Dodieties vieglā ceļojuma ātrumā pa Saules sistēmu, sākot no Saules
Mēs to esam dzirdējuši atkal un atkal. Neviens materiāls objekts teorētiski nevar ceļot ātrāk. Praktiskiem nolūkiem tikai gaisma ir pietiekami gaiša, lai ceļotu ar gaismas ātrumu.
Pārvietojoties šādā steigā, gaismas stars var zip ap Zemes riņķot 8 reizes tikai vienas sekundes laikā. Ceļojums uz Mēnesi ilgst tikai 1,3 sekundes. Ātri, protams, bet diemžēl ne pietiekami ātri. Noklikšķiniet uz atskaņot videoklipu, un jūs drīz zināt, ko es domāju. Skats sākas no Saules un gaismas ātrumā virzās uz āru Saules sistēmā.
Planētas attālums ĀS ceļojuma laikā ............................................ ........................ Mercury 0,387 193,0 sekundes vai 3,2 minūtesVenus 0,723 360,0 sekundes vai 6,0 minūtesEarth 1,000 499,0 sekundes vai 8,3 minūtesMars 1,523 759,9 sekundes vai 12,6 minūtesJupiters 5,203 2595,0 sekundes vai 43,2 minūtesSaturn 9,538 4759,0 sekundes vai 79,3 minūtesUranus 19,819 9575,0 sekundes vai 159,6 minūtesNeptūns 30,058 14998,0 sekundes vai 4,1 stundasPluto 39,44 19680,0 sekundes vai 5,5 stundas ..................... ..............................................
Attālumi un gaismas laiki līdz planētām un Plutonam (no Alphonse Swinehart)
Vispirms varētu domāt, ka, pārvietojoties tik ātri, steigā mēs nokļūsim pāri astoņu planētu orbītām. Man nevajadzēja būt pārsteigtam, bet es jutos jau kļuvis nepacietīgs līdz brīdim, kad Merkūrs aizlidoja līdz… pēc 3,2 minūtēm. Zeme joprojām bija 5 minūšu attālumā, bet Jupiters - vēl 40! Tāpēc Jupiterā video tiek pārtraukts - neviens nenoturēsies pēc Plutona parādīšanās 5 1/2 stundas vēlāk.
Kā video garlaicīgi, bet efektīvi parāda, mēs dzīvojam Saules sistēmā, kur dažas planētas atdala plašas telpas. Pat gaisma nav pietiekami ātra, lai apmierinātu cilvēka vajadzību pēc ātruma. Bet, tikai skatot lietas perspektīvā, visātrāk pašreizējie cilvēku radītie objekti ir NASA Kosmosa kuģis Voyager I, kas nesen sasniedza starpzvaigžņu telpu, pārvietojoties ar ātrumu 38 000 mph (17 km / sek) vai gandrīz 18 000 reizes lēnāk nekā gaismas ātrums.
Izpētīsim tālāk. Jebkurš materiāls priekšmets, piemēram, Skittle, kas pārvietojas tik ātri, kļūs bezgalīgi masīvs. Kāpēc? Jums būs nepieciešams bezgalīgs enerģijas daudzums, lai paātrinātu Skittle līdz precīzam gaismas ātrumam. Tā kā matērija un enerģija ir vienas un tās pašas monētas divas sejas, visa šī enerģija rada bezgalīgi masīvu Skitlu. Salda atriebība, ja kādreiz bija.
Tomēr ar ierobežotu, ja neticami lielu enerģijas daudzumu, jūs varat paātrināt tabletes līdzīgās konfektes līdz gaismas ātrumam 99,9999%. Einšteinam ir forši ar to. Šeit ir dīvaini. Ja jūs ceļotu pa gaismas ātrumu, tas izskatītos kā pilnīgi parasts konfekšu gabals, bet, ja uz to skatītos no ārpasaules, saldais cienasts būtu viss Visums. Abi viedokļi ir vienlīdz derīgi, un tā ir nosacīti būtība.
Gaismas viļņu daļiņu dualitāte
Lai labāk iedomāties dienu fotona dzīvē, dodieties braucienā. Fotoni ir gaismas daļiņu forma, kas ilgu laiku tika saprasta tikai kā viļņi elektromagnētiskās enerģijas. Kvantu pasaules dīvainībā gaisma ir gan daļiņa, gan vilnis. No mūsu viedokļa fotona izlīšana notiek ar ātrumu 186 000 jūdzes sekundē, bet pašam fotonam pasaule stāv un laiks apstājas. Fotoni ir visur vienlaicīgi. Visur klāt. Viņiem nepaiet laiks.
Relativitātes teorijā jebko kustība tiek pilnībā definēta no novērotāja viedokļa. No fotona viedokļa tas atrodas miera stāvoklī. No mūsu vidus tas pārvietojas laikā un telpā. Mums visiem ir savs “koordinātu rāmis”, tāpēc, lai kur mēs atrastos, mēs atrodamies miera stāvoklī. Tā ir relativitāte jums - visi kadri ir vienādi derīgi.
Pieņemsim, ka atrodaties lidmašīnā. Tas skumjš kliņģera maiss, kas jums tikko tika nodots, atrodas miera stāvoklī, jo tas atrodas jūsu koordinātu ietvarā. Blakus esošais cilvēks tāpat ir miera stāvoklī (un, cerams, nekrāk). Pat lidmašīnā ir miera stāvoklī. Pēc Einšteina teiktā, tas ir tikpat derīgi, lai attēlotu pasauli ārpus lidmašīnas loga, pārvietojoties, kamēr pati lidmašīna paliek miera stāvoklī. Nākamreiz lidojot, aizveriet acis, kad lidmašīna sasniegusi augstumu un nemainīgu ātrumu. Jūs dzirdēsit motoru troksni, taču nevar zināt, ka patiesībā pārvietojaties.
Arī relativitāte to paredz objektu līgums viņu kustības virzienā. Dīvaini, kā izklausās, to ir pārbaudījuši daudzi eksperimenti. Jo ātrāk lietas ceļo, jo vairāk tās slēdz līgumu.
Efekts nekļūst pamanāms, kamēr objekts netuvojas gaismas ātrumam, bet Apollo 10 servisa un apkalpes moduļi sasniedza ātrumu 0,0037% no gaismas ātruma. Raugoties no kāda cilvēka uz zemes, 11,03 metru garš modulis saruka par aptuveni 7,5 nanometriem, kas ir ārkārtīgi niecīgs, bet izmērāms. (Papīra lapa ir 100 000 nanometru bieza). Tāpat attālumi sašaurinās, pagriežoties uz nulli pie gaismas ātruma.
Garuma saraušanās notiek tāpēc, ka stacionārs novērotājs pamana ātra kosmosa kuģa ceļotāja laiku lēnāk. Tā kā gaismu mēra laika vienībās - gaismas sekundēs, gaismas gados -, lai abi vienotos par gaismas ātrumu (konstante visā Visumā), ceļotāja “valdītājam” jābūt īsākam. Un tas tiešām ir no jūsu nekustīgā viedokļa, ja jūs kaut kā varētu līdzināties kuģa iekšienē. Braucot ar 10% gaismas ātrumu, 200 pēdu kosmosa kuģis samazinās līdz 199 pēdām. Pie 86,5% tas ir 100 pēdas vai puse no lieluma un 99,99% ir tikai 3 pēdas!
Šodien esam tālu nogājuši - mierīgi sēžam savā atskaites ietvarā.
