Hogyan lehetséges egy éjszaka alatt megajándékozni a világ összes gyerekét és mindenféle átmérőjű kéményen keresztül közlekedni? A relativitás elmélete miatt!
Albert Einstein érdemei a tudomány fejlődése terén vitathatatlanok. De talán csak kevesen tudják, hogy lényegében az ő munkásságának köszönhetően váltak hitelessé az angolszász kultúrákban terjedő Mikulás-mesék. Náluk ugyanis nem december 6-án csempészi a csokoládét, a virgácsot, a kegyelemketteseket az ablakba kirakott, szépen kitakarított cipőkbe, hanem a karácsonyi ajándékokat hozza. Minden karácsonykor az északi sarki (vagy lappföldi, a források ellentmondanak ebben a tekintetben) bázisáról indul. Repülő rénszarvasok húzzák mágikus szánját, amikkel házak tetején parkol, és a kéményeken keresztül jut le a karácsonyfákhoz, hogy örömet szerezzen kicsiknek, nagyoknak.
De vajon hogyan lehetséges ez? Habár a Télapó-hívők java része elengedi a füle mellett ezt a nehezen megmagyarázható kérdést, szerencsére vannak a világon fizikusok is, akik lelkesen utánaszámolnak mindennek, és kitartóan gyártják az elméleteket, amik esetleg biztosíthatnák, hogy többről van szó, mint gyerekmeséről, és szülők kedvességéről. Roger Highfield, 1998-as, hiánypótló könyve a Can Reindeer Fly? The Science of Christmas (Repülnek-e a rénszarvasok? Tudomány a karácsony mögött), többek között ügyes becslésekkel számszerűsíti, hogy az a bizonyos szakállas öregember tulajdonképpen mire is vállalkozott:
A Boston Dynamics, robotikai cég kezdetleges megoldása a repülő rénszarvas problémára.
a gif forrása: imgur.com
A világon körülbeül 2 milliárd gyermek él, ezek nagyjából 35%-a tartja kereszténynek magát, ami azt jelenti, hogy 700 millió lurkó várja az ajándékokat. Még hogyha egy háztartásban átlagosan 3 gyermek is lakik, akkor is 233 millió megállót kell útba ejteni az éjszaka folyamán. Azt is sikerült kiszámolni, hogyha ez a 233 millió ház egyenletesen oszlik el a Földön (ami nyilvánvalóan kevésbé vállalható sarkítás az előző adatokhoz képest), akkor azok egymástól nagyjából másfél km-re helyezkednek el, és az utazás hossza összesen 342 510 000 km. Ha minden gyermek legalább 8 órát alszik, akkor a Mikulásnak 32 órája van erre a világ körüli turnéra. Ez azt jelenti, hogy másodpercenként körülbelül 2900 km-t kell megtennie, hogy időben végezzen. Összehasonlításképp, a világ leggyorsabb, ember által készített „járműve”, a Voyager I űrszonda, valahol a Naprendszer peremén jár, és sebessége kevesebb, mint századennyi. De hát persze a szánt nem emberek, hanem a Mikulás manói tervezték, illetve a mágikus rénszarvasok genetikai módosításáért is ők felelősek.
A rakétameghajtású szán ötletét hamar elvetették a kutatók. Egyrészt nem képes elérni a megfelelő sebességet, másrészt túl nagy lenne a szükséges üzemanyag tömege.
a kép forrása: autodesk.com
Talán jól látszik ezek után, hogy igazán kevés jó magyarázat létezik a Télapó létezésére, és akkor arról még nem is beszéltünk, hogy mekkora tömege lehet az ajándékoknak, vagy mennyi kalória szükséges a Mikulás vagy éppen a rénszarvasok részéről a túrához. De nem is ez a legfontosabb kérdésünk, hanem hogy hogyan kerül a képbe Albert Einstein? Munkássága sok vad(nak tűnő) tudományos teóriának (és sci-finek) ágyazott már meg, miért ne magyarázhatnánk ezt a karácsonyi csodát is az ő segítségével?
Habár a Mikulás nem haladja meg a fénysebességet (körülbelül 300 000 km/s), mégis elég gyorsan közlekedik már ahhoz, hogy annál több történjen vele, minthogy nagyon belenyomódik az ülésbe. Dr. Kathy Sheen, a University of Exeter fizikusa egy előadásában részletesen kifejtette, hogy pont ez a rendkívüli sebesség oldhatja meg az egész rejtélyt. A relativitáselmélet jól magyarázza, hogyha valaki ilyen gyorsan halad, akkor körülötte az idő lelassul, már ezzel is kitolva a munka határidejét. Ráadásul a Télapó alakja is változna, lényegében összenyomódna, tehát akármelyik kéményen beférne. Ezzel rögtön két kérdést is megválaszoltunk. Sőt hármat is, ha azt is megkérdezzük, hogy miért néz ki ugyanúgy a Mikulás több száz éve? Természetesen a gyors közlekedés során, számára jelentősen lelassuló idő ezt is biztosítja.
Persze joggal tehetnénk fel azt is, hogy akkor miért nem látta, hallotta soha senki ezt fenomenális jelenséget. Ebbe egyrészt az is közre játszik, hogy az évente egyszer bekövetkező esemény nem igazán alkalmas komoly eredményekhez vezető megfigyelésre. A másik magyarázat pedig a Doppler-effektus. Ezzel már valószínűleg mindenki találkozott, mikor szirénázó autót halott közeledni és távolodni. Jól megfigyelhető, hogy a felénk haladó mentőautók magasan, a távolodók pedig mélyen nínóznak, aminek az oka a megfigyelő és a hangforrás egymáshoz viszonyított sebességében keresendő. Na most a Mikulás sebességénél már olyan frekvenciájú hanghullámok keletkeznek, amelyeket az emberi fül képtelen meghallani. Az előbbi jelenség a „láthatatlanságra” is jó választ ad, hiszen a fény hullámtermészete révén ott is érvényesül a hatása. Nagy sebességnél a piros mikulásruha először „zöld lesz”, majd lényegében a spektrum összes színét felveszi, és nem láthatunk mást csak egy elsuhanó „szivárványt”.
A Doppler-hatás miatt az éppen elinduló Mikulás a piros helyett először zöld színűnek tűnne, majd felvenné a szivárvány összes színét.
a kép forrása: amazon.com
A legtöbb rejtély megoldódni látszik a Télapó körül. Már csak egészen apró rejtélyek maradtak, minthogy: hogyan bírja ki a nagy sebesség előidézte körülményeket (ez mondjuk egyszerű, hiszen a Mikulásról van szó, nem egy emberről), illetve mi az a technológia, ami ezt a fajta közlekedést lehetővé teszi? Ha jövőre is jók lesztek, írjatok egy levelet a Mikulásnak, tegyétek fel ezeket a kérdéseket benne, hátha kaptok egy tervrajzot a csizmátokba…
A kiemelt kép forrása: freepik.com
