Oletko koskaan miettinyt, onko mahdollista matkustaa kevyellä nopeudella? Ehkä tarvittavalla tekniikalla, joka auttaa meitä saavuttamaan tämän nopeuden, voisimme jonain päivänä lentää maailmankaikkeuden reunaan ja nähdä, mikä on sen ulkopuolella?
Hieman teoriaa
Valon nopeus tyhjiössä on vakio, jonka tiedämme melko tarkasti: esimerkiksi valo liikkuu nopeudella 299 792 458 metriä sekunnissa. Tämä on kaikkien tyhjiössä olevien sähkömagneettisten kenttien etenemisnopeus, mukaan lukien radioaallot, infrapuna, ultravioletti-, röntgen- ja gammasäteily.
Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan mikään ei voi kulkea valoa nopeammin. Normaaliolosuhteissa valo todella liikkuu heti meille. Esimerkiksi, meillä ei ole aikaa nähdä, kuinka fotonit heijastuvat esineistä ja absorboivat huoneen pintojen, kun valo sammutetaan - tämä tapahtuu niin nopeasti.
Valon nopeus tyhjässä tilassa (tyhjiö) ei riipu lähteen ja tarkkailijan välisestä suhteellisesta nopeudesta. Jotkut uskovat, että tämä väite on terveen järjen vastainen, mutta juuri tämä on osoitettu kokeellisesti. Kuuluisimman tällaisen kokeen tekivät fyysikot Albert Michelson ja Edward Morley 1800-luvun lopulla. He havaitsivat, että valon nopeus on sama kaikkiin suuntiin riippumatta siitä, että Maa itse liikkuu avaruuden läpi.
Albert Michelson.
Mainosvideo:
Ihminen ja nopeus
Ihmiset rakastavat ehdottomasti nopeutta. Koska pyörä keksittiin ja nopeutta ei enää määritelty jalkojemme lujuudesta, halusimme liikkua nopeammin. Mitä nopeammin ihminen liikkuu, sitä ilahduttavampaa hänestä tulee (vaikkakin on syytä huomata, että joillekin ihmisille suuret nopeudet ovat pelottavia). Nykyään ihmiskunta on onnistunut kehittämään uskomattoman nopeita lentokoneita, erittäin nopeita hävittäjiä, erittäin nopeita suurnopeusjunia ja niin edelleen. Kuitenkin maailmankaikkeudessa on jotain hihassaan nopeammin kuin mikään olemme saavuttaneet - valo.
Joten ehkä jotkut teistä eräänä iltana kovan päivän jälkeen, istuen pullon olutta tai mukin teetä, ihmettelivät, miltä tuntui liikkua valon nopeudella.
Mitä tapahtuu, jos liikumme valon nopeudella
Valon nopeudella liikkuva henkilö kokee ajan dilataation. Hänelle aika kuluu hitaammin kuin henkilö, joka seisoo paikallaan. Lisäksi heidän näkökentänsä muuttuu suuresti. Valon nopeudella liikkuvalle henkilölle maailmankaikkeus ilmestyy tunnelin muodossa sen laitteen edessä, jolla hän matkustaa. Harkitse tätä jännittävää ideaa.
1900-luvulle saakka maailma oli vakuuttunut Isaac Newtonin näkemysten oikeellisuudesta esineitä ja painovoimaa kohtaan. Kuitenkin 1900-luvulla kukaan muu kuin Albert Einstein otti haltuunsa ja muutti maailmaa ikuisesti.
Albert Einstein luennoi Wienissä vuonna 1921.
Hänen ehdottamansa suhteellisuusteoria selitti monia massaan ja energiaan liittyviä kysymyksiä. Massan ja energian vastaavuus yhtälö osoitti, että massa ja energia ovat keskenään vaihdettavissa, ts. Yksi voidaan muuttaa toiseksi - ja päinvastoin. Hän ehdotti myös, että yhtenäistä vakioviitekehystä ei ole. Kaikki on suhteellista edes aika. Sitten hän sai ymmärryksen, että valon nopeus on vakio eikä ole riippuvainen tarkkailijasta. Siten, jos henkilö liikkuu 50 prosentilla valon nopeudesta samaan suuntaan kuin valo, silloin valonsäde näyttää hänelle sama kuin liikkumattomasti seisovalle henkilölle.
Massan ja energian vastaavuudeksi pähkinänkuoressa se tarkoittaa, että jos esine liikkuu 10% valon nopeudesta, sen massa kasvaa 0,5% alkuperäisestä massasta. Samaan aikaan, jos esine liikkuu 90%: lla valon nopeudesta, sen massa kaksinkertaistuu.
Voimmeko matkustaa valon nopeudella?
Ei, emme voi liikkua kevyellä nopeudella. Asia on, että liikkuessa valon nopeudella esineen massa kasvaa eksponentiaalisesti. Kuvittele seuraava: valon nopeus on melkein 300 tuhatta kilometriä sekunnissa, ja kun esine liikkuu tällä nopeudella, sen massasta tulee ääretön. Siksi tämän esineen siirtämiseen kuluu ääretöntä energiaa (muista massan ja energian vastaavuus), mikä on erittäin epäkäytännöllistä.
Karkeasti sanottuna, tästä syystä mikään esine ei voi liikkua valon nopeudella (paitsi itse valoa) tai nopeammin.
Mitä tulee liikkeeseen melkein valon nopeudella, sanotaan 90% siitä, niin meillä on mielenkiintoisia havaintoja.
Liikkuu (melkein) valon nopeudella
Ensinnäkin sellaisella nopeudella liikkuva henkilö kokee ajan laajenemisen. Aika kuluu hitaammin hänelle kuin jollekin seisovalle. Esimerkiksi, jos henkilö liikkuu 90 prosentilla valon nopeudesta, niin kun 10 minuuttia kuluu hänelle, 20 minuuttia kuluu paikallaan olleelle henkilölle.
Kaavio, joka näyttää ajan kaarevuuden lähestyessä valon nopeutta.
On syytä mainita suuret muutokset näköalalla. Henkilölle, joka liikkuu - missä tahansa - 90 prosentilla valon nopeudesta, kuten edellä mainittiin, maailmankaikkeus näyttää siltä kuin hän katsoisi sitä ikkunan kautta avaruusaluksensa edessä. Tähdet, joita hän lähestyy, näkyvät sinisinä ja tähdet, jotka jäävät taakse, näkyvät punaisina. Tämä johtuu siitä, että sen edessä olevista tähtiistä tulevat valoaallot kutistuvat yhteen, jolloin esine näyttää siniseltä, ja jälkeisten tähteiden valon aallot venyvät ja muuttuvat punaisiksi aiheuttaen äärimmäisen Doppler-vaikutuksen.
Tietyn merkin ylittämisen jälkeen ihminen sukelsi pimeyteen, koska hänen silmiinsa kuuluvat aallonpituudet olisivat näkyvän spektrin ulkopuolella.
Tietenkin, jopa kaikilla valon nopeudella (tai lähellä) matkustamiseen liittyvillä käytännöllisyyksillä ja esteillä, tämä olisi ehdottomasti uusi seikkailu.
Vladimir Guillen