Ta en lett lysfart over solsystemet som starter ved solen
Vi har hørt det om og om igjen. Ingen materiell gjenstand kan teoretisk reise raskere. For alle praktiske formål er det bare lys som er tilstrekkelig til å reise med lysets hastighet.
Når du beveger deg i en slik hastverk, kan en lysstråle zip rundt jorden 8 ganger på bare ett sekund. En tur til månen tar bare 1,3 sekunder. Rask for sikker, men dessverre ikke rask nok. Trykk på avspillingen på videoen, så vet du snart hva jeg mener. Utsikten begynner ved solen og reiser utover i solsystemet med lysets hastighet.
Planet Distance in AU Reisetid ............................................ ........................ Merkur 0,387 193,0 sekunder eller 3,2 minutterVenus 0,723 360,0 sekunder eller 6,0 minutter Jorden 1.000 499,0 sekunder eller 8,3 minutterMars 1.523 759,9 sekunder eller 12,6 minutterJupiter 5,203 2595,0 sekunder eller 43,2 minutterSnurr 9,538 4759,0 sekunder eller 79,3 minutterUranus 19,819 9575,0 sekunder eller 159,6 minutterNeptun 30.058 14998,0 sekunder eller 4,1 timerPluto 39,44 19680,0 sekunder eller 5,5 timer ..................... ..............................................
Avstander og lysetider til planetene og Pluto (fra Alphonse Swinehart)
Du vil kanskje først tro at å bevege oss så fort vil få oss over banene i de åtte planetene i en fart. Jeg burde ikke ha blitt overrasket, men jeg fant meg allerede utålmodig da Mercury fløy forbi ... etter 3,2 minutter. Jorden var fremdeles 5 minutter unna og Jupiter ytterligere 40! Det er grunnen til at videoen avskjæres på Jupiter - ingen ville holde seg for Plutos opptreden 5 1/2 time senere.
Som videoen kjedelig, men effektivt demonstrerer, lever vi i et solsystem der noen få planeter er adskilt av store områder. Ikke engang lys er raskt nok til å tilfredsstille menneskets behov for hastighet. Men bare for å sette ting i perspektiv, er den raskeste nåværende menneskeskapte gjenstanden NASAs Voyager I romskip, som nylig nådde interstellar plass med en hastighet på 38 000 mph (17 km / sek) eller nesten 18 000 ganger saktere enn lyshastighet.
La oss utforske videre. Ethvert materiell objekt, for eksempel et kjegle, som beveger seg så fort, vil bli uendelig massivt. Hvorfor? Du trenger en uendelig mengde energi for å akselerere Skittle til den nøyaktige lyshastigheten. Siden materie og energi er to ansikter til den samme mynten, skaper all den energien en uendelig massiv Skittle. Søt hevn hvis det noen gang var.
Du kan imidlertid akselerere det pillelignende godteriet til 99.9999% lyshastighet med en endelig, hvis utrolig stor mengde energi. Einstein er kul med det. Her er den rare tingen. Hvis du reiste med lysets hastighet, så det ut som et helt normalt godteri, men hvis du skulle se på det fra omverdenen, ville sukkerholdig godbit være hele universet. Begge synspunktene er like gyldige, og det er essensen av relativt.
Lysbølgepartikkeldualitet
For å forestille oss en dag i et fotons liv, la oss ta turen. Fotoner er partikkelformen av lys, som i lang tid bare ble forstått som bølger av elektromagnetisk energi. I underverden av kvanteverden er lys både en partikkel og en bølge. Fra vårt perspektiv er det et foton som går med 186 000 miles per sekund, men til fotonet selv står verden stille og tiden stopper. Fotoner er overalt på en gang. Allestedsnærværende. Ingen tid går for dem.
I relativitetsteorien er bevegelsen av hva som helst definert helt fra en observatørs synspunkt. Fra fotonets perspektiv er det i ro. Fra vår beveger det seg over tid og rom. Vi har alle vår egen "koordinatramme", slik at hvor enn vi er, er vi i ro. Det er relativitet for deg - alle rammer er like gyldige.
La oss si at du er i et fly. Den triste posen med kringler du nettopp fikk utdelt, er i ro fordi den ligger i koordinatrammen din. Personen ved siden av er også i ro (og forhåpentligvis ikke snorker). Selv flyet er i ro. I følge Einstein er det like gyldig å forestille seg verden utenfor flyvinduet som beveger seg mens flyet selv forblir i ro. Neste gang du flyr, lukker du øynene når flyet når høyden og konstant hastighet. Du vil høre støyen fra motorer, men det er ingen måte å vite at du faktisk beveger deg.
Relativitet spår det også gjenstander trekker seg sammen i retning av deres bevegelse. Merkelig som det høres ut, har dette blitt bekreftet av mange eksperimenter. Jo raskere ting reiser, jo mer trekker de seg sammen.
Effekten blir ikke merkbar før et objekt nærmer seg lyshastighet, men Apollo 10 service- og mannskapsmoduler nådde en hastighet på 0,0037% lysets hastighet. Fra perspektivet til noen på bakken krympet den 11,03 meter lange modulen med omtrent 7,5 nanometer, en svært liten, men målbar mengde. (Et ark papir er 100 000 nanometer tykt). På samme måte trekker avstandene seg, og havner på null i lyshastighet.
Lengdekontraksjon oppstår fordi en stasjonær observatør ser en rask romfartsreisendes tid krysse av saktere. Siden lys måles i tidsenheter - lyssekunder, lysår - for at de to skal bli enige om lysets hastighet (en konstant over hele universet), må reisendes “hersker” være kortere. Og det er virkelig fra ditt stasjonære perspektiv hvis du på en eller annen måte kunne kikke deg inni skipet. Når du reiser med 10% lett hastighet, krymper et 200 fot romskip til 199 fot. Ved 86,5% er den 100 fot eller halvparten av størrelsen og på 99,99% bare 3 fot!
Vi har reist langt i dag - sittende stille i referanserammen.
