Vegyünk egy könnyű sebességet a Naprendszeren keresztül a Naptól kezdve
Újra és újra hallottuk. Elméletileg egyetlen tárgy sem haladhat gyorsabban. Minden gyakorlati célból csak a fény elég világos ahhoz, hogy a fénysebességgel haladjon.
Ilyen sietve mozogva egy fénysugár csak egy másodperc alatt nyolcszor mozoghat a Föld körül. A holdig tartó utazás mindössze 1,3 másodpercet vesz igénybe. Biztosan gyors, de sajnos nem elég gyors. Találd meg a videót, és hamarosan megtudod, mire gondolok. A kilátás a Napnál kezdődik, és a fény sebességével kifelé halad a Naprendszerbe.
Bolygó távolsága az AU-ban Az utazási idő ............................................ ........................ Higany 0,387 193,0 másodperc vagy 3,2 percVenus 0,723 360,0 másodperc vagy 6,0 perc 1,000 499,0 másodperc vagy 8,3 percMár 1,523 759,9 másodperc vagy 12,6 percJupiter 5,203 2595,0 másodperc vagy 43,2 percNem fordul 9,538 4759,0 másodperc vagy 79,3 percUranus 19,819 9575,0 másodperc vagy 159,6 percNeptunusz 30,058 14998,0 másodperc vagy 4,1 óraPluto 39,44 19680,0 másodperc vagy 5,5 óra ..................... ..............................................
A bolygók és a Plútó távolsága és fényideje (Alphonse Swinehart-tól)
Először azt gondolhatja, hogy ha ilyen gyorsan halad, sietve átjuthat a nyolc bolygó keringési pályáján. Nem kellett volna meglepődnie, de már türelmetlennek találtam magam, mire a Mercury 3,2 perc után elrepült. A Föld még 5 perc alatt volt, Jupiter pedig még 40! Ezért vágja le a videót a Jupiternél - senki sem ragaszkodik Plútó megjelenéséhez 5 és fél órával később.
Mivel a videó unalmasan, de hatékonyan bizonyítja, hogy egy Naprendszerben élünk, ahol néhány bolygót hatalmas terek választanak el egymástól. Még a fény sem elég gyors ahhoz, hogy kielégítse az emberi sebességigényt. De a dolgok perspektíva szempontjából a NASA leggyorsabb jelenlegi emberi készítésű tárgya Voyager I űrhajó, amely a közelmúltban elérte a csillagközi térben 17 000 / s sebességgel, vagyis közel 18 000-szer lassabb fénysebességet.
Vizsgáljuk tovább. Bármely anyagi tárgy, például egy Skittle, amely ilyen gyorsan mozog, végtelenül hatalmas lesz. Miért? Végtelen mennyiségű energiára van szükséged, hogy felgyorsítsák a Skittle-t a pontos fénysebességig. Mivel az anyag és az energia ugyanazon érme két oldala, mindez az energia végtelenül hatalmas Skittle-t hoz létre. Édes bosszú, ha volt valaha.
A tablettaszerű édességet azonban 99,9999% -os fénysebességre gyorsíthatja véges, ha hihetetlenül nagy energiamennyiséggel. Einstein nagyon jó ezzel. Itt van a furcsa dolog. Ha a fénysebességgel haladnának, ez egy teljesen normális cukorkadarabnak tűnik, de ha a külvilágból nézi, akkor a cukros csemege az egész univerzum lenne. Mindkét szempont egyformán érvényes, és ez a viszonylagos lényege.
A fény hullám-részecske kettőssége
Hogy jobban elképzelje a fotonok életének egy napját, menjünk tovább. A fotonok a fény részecske formája, amelyet sokáig csak a következőként értettek hullámok az elektromágneses energia mennyisége. A kvantum világ furcsaságában a fény mind a részecske, mind a hullám. Perspektívánkból nézve egy foton repül 186 000 mérföld / másodperc sebességgel, de magának a fotonnak a helyén áll, és az idő megáll. A fotonok egyszerre vannak mindenhol. Mindenütt jelenvaló. Nincs idő múlni nekik.
A relativitáselméletben bármi mozgása teljesen megfigyelhető a megfigyelő szempontjából. A foton szempontjából nyugalomban van. A miénktől az időben és térben mozog. Mindannyian megvan a saját „koordinátakerete”, így bárhol is vagyunk, nyugalomban vagyunk. Ez a relativitáselmélet számodra - az összes kép egyformán érvényes.
Tegyük fel, hogy repülőgépben vagy. Az a szomorú zsák perec, amelyet éppen átadtak, nyugalomban van, mert az a koordináta-keretben van. A melletted lévő személy szintén nyugszik (és remélhetőleg nem horkol). Még a gép nyugalomban van. Einstein szerint ugyanolyan érvényes a repülőgép ablakán kívül mozgó világ ábrázolása, miközben maga a gép nyugalmi állapotban van. Legközelebbi repüléskor csukja be a szemét, amint a sík eléri a magasságot és állandó sebességet. Hallja a motorok zaját, de nincs mód arra, hogy megtudja, valóban mozog.
A relativitás ezt is megjósolja tárgyak szerződés mozgásuk irányába. Különös, amilyennek hangzik, ezt sok kísérlet igazolta. Minél gyorsabban utaznak a dolgok, annál inkább összehúzódnak.
A hatás csak akkor válik észre, amíg egy tárgy közeledik a fénysebességhez, de az Apollo 10 szerviz és személyzet moduljai a fénysebesség 0,0037% -ának megfelelő sebességet értek el. A földön tartózkodó valaki szempontjából a 11,03 méter hosszú modul körülbelül 7,5 nanométerrel zsugorodott, ez egy rendkívül apró, de mérhető mennyiség. (Egy papírlap vastagsága 100 000 nanométer). Hasonlóképpen, a távolságok összehúzódnak, és alacsony sebességgel nullára mész.
A hosszúság összehúzódása azért fordul elő, mert egy álló megfigyelő látja, hogy egy gyors űrhajó-utazó ideje lassabban ketyeg. Mivel a fényt időegységekben - fény másodpercben, fényévben - mérik, annak érdekében, hogy a kettő megegyezzen a fény sebességében (állandó az egész világegyetemben), az utazó „vonalzójának” rövidebbnek kell lennie. És valóban helyhez kötött szempontból való, ha valamilyen módon tudsz társulni a hajó belsejében. 10% -os fénysebességgel haladva a 200 méteres űrhajó 199 lábra csökken. 86,5% -nál 100 láb vagy fele fele, 99,99% -án pedig csak 3 láb!
Ma messze utaztunk - csendesen ülve referenciakeretünkbe.
