30.6.19

Dalibor Martišek: Kde je Slunce na obloze aneb o zjednodušování a bludech

Na stránkách Třípólu jsem náhodou narazil na dvě soutěžní otázky: "Je Slunce na obloze tam, kde ho právě vidíme?" a "Jaká je skutečná poloha Slunce a proč?" Nad odpověďmi (včetně těch údajně správných) mi rozum zůstal stát...

... a stojí ještě teď. Otázky jsou již starší, takže soutěže se už (chválabohu) nezúčastníte. Lze je najít včetně odpovědí a diskuse zde a zde.

Údajně správná odpověď je: Slunce není na obloze tam, kde ho vidíme, protože jeho světlo jde k naší planetě něco málo přes osm minut. Slunce je tedy o něco přes dva stupně napřed.

Pod tím sáhodlouhá diskuse čtenářů z nichž mnozí, jak jsem pochopil, jsou fyzici. Přetřásá se nejen rychlost světla, ale i vzdálenost Země-Slunce, těžiště této soustavy, ohyb světla v atmosféře, rotace Země, heliocentrická a geocentrická soustava, nízko a vysoko letící letadla, relativistická refrakce, šíření fotonů v rotujících soustavách, Coriolisova síla, dokonce střelba ze samopalu a rychlost kulky, jakási "hypervize" schopna šířit signál nekonečnou rychlostí a bůhví, co ještě.

Přitom první otázka tak, jak byla položena, je nesmyslně jednoduchá. Asi tak, jako hádanka Felixe Holzmanna: Visí to na stěně, dělá to tik-tak a když to spadne, tak se rozbijou hodiny. Takže - je Slunce na obloze tam, kde ho právě vidíme? Samozřejmě že ano, jinak bychom ho na tom místě oblohy neviděli. Podstatné je zde totiž to na obloze. Obloha není nic jiného, než kulová průmětna, na kterou se nám promítá vesmír. Mluvíme-li tedy o poloze Slunce na obloze, nemluvíme vůbec o poloze té žhavé koule, kolem které obíháme, ve vesmíru, ale o poloze jejího průmětu na jakousi kulovou plochu. A to je podstatný rozdíl.

(převzato z https://www.3pol.cz/cz/rubriky/bez-zarazeni/1682-kde-je-slunce-na-obloze)

Takže: Je Slunce na obloze - tj. průmět Slunce na kulovou plochu - tam, kde ho vidí ta slečna na obrázku? Samozřejmě že ano - jinak by ho tam na té obloze neviděla a ani foťák by ho na tom místě oblohy nezachytil. Poloha Slunce na obloze je v tomto případě určena přímkou procházející objektivem fotoaparátu a (plus minus) bradou pozorovatelky. A tato přímka je zcela jednoznačná.
Stačí ovšem vynechat slůvka na obloze - a odpověď je zcela jiná.

Je Slunce tam, kde ho vidí ta slečna?

Samozřejmě že ne. Je dávno pod obzorem. Nad obzor se nám Slunce promítá jenom díky ohybu světla v atmosféře.

Zatímco první otázka tak, jak byla položena, byla nesmyslně jednoduchá, druhá otázka už je jen nesmyslná. Jaká je skutečná poloha Slunce? I když se to nemá dělat, odpovím otázkou: Co je to skutečná poloha Slunce? Z košaté mnohastránkové diskuse jsem pochopil že je to jakási hypotetická "poloha" udávaná v nějaké vztažné soustavě (ať již s počátkem ve středu Slunce, či ve středu Země, popř. v oku pozorovatele). Ale pozor - polohou se myslí to, kde je Slunce - ta reálná žhavá koule - v "okamžiku pozorování" resp. na jeho začátku. Tím se ovšem nic nevysvětluje. Co je myšleno "začátkem pozorování"? Je to čas, který má na svých hodinkách pozemský pozorovatel? Proč? Ptáme se na "skutečnou polohu Slunce", tedy možná na to, jak realitu "vidí" Slunce. A "sluneční začátek pozorování", to je úplně jiný čas než začátek pozorování z hlediska pozemského pozorovatele. Za prvé proto, že sama současnost je relativní - co se děje současně z hlediska pozemského pozorovatele, neděje se současně z hlediska Slunce a naopak. Která současnost je "skutečná"? Světe, div se - obě. Máme zde dvě různé skutečnosti.

Je zde dokonce za druhé: Ani čas, za který dorazí světlo ze Slunce na Zemi, není jeden jediný. Záleží na tom, zda tento čas měříme hodinami umístěnými na Zemi, anebo na Slunci. Čas na Slunci totiž plyne jinak než čas na Zemi. Který z těch dvou různých časů je skutečný? Světe, div se - oba dva.
Dobrá - zjednodušme a to "za druhé" zanedbejme. Pomůžeme si tím? Nijak zvlášť. To, co se děje na Slunci, má z hlediska pozemšťana osm minut zpoždění. Z hlediska slunečňana je naopak o osm minut opožděná Země. Pozorovatel někde na Venuši může říct: nehádejte se o to, kdo je za kým opožděn - já vidím, že na Zemi i na Slunci se všechno děje současně. Kdo má pravdu? Která současnost je ta pravá "skutečná"? Světe, div se - všechny tři.

