Jest taki żartobliwy przepis na przekroczenie prędkości światła: łączymy dwa koła w taki sposób, żeby jeden obrót pierwszego przekładał się na dziesięć obrotów drugiego, potem analogicznie łączymy drugie z trzecim, trzecie z czwartym i tak dalej, aż do dziesiątego. Jeden obrót pierwszego koła będzie się wtedy przekładać na 109, czyli miliard, obrotów ostatniego. Teraz wystarczy tak rozpędzić pierwsze koło, żeby punkt na jego obwodzie osiągnął skromną prędkość trzydziestu centymetrów na sekundę – punkt na obwodzie ostatniego koła osiągnie wówczas trzysta tysięcy kilometrów na sekundę, czyli ciut powyżej prędkości światła. Szach mat, Einsteinie!
W rzeczywistości takie coś naturalnie nie miałoby prawa zadziałać – nawet gdyby teoria względności była fałszywa. Przełożenie obrotów jeden do miliarda oznacza, że rozkręcenie całej maszynerii także wymagałoby miliard razy większej siły niż w poruszenie jednego koła. Żeby przedstawić rzecz obrazowo: aby trybik na pierwszym kole przesunął się zaledwie o milimetr, trybik na ostatnim musi pokonać – bagatela – tysiąc kilometrów. Jeżeli to koło ma, dla równego rachunku, metr obwodu, oznacza to milion obrotów – a więc ten milimetrowy ruch wymagałby tyle wysiłku, co obrócenie koła milion razy, nie licząc oporów spowodowanych tarciem i siły potrzebnej do obrócenia wszystkich pośrednich kół.
Drugi problem jest taki, że nawet dysponując odpowiednią siłą, i tak nie byłoby sensu próbować, bo z czegokolwiek byśmy tych kół nie zrobili, nie wytrzymałyby one tak wielkich obciążeń – zanim byśmy w ogóle dali radę cokolwiek ruszyć, trybiki z pewnością by nam popękały. A nawet gdyby wynaleźć jakiś niedorzecznie wytrzymały materiał i wprawić koła w ruch, to na długo przed osiągnięciem prędkości światła rozgrzałyby się one od tarcia (atmosferycznego i o siebie wzajemnie) i zaczęły topić, albo rozerwałaby je siła odśrodkowa (proporcjonalna do kwadratu prędkości, więc rosnąca bardzo szybko). Krótko mówiąc: nie próbujcie tego w domu!
Konstrukcja, którą zbudowałem z klocków Lego, nie ma oczywiście ambicji przekraczania prędkości światła, ani nawet dźwięku – posłuży tylko do zademonstrowania w mikroskali problemów opisanych w drugim akapicie.
Duże kółka mają po dwadzieścia ząbków, a małe po dwanaście, co oznacza przełożenie 1,67 między sąsiednimi osiami – sporo mniej niż dziesięć, ale dobre i to. Cztery białe pokrętła z tyłu mają zatem przełożenia, kolejno od lewej:
- 1,673 ≈ 4,63
- 1,676 ≈ 21,43
- 1,679 ≈ 99,23
- 1,6712 ≈ 459,39
Czyli jeden obrót ostatniego pokrętła przekłada się na prawie pięćset obrotów śmigła po lewej.
Tyle teorii, a jak to działa w praktyce?
Jak widać na załączonym filmiku, przełożenie to nie wszystko: trzecie pokrętło wcale już nie daje szybszych obrotów niż drugie, bo jego obracanie wymaga więcej wysiłku, a czwarte w ogóle trudno ruszyć – i też trochę strach, bo jesteśmy już niebezpiecznie blisko granicy wytrzymałości klocków; gdybym dodał jeszcze dwie-trzy kolejne osie, ta granica mogłaby już zostać przekroczona.
A największą prędkość pozwala uzyskać czarne pokrętło z przodu, z przełożeniem 1,678 ≈ 59,54. Niby nie tak wiele, ale na prawo od niego opór narasta już szybciej niż przełożenie, więc uzyskiwana szybkość zaczyna spadać. Mógłbym oczywiście zrobić dłuższe i poręczniejsze pokrętła, którymi dałbym radę kręcić szybciej, ale wtedy znowu zacząłbym się obawiać o wytrzymałość klocków. Co innego, gdyby kółka były z żelaza – ale wtedy z kolei byłyby cięższe, więc stawiałyby większy opór… Tak czy siak, maksimum pewnie by się znacząco nie zmieniło.
Wniosek z tego taki, że przy przełożeniu 1/10 już przy czterech kółkach byłoby bardzo ciężko tym kręcić – a że każde kolejne zwiększa wymaganą siłę o kolejne zero z kawałkiem, to nawet przy użyciu potężnego silnika i kół z tytanu, granicą możliwości byłoby pewnie sześć, góra siedem kółek.
Podsumowując: testować teorię względności trzeba w innym trybie – albo i bez żadnego trybu.