Wybierz się w podróż światła w stronę Układu Słonecznego, zaczynając od Słońca
Słyszeliśmy to w kółko. Żaden przedmiot materialny nie może teoretycznie podróżować szybciej. Dla wszystkich praktycznych celów tylko światło jest wystarczająco gęste, aby podróżować z prędkością światła.
Poruszając się w takim pośpiechu, promień światła może okrążyć Ziemię 8 razy w ciągu zaledwie jednej sekundy. Podróż na księżyc zajmuje zaledwie 1,3 sekundy. Na pewno szybko, ale niestety nie wystarczająco szybko. Naciśnij przycisk odtwarzania wideo, a wkrótce dowiesz się, co mam na myśli. Widok zaczyna się od Słońca i leci z prędkością światła na zewnątrz do Układu Słonecznego.
Odległość planety w AU Czas podróży ............................................ ........................ Merkury 0,387 193,0 sekund lub 3,2 minuty Wenus 0,723 360,0 sekund lub 6,0 minut Ziemia 1000 499,0 sekund lub 8,3 minut Marek 1,523 759,9 sekund lub 12,6 minut Jupiter 5,203 2555,0 sekund lub 43,2 minuty Saturn 9,538 4759,0 sekund lub 79,3 minut Uran 19,819 9575,0 sekund lub 159,6 minut Neptune 30,058 14998,0 sekund lub 4,1 godziny Flut 39,44 19680,0 sekund lub 5,5 godziny ..................... ..............................................
Odległości i czasy świetlne do planet i Plutona (od Alphonse Swinehart)
Najpierw możesz pomyśleć, że tak szybki ruch sprawi, że pośpiesznie poprowadzimy nas przez orbity ośmiu planet. Nie powinienem być zaskoczony, ale zdążyłem się już niecierpliwić, gdy Merkury poleciał… po 3,2 minutach. Ziemia była jeszcze w odległości 5 minut, a Jowisz kolejne 40! Właśnie dlatego film urywa się w Jowiszu - nikt nie pozostałby przy pojawieniu się Plutona 5 1/2 godziny później.
Jak pokazuje żmudnie, ale skutecznie wideo, żyjemy w Układzie Słonecznym, w którym kilka planet jest oddzielonych rozległymi przestrzeniami. Nawet światło nie jest wystarczająco szybkie, aby zaspokoić ludzką potrzebę prędkości. Ale aby spojrzeć na to z perspektywy, najszybszymi obecnie obiektami stworzonymi przez człowieka są obiekty NASA Statek kosmiczny Voyager I., która ostatnio osiągnęła przestrzeń międzygwiezdną podróżującą z prędkością 38 000 mph (17 km / s) lub prawie 18 000 razy wolniej niż prędkość światła.
Odkryjmy dalej. Każdy przedmiot materialny, na przykład Kręgiel, poruszający się tak szybko, stałby się nieskończenie masywny. Dlaczego? Potrzebujesz nieskończonej ilości energii, aby przyspieszyć Tory do dokładnej prędkości światła. Ponieważ materia i energia są dwiema stronami tej samej monety, cała ta energia tworzy nieskończenie masywną Skittle. Słodka zemsta, jeśli kiedykolwiek była.
Możesz jednak przyspieszyć cukierek przypominający pigułki do prędkości światła 99,9999% ze skończoną, choć niewiarygodnie dużą ilością energii. Einstein jest z tym spoko. Oto dziwna rzecz. Gdybyś podróżował z prędkością światła, wyglądałoby to jak całkowicie normalny kawałek cukierka, ale jeśli spojrzysz na to ze świata zewnętrznego, słodką ucztą byłby cały wszechświat. Oba punkty widzenia są równie ważne i to jest istota względności.
Dualizm falowo-cząsteczkowy światła
Aby lepiej wyobrazić sobie dzień z życia fotonu, wybierzmy się na przejażdżkę. Fotony są cząsteczkową formą światła, którą przez długi czas rozumiano jedynie jako fale energii elektromagnetycznej. W dziwności świata kwantowego światło jest zarówno cząsteczka, jak i fala. Z naszej perspektywy foton rozdziera się z prędkością 186 000 mil na sekundę, ale do samego fotonu świat stoi w miejscu i czas się zatrzymuje. Fotony są wszędzie naraz. Wszechobecny. Nie ma dla nich czasu.
W teorii względności ruch czegokolwiek jest definiowany całkowicie z punktu widzenia obserwatora. Z perspektywy fotonu jest w spoczynku. Od naszego porusza się w czasie i przestrzeni. Wszyscy mamy własną „ramkę współrzędnych”, więc gdziekolwiek jesteśmy, odpoczywamy. To jest dla ciebie względność - wszystkie ramki są jednakowo ważne.
Powiedzmy, że jesteś w samolocie. Ta smutna torebka precli, którą właśnie wręczyłeś, odpoczywa, ponieważ znajduje się w twojej ramie współrzędnych. Osoba obok ciebie również odpoczywa (i mam nadzieję, że nie chrapie). Nawet samolot jest w spoczynku. Według Einsteina równie ważne jest wyobrażenie sobie świata za oknem samolotu poruszającego się, podczas gdy sam samolot pozostaje w spoczynku. Następnym razem, gdy będziesz latać, zamknij oczy, gdy samolot osiągnie wysokość i stałą prędkość. Usłyszysz hałas silników, ale nie ma sposobu, aby wiedzieć, że się poruszasz.
Teoria względności również to przewiduje przedmiot umowy w kierunku ich ruchu. Dziwne, jak się wydaje, zostało to potwierdzone przez wiele eksperymentów. Im szybciej rzeczy podróżują, tym bardziej się kurczą.
Efekt nie jest zauważalny, dopóki obiekt nie zbliży się do prędkości światła, ale moduł usługi i załogi Apollo 10 osiągnął prędkość 0,0037% prędkości światła. Z punktu widzenia kogoś na ziemi moduł o długości 11,03 metra skurczył się o około 7,5 nanometra, czyli niezwykle malutką, ale mierzalną ilość. (Arkusz papieru ma grubość 100 000 nanometrów). Podobnie odległości zmniejszają się, osiągając zero przy prędkości światła.
Skurcz długości występuje, ponieważ obserwator stacjonarny widzi wolniej czas podróżnego statku kosmicznego. Ponieważ światło mierzy się w jednostkach czasu - sekundach świetlnych, latach świetlnych - aby oba mogły uzgodnić prędkość światła (stałą we wszechświecie), „władca” podróżnika musi być krótszy. I naprawdę z twojej stacjonarnej perspektywy możesz w jakiś sposób zajrzeć do wnętrza statku. Podróżując z prędkością światła 10%, 200-metrowy statek kosmiczny zmniejsza się do 199 stóp. Przy 86,5% jest to 100 stóp lub połowa wielkości, a przy 99,99% tylko 3 stopy!
Podróżowaliśmy dziś daleko - siedząc spokojnie w naszych referencjach.