Slovní spojení "skutečná poloha Slunce" je nesmyslné prostě a jednoduše proto, že každý objekt ve vesmíru má svoji vlastní současnost, svoji vlastní polohu ve vesmíru i svoje vlastní plynutí času. Má svoji vlastní "skutečnost". Každá tato skutečnost se liší od všech ostatních skutečností a přitom jsou všechny skutečnosti úplně stejně skutečné.

Poněkud komicky na mě působí snaha "šéfredaktorky" vysvětlit, jak byla otázka myšlena. Otázka, která potřebuje dodatečné vysvětlení toho, jak byla myšlena, je špatně položená otázka. To za prvé. A za druhé - každým takovým "vysvětlením" se paní šéfredaktorka dostávala z deště pod stále mohutnější proud z okapu.

"Pojmem obloha se označuje to modré, co vidíme nad hlavami a ne místo ve vesmíru."

Takže v noci asi obloha někam zmizí a hvězdy jsou úplně někde jinde než na ní. V noci totiž nad hlavou (alespoň já) žádné modro nevidím...

"Problémem popularizace a srozumitelného vysvětlování laikům je míra zjednodušení. Někdy věci v zájmu vysvětlování zjednodušujeme až moc."

Jenže tady nejde o zjednodušování. Je to blud, na kterém žádné zjednodušování nic nezmění.

Zjednodušování je problémem nejen popularizace, ale třeba i výuky. Dokonce bych řekl, že umět učit a vysvětlovat je (téměř) totéž, co umět zjednodušovat.

I moje odpověď na otázku, kde je Slunce na předchozí fotografii, je zjednodušená. I zde má samozřejmě vliv osmiminutové zpoždění světla, šíření fotonů v rotujících soustavách, nebo například i to, co vlastně míníme pojmem "obzor" (není to ani obrys hladiny, ani kopečků za ní). Přesto do těchto věcí v tomto případě asi nikdo vrtat nebude, protože tyto vlivy lze v této souvislosti zanedbat (aspoň doufám).

Jestliže řeknu, že pí = 3.14, samozřejmě že nemám pravdu. Lze to ale obhájit jako zjednodušení například pro žáky základní školy. Délka kružnice pak sice nebude spočítána přesně, ale asi by nikdo neřekl, že je špatně.

"Kolik je na Zemi rovnoběžek?" a) 90 b) 180 c) 360 d) 720

Vaším úkolem zde není uhodnout správnou odpověď - tu v nabízených možnostech nenajdete, ani když budete zjednodušovat ze všech sil a do jaké míry je vám libo. Takto položená soutěžní otázka je totiž blud, kde žádné zjednodušování nepomůže a nemá tedy smysl. Úkolem soutěžícího, kterému je tento blud předložen, je odhalit zcestné duševní pochody zadavatele, který za rovnoběžku považuje jenom kružnici ocejchovanou v jakési stupnici celým číslem a který navíc neumí počítat do sto osmdesáti. Teprve pak vám může odpověď b) vynést přes půl milionu korun (stalo se kdysi v soutěži Chcete být milionářem).

Mám hromadu všech přirozených čísel a vedle ní hromadu všech čísel sudých. "Sudá" hromada je dvakrát menší než ta "přirozená", protože sudé číslo je jen každé druhé. Vysvětlení zcela srozumitelné. Pro žáka základní školy pochopitelné, pro laika jasné jako facka. Takže krásné zjednodušení? Ó nikoliv - to není zjednodušení, ale blud jako barák.

Takže otázka Je Slunce na obloze tam, kde ho právě vidíme? má jednoduchou odpověď a koneckonců je docela vtipná. Zadavateli jen jaksi nedošlo, na co se vlastně ptá, a autorská odpověď ne je chybná.

Otázka Jaká je skutečná poloha Slunce a proč? správnou odpověď nemá. Je to blud. Úkol soutěžícího je dvojí. Jednak musí uhodnout, že zadavatel na jedné straně bere v úvahu něco z teorie relativity, totiž konečnou a stálou rychlost světla ve vakuu, na straně druhé však dotazem na jedinou a jedině správnou absolutní skutečnost tutéž teorii relativity ve své hlavě klidně zabil. Druhým úkolem je uhodnout, co všechno dalšího je v této podivné směsici úvah mrtvé a co všechno v jeho duševním bloudění žije. Jedině tak lze dojít k bludné odpovědi o dvoustupňovém slunečním náskoku.

Podobné myšlenkové zkraty se dnes bohužel objevují velmi často. Nejen v různých pofidérních soutěžích, ale čím dál častěji bohužel i v nejrůznějších učebnicích. A tak si tiše a nenápadně, ale o to veseleji hloupneme a hloupneme.

Žádné komentáře:

Okomentovat