v časech, kdy k těmto zatměním dochází – podle toho, jak daleko byla Země od Jupiteru. Z těchto rozdílů odvodil, že světlo se šíří konečnou, byť velmi vysokou rychlostí. Jeho odhad byl přibližný, ale revoluční.
V 19. století pak francouzští vědci Hippolyte Fizeau a Léon Foucault tuto hodnotu upřesnili pomocí optických experimentů. V roce 1905 se rychlost světla stala základním kamenem Einsteinovy speciální teorie relativity, která nejen vysvětlila její význam, ale zároveň ukázala, že se jedná o absolutní limit pro přenos informací a pohyb energie ve vesmíru.

Proč nemůžeme cestovat rychlostí světla

Dnes víme, že světlo se ve vakuu šíří rychlostí přesně 299 792 458 metrů za sekundu. Tato hodnota není jen výsledkem měření, ale je zakotvena jako definice v systému SI jednotek – je to přesně stanovená konstanta. Podle teorie relativity je pro jakýkoli objekt s nenulovou hmotností nemožné dosáhnout této rychlosti. Čím rychleji se takový objekt pohybuje, tím více energie je třeba k jeho dalšímu zrychlení, až do té míry, že by bylo třeba nekonečné množství energie k dosažení této hranice. Tento požadavek zcela vylučuje jakoukoli možnost, že by hmotný objekt mohl dosáhnout nebo překonat rychlost světla. Navíc se při relativistických rychlostech zvyšuje z pohledu vnějšího pozorovatele hmotnost objektu, tzv. relativistická hmotnost. Objekt se stává stále obtížněji urychlitelným.

Technologické limity

Urychlit objekt na byť jen několik procent rychlosti světla by vyžadovalo obrovské množství energie, které v současnosti nedokážeme vyrobit. Kromě toho by i běžná prachová částice mohla prorazit trup lodi s katastrofickým účinkem. Materiály, které by takovým podmínkám odolaly, zatím nemáme. Navíc neexistuje žádný reálně dostupný zdroj energie, který by takovou cestu umožnil – jaderné pohony, iontové motory ani solární plachty se k těmto rychlostem nepřibližují.

Teoretické možnosti a spekulace

Fyzikální zákony tedy znemožňují dosažení rychlosti světla, vědci ale přemýšlejí nad cestami, jak je „obejít“. Jednou z teoretických možností je tzv. Alcubierrova bublina, známá jako „warp pohon“, při kterém se loď nepohybuje rychlostí světla v prostoru, ale je nesena deformací samotného časoprostoru. Tento koncept je však čistě hypotetický a vyžaduje tzv. exotickou hmotu se zápornou energií, kterou jsme dosud nepozorovali. Podobně hypotetické jsou i červí díry, které by mohly sloužit jako zkratky mezi různými částmi vesmíru, ale jejich stabilita i samotná existence jsou zatím nejisté.

Nejrychlejší lidský výtvor

V současnosti je nejrychlejší člověkem vytvořený objekt sonda Parker Solar Probe, která se má přiblížit rychlosti 690 000 km/h, tedy zhruba 0,064 % rychlosti světla. I kdybychom byli schopni dosáhnout rychlosti 100× vyšší, cesta k nejbližší hvězdě by stále trvala desítky let.

Rychlost světla není pouze vysoké číslo. Je to základní mez vesmíru, která určuje, co je možné. I když je fascinující o cestování touto rychlostí přemýšlet, současná fyzika je v tomto ohledu neúprosná. Naše šance cestovat mezihvězdným prostorem tedy zatím spočívají ve zcela odlišném přístupu – v dlouhodobých misích, trpělivosti a vývoji nových, i když pomalých technologií. Cesta ke hvězdám nebude rychlá. Ale může být reálná.