xkcz
23Pro 2012

Co kdyby... 1 - Relativistický baseball

Co by se stalo, kdybychom se pokusili odpálit baseballový míček, nahozený 90 % rychlosti světla?

Ellen McManisová

Pomineme úvahy o tom, jak bychom míček na takovou rychlost vůbec urychlili. Budeme předpokládat, že se jedná o standardní nadhoz, při kterém ale míček poté, co opustí nadhazovačovu ruku, kouzelně zrychlí na 0.9c. Od tohoto okamžiku vše probíhá v souladu s fyzikálními zákony:

01

Odpověď na položenou otázku zní “spousta věcí”. Všechny by se seběhly velice rychle a pro pálkaře (ale i nadhazovače) by to nedopadlo nejlépe. Vzal jsem si k ruce pár učebnic fyziky, baseballovou figurku Nolana Ryana a pár záznamů jaderných pokusů a pokusil jsem se to celé vyřešit. Následuje můj nejzodpovědnější odhad celé události, jak by nanosekundu po nanosekundě probíhala:

Míček se pohybuje tak rychle, že se prakticky nic v jeho okolí nepohybuje. Dokonce se nepohybují ani molekuly, tvořící vzduch. Molekuly vzduchu kmitají sem a tam rychlostí několika stovek kilometrů za hodinu, ale míček jimi prolétá rychlostí 972 milionů kilometrů za hodinu. To znamená, že z pohledu míčku tyto molekuly ve vzduchu v podstatě nehybně visí.

Aerodynamika se zde neuplatňuje. Za normálních okolností by vzduch obtékal cokoliv, co se jím pohybuje. Ale molekuly vzduchu před naším míčkem nemají dost času na to, aby byly odvrženy stranou. Míček do nich naráží takovou silou, že dochází k fúzi molekul vzduchu s atomy na povrchu míčku. Každá taková srážka je doprovázena gama zářením a vznikem rozptýlených částic.

02
03

Zmíněné gama záření a částicový odpad vytvářejí rozpínající se bublinu se středem v místě nadhazovače. Začínají rozbíjet molekuly vzduchu, vytrhávají elektrony z atomových jader a přeměňují vzduch na stadionu v rozpínající se bublinu žhavého plazmatu. Stěna této bubliny se k pálkaři blíží zhruba rychlostí světla - jen v nepatrném předstihu před míčkem samotným.

04

Fúze, probíhající na čelní stěně míčku, na něj působí zpětně a zpomaluje ho, jako by se jednalo o raketu, která letí zádí vpřed a má aktivované motory. Bohužel ale míček letí takovou rychlostí, že ho ani tato nezanedbatelná síla, způsobená probíhající termonukleární reakcí, nedokáže takřka zpomalit. Místo toho se jí ale daří narušovat povrch míčku samotného, následkem čehož z něj odlétají všemi směry částicové fragmenty. Ty se pohybují takovou rychlostí, že po srážce s molekulami vzduchu vyvolají další dva nebo tři fúzní procesy.

Po zhruba 70 nanosekundách letu míček dorazí na pozici pálkaře. Ten zatím stále ještě neviděl míček opustit nadhazovačovu ruku, protože světlo, které mu tuto informaci nese, k němu dorazí ve zhruba stejný okamžik jako míček samotný. Srážky s molekulami vzduchu míček už takřka zlikvidovaly a ten se proměnil v mrak expandujícího plazmatu (primárně uhlíkového, kyslíkového, vodíkového a dusíkového) ve tvaru kulky, který se prodírá vzduchem a svým pohybem vyvolává další fúzi. Nejdříve pálkaře zasáhne obálka z rentgenového záření a o několik nanosekund později se střetne i se samotným částicovým oblakem.

Když tento oblak dospěje k pálkaři, jeho jádro se stále pohybuje nezanedbatelným zlomkem rychlosti světla. První se s ním střetne pálka, ale záhy jsou jím i pálkař, domácí meta i chytač strženi a řítí se společně vstříc ochranné síti za svými zády, zatímco zvolna desintegrují. Obal rentgenového záření a přehřátého plazmatu se rozpíná všemi směry a pohlcuje ochrannou síť, oba týmy, tribuny a přilehlé okolí - to vše v průběhu první mikrosekundy.

Předpokládejme, že vše sledujete z kopce za městem. Nejprve spatříte oslnivý záblesk, který bude mnohem jasnější než slunce. Ten v průběhu několika sekund pohasne a odhalí stoupající ohnivou kouli, která kolem sebe vytváří charakteristický hřibovitý oblak. Poté s ohlušujícím burácením dorazí tlaková vlna, která vytrhává ze země stromy a demoluje budovy.

Všechno v okruhu zhruba dvou kilometrů od hřiště je srovnáno se zemí a nad zbytkem města zuří ohnivá bouře. Baseballové hřiště bylo nahrazeno nezanedbatelným kráterem se středem několik desítek metrů od místa, kde se předtím nacházela domácí meta.

05

Pečlivé studium oficiálních amerických ligových pravidel baseballu, konkrétně pravidla 6.08(b), naznačuje, že by takováto situace byla posuzována jako “zásah pálkaře míčkem” a tento by tedy měl právo volného postupu na první metu.

Originál: http://what-if.xkcd.com/1/

Komentáře (0) Trackbacky (0)

Omlouváme se, formulář pro komentář je momentálně uzavřen.

Zatím žádné trackbacky