V každodenním životě se setkáváme s tzv. relativním pohybem, tj. předmět se pohybuje vůči nějakému vztažnému bodu (referenci). Když říkáme: Jedu rychlostí 50 km/h, vlastně tím myslíme, že jedeme touto rychlostí vůči Zemi. Problém jednočásticového vesmíru je, že takový vztažný bod nemáme k dispozici. Proto je-li nějaký pohyb v takovém vesmíru možný, nebude se jednat o pohyb relativní, nýbrž absolutní.

Takový pohyb je možný jen v absolutním prostoru (přesněji v absolutním prostoročase) [1]. Ten si můžeme představit jako neviditelnou a všeprostupující mřížku, vůči které můžeme měřit polohu těles a jejich pohyb. Například ve dvourozměrném prostoru si takovou mřížku můžeme představit jako čtverečkovaný list papíru. Poté má libovolný objekt přesně danou absolutní pozici, která se skládá ze dvou čísel (souřadnic) pro vzdálenost od zvoleného počátku ve vodorovném a svislém směru a která se s pohybem objektu mění.

Naproti tomu relativní prostor, kterým je náš vesmír, je čistý list papíru. Umístíme-li do něj jen jeden bod, nemůžeme o žádné poloze ani pohybu hovořit, jelikož nemáme jak pohyb rozeznat od klidu (nemáme druhý, vztažný bod). Když na list papíru přidáme druhý bod, můžeme ho použít jako referenci a rozeznat tak pohyb od klidu. Například řekneme, že první bod je buď v klidu, nebo v pohybu vůči druhému bodu. Pohyb je pak řada relativních pozic, které udávají vzdálenost bodu od reference.

Matematicky se dá opravdu ukázat, že i v absolutním prostoru je možné definovat pohyb [2]. Tedy i v jednočásticovém vesmíru je možné pozorovat pohyb, bude-li to vesmír s absolutním prostorem. Náš vesmír je ovšem relativní, jinými slovy když budeme ve vesmíru sami (jedna částice), tak nebudeme schopni říci, jestli se pohybujeme, nebo stojíme. To, že náš vesmír je relativní, určitě známe z každodenního života: například když sedíme ve vlaku, který se velmi pozvolně začne rozjíždět, také chvilku nevíme, jestli se pohybujeme my, nebo vlak na vedlejší koleji.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Vítek.

Ing. Vít Svoboda, Dr. sc. ETH Zürich, JILA — CU Boulder & NIST

Odpověď recenzoval RNDr. David Píša, Ph.D., Ústav fyziky atmosféry AV ČR

Editační podporu poskytli Ing. Kristýna Kantnerová, Dr. sc. ETH Zürich, University of Colorado Boulder, Geological Sciences & Institute of Arctic and Alpine Research, a Luděk Vašta

Zdroje:

[1] https://plato.stanford.edu/entries/spacetime-holearg/ 

[2] https://link.springer.com/article/10.1007/s11229-014-0489-z