Поемете със скорост на светлината през Слънчевата система, започваща от Слънцето
Чували сме го отново и отново. Никой материален предмет теоретично не може да пътува по-бързо. За всички практически цели само светлината е достатъчно светлива, за да пътува със скоростта на светлината.
Движейки се в такава бърза светлинен лъч може да ципира около Земята 8 пъти само за една секунда. Едно пътуване до Луната отнема само 1,3 секунди. Бързо със сигурност, но за съжаление не е достатъчно бързо. Натиснете върху видеото и скоро ще разберете какво имам предвид. Гледката започва от Слънцето и се движи навън в Слънчевата система със скоростта на светлината.
Разстояние на планетата в AU Време за пътуване ............................................ ........................ Меркурий 0,387 193,0 секунди или 3,2 минутиVenus 0,723 360,0 секунди или 6,0 минутиРечта 1 000 499,0 секунди или 8,3 минутиМари 1,523 759,9 секунди или 12,6 минути Юпитер 5,203 2595.0 секунди или 43.2 минутиЗапис 9.538 4759.0 секунди или 79.3 минутиУран 19.819 9575.0 секунди или 159.6 минутиНептун 30.058 14998.0 секунди или 4.1 часаПлуто 39.44 19680.0 секунди или 5.5 часа ..................... ..............................................
Разстояния и светлинни времена до планетите и Плутон (от Алфонс Суинехарт)
Първо може да си помислите, че придвижването с толкова бързи темпове ще ни преведе през орбитите на осемте планети набързо. Не трябваше да се изненадвам, но се оказах вече нетърпелив от времето, когато Меркурий отлетя до… след 3.2 минути. Земята все още беше на 5 минути, а Юпитер още 40! Ето защо видеото се отрязва в Юпитер - никой не би се задържал за появата на Плутон 5 1/2 часа по-късно.
Както видеото досадно, но ефективно демонстрира, ние живеем в слънчева система, където няколко планети са разделени от огромни пространства. Дори светлината не е достатъчно бърза, за да задоволи потребността на човека от скорост. Но само за да разгледаме нещата в перспектива, най-бързите актуални човешки обекти са НАСА Космически кораб Voyager I, която наскоро достигна междузвездно пространство, пътувайки със скорост 38 000 мили / ч или почти 18 000 пъти по-бавна от скоростта на светлината.
Нека да проучим по-нататък. Всеки материален предмет, например Skittle, движещ се толкова бързо, би станал безкрайно масивен. Защо? Ще ви трябва безкрайно количество енергия, за да ускорите Skittle до точната скорост на светлината. Тъй като материята и енергията са две лица на една и съща монета, цялата тази енергия създава безкрайно масивна Skittle. Сладко отмъщение, ако някога е имало.
Можете обаче да ускорите хапчетата, подобни на хапчета, до 99,9999% светлинна скорост с ограничено, ако невероятно голямо количество енергия. Айнщайн е готин с това. Ето това странно нещо. Ако пътувате със скоростта на светлината, това ще изглежда като напълно нормално бонбони, но ако трябва да го погледнете от външния свят, сладкото лакомство ще бъде цялата вселена. И двете гледни точки са еднакво валидни и това е същността на относително.
Двойственост на вълната-частица на светлината
За да си представим по-добре един ден от живота на фотона, нека да продължим заедно. Фотоните са формата на частиците на светлината, която дълго време се разбираше само като вълни на електромагнитна енергия. В странността на квантовия свят светлината е както частица, така и вълна, От наша гледна точка, фотонът се разкъсва със скорост 186 000 мили в секунда, но за самия фотон светът стои неподвижен и времето спира. Фотоните са навсякъде наведнъж. Вездесъщ. За тях не минава време.
В теорията на относителността движението на нещо се определя изцяло от гледна точка на наблюдателя. От гледна точка на фотона, той е в покой. От нашето, той се движи във времето и пространството. Всички имаме своя „координатна рамка“, така че където и да се намираме, сме в покой. Това е относителност за вас - всички кадри са еднакво валидни.
Нека кажем, че сте в самолет. Тази тъжна торба с гевреци, която току-що ви подадоха, е в покой, защото е във вашата координатна рамка. Човекът до вас също е в покой (и да се надяваме, че не хърка). Дори самолетът е в покой. Според Айнщайн е също толкова валидно да представим света извън прозореца на самолета, който се движи, докато самият самолет остава в покой. Следващия път, когато летите, затворете очи, след като самолетът достигне височина и постоянна скорост. Ще чуете шума на двигателите, но няма начин да разберете, че всъщност се движите.
Относителността също предрича това договор за обекти по посока на тяхното движение. Колкото и странно да звучи, това е потвърдено от много експерименти. Колкото по-бързо пътуват нещата, толкова повече те се сключват.
Ефектът не става забележим, докато един обект не се приближи до светлинна скорост, но обслужващите и екипажните модули Apollo 10 достигат скорост от 0,0037% от скоростта на светлината. От гледна точка на някой на земята, модулът с дължина 11.03 метра се сви с приблизително 7,5 нанометра, изключително малко, но измеримо количество. (Лист хартия е дебел 100 000 нанометра). По същия начин, разстоянията се свиват, достигайки до нула при светлинна скорост.
Свиването на дължината се случва, защото неподвижният наблюдател вижда по-бавно отметката за време на пътуващия космически кораб. Тъй като светлината се измерва във времеви единици - светлинни секунди, светлинни години - за да се постигнат съгласие за скоростта на светлината (константа в цялата вселена), „владетелят“ на пътника трябва да бъде по-кратък. И наистина е от вашата неподвижна гледна точка, ако можете по някакъв начин да надникнете вътре в кораба. Пътувайки с 10% светлинна скорост, 200-футовият космически кораб се свива на 199 фута. При 86,5% това е 100 фута или половината от размера, а при 99,99% само 3 фута!
Днес пътувахме далеч - седнали тихо в нашите референтни рамки.
