Hvad hvis du rejste hurtigere end lysets hastighed?

Da vi var børn, vi var forbløffet over, at Superman kunne rejse hurtigere end en fartkugle. Vi kunne endda forestille os ham, jagter et projektil affyret fra et våben, hans højre arm strakt ud, hans kappe risler bag ham. Hvis han rejste med halv kuglehastighed, den hastighed, hvormed kuglen bevægede sig væk fra ham, ville halvere. Hvis han virkelig rejste hurtigere end kuglen, han ville overhale det og føre an. Gå, Supermand! Med andre ord, Superman's antics adlyd fulgte Newtons syn på rum og tid:at positioner og bevægelser af objekter i rummet alle skulle være målbare i forhold til en absolut, referenceramme uden bevægelse.

I begyndelsen af ​​1900 -tallet, forskere holdt fast ved det newtonske syn på verden. Derefter kom en tyskfødt matematiker og fysiker ved navn Albert Einstein og ændrede alt. I 1905, Einstein offentliggjorde sin teori om særlig relativitet, som fremsatte en opsigtsvækkende idé:Der er ingen foretrukken referenceramme. Alt, lige tid, er relativ. To vigtige principper lå til grund for hans teori. Den første erklærede, at de samme fysiske love gælder ligeligt i alle referencerammer i konstant bevægelse. Den anden sagde, at lysets hastighed - omkring 186, 000 miles i sekundet (300, 000 kilometer i sekundet) - er konstant og uafhængig af observatørens bevægelse eller lyskilden. Ifølge Einstein, hvis Superman skulle jagte en lysstråle med halv lyshastighed, strålen ville fortsætte med at bevæge sig væk fra ham med nøjagtig samme hastighed.

Disse begreber virker vildledende enkle, men de har nogle følelsesmæssige konsekvenser. En af de største er repræsenteret af Einsteins berømte ligning, E =mc², hvor E er energi, m er masse og c er lysets hastighed. Ifølge denne ligning, masse og energi er den samme fysiske enhed og kan ændres til hinanden. På grund af denne ækvivalens, energien et objekt har på grund af dets bevægelse vil øge dets masse. Med andre ord, jo hurtigere et objekt bevæger sig, jo større dens masse. Dette bliver kun mærkbart, når et objekt bevæger sig virkelig hurtigt. Hvis den bevæger sig med 10 procent af lysets hastighed, for eksempel, dens masse vil kun være 0,5 procent mere end normalt. Men hvis den bevæger sig med 90 procent lysets hastighed, dens masse vil fordobles.

Når et objekt nærmer sig lysets hastighed, dens masse stiger brat. Hvis et objekt forsøger at rejse 186, 000 miles i sekundet, dens masse bliver uendelig, og det samme gør den energi, der kræves for at flytte den. Af denne grund, intet normalt objekt kan rejse så hurtigt eller hurtigere end lysets hastighed.

Det besvarer vores spørgsmål, men lad os have det lidt sjovt på den næste side og ændre spørgsmålet lidt.

Næsten lige så hurtig som lysets hastighed?

Vi dækkede det oprindelige spørgsmål, men hvad nu hvis vi justerede det til at sige, "Hvad hvis du rejste næsten lige så hurtigt som lysets hastighed?" I det tilfælde, du ville opleve nogle interessante effekter. Et berømt resultat er noget fysikere kalder tidsudvidelse , som beskriver, hvordan tiden kører langsommere for objekter, der bevæger sig meget hurtigt. Hvis du fløj på en raket, der kørte 90 procent af lyshastigheden, tidens gang for dig ville blive halveret. Dit ur ville kun gå frem i 10 minutter, mens der ville gå mere end 20 minutter for en jordbunden observatør.

Du vil også opleve nogle mærkelige visuelle konsekvenser. En sådan konsekvens kaldes aberration , og det refererer til, hvordan hele dit synsfelt vil skrumpe ned til et lillebitte, tunnelformet "vindue" ud foran dit rumfartøj. Dette sker fordi fotoner (de meget små lyspakker) - selv fotoner bag dig - ser ud til at komme ind fra den forreste retning. Ud over, du vil bemærke en ekstrem Doppler -effekt , hvilket ville få lysbølger fra stjerner foran dig til at myldre sammen, at få objekterne til at se blå ud. Lysbølger fra stjerner bag dig ville spredes fra hinanden og se røde ud. Jo hurtigere du går, desto mere ekstremt bliver dette fænomen, indtil alt synligt lys fra stjerner foran rumfartøjet og stjerner bagpå bliver fuldstændig forskudt fra det kendte synlige spektrum (de farver mennesker kan se). Når disse stjerner bevæger sig ud af din mærkbare bølgelængde, de ser simpelthen ud til at falme til sorte eller forsvinde mod baggrunden.

Selvfølgelig, hvis du vil rejse hurtigere end en hastighedsfoton, du skal bruge mere end den samme raketteknologi, vi har brugt i årtier. Måske at trække i blå strømpebukser og en rød kappe er trods alt ikke en så langt ude idé.

Oprindeligt udgivet:21. juli 2011

Ofte stillede spørgsmål om lysets hastighed

Er der noget hurtigere end lysets hastighed?

Hvor hurtig er lysets hastighed i miles?

Hvorfor er "c" lysets hastighed?

Hvad er lysets hastighed på Jorden?

Masser mere information

relaterede artikler

• Hvad hvis du faldt ned i et sort hul?
• Hvad hvis dinosaurerne levede i dag?
• Hvad hvis medicinsk videnskab helbreder alle sygdomme?
• Hvad hvis vi sætter en stopper for hungersnød?
• Hvad hvis der ikke var sådan noget som sygdom?

Kilder

• Brandeker, Alexis. "Hvad ville en relativistisk interstellar rejsende se?" Ofte stillede spørgsmål om Usenet Physics. Maj 2002. (20. juli, 2011) http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/Spaceship/spaceship.html
• Carl Sagans kosmos. "Rejser i rum og tid." Youtube. Video uploadet 27. november, 2006 (20. juli, 2011) http://www.youtube.com/watch?v=SIfRZhztNos
• Hawking, Stephen. Tidens illustrerede korte historie. Bantam. 1996.
• Lemonick, Michael D. "Vil vi nogensinde rejse med lysets hastighed?" Tid. 10. april kl. 2000. (20. juli, 2011) http://www.time.com/time/magazine/article/0, 9171, 996616, 00.html
• NOVA Fysik + matematik. "Carl Sagan overvejer tidsrejser." NOVA. 12. oktober kl. 1999. (20. juli, 2011) http://www.pbs.org/wgbh/nova/physics/Sagan-Time-Travel.html
• Ptak, Andy. "Lysets hastighed i en raket." NASA's Imagine the Universe:Ask An Astrophysicist. 2. januar, 1997. (20. juli, 2011) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/970102c.html
• Rees, Martin. "Universe:The Definitive Visual Guide." Dorling Kindersley Limited. 2008.