Přemýšleli jste někdy, jestli je možné cestovat nízkou rychlostí? Možná, že s nezbytnou technologií, která nám pomůže dosáhnout této rychlosti, bychom jednoho dne mohli letět na okraj vesmíru a vidět, co je za ním?
Trocha teorie
Rychlost světla ve vakuu je konstanta, kterou známe docela přesně: například, světlo se pohybuje rychlostí 299 792 458 metrů za sekundu. Toto je rychlost šíření všech elektromagnetických polí ve vakuu, včetně rádiových vln, infračerveného záření, ultrafialového záření, rentgenového záření a záření gama.
Podle Einsteinovy speciální teorie relativity nemůže nic cestovat rychleji než světlo. Za normálních podmínek se pro nás světlo okamžitě pohybuje. Například nemáme čas sledovat, jak se fotony odrážejí od předmětů a absorbují povrchy v místnosti, když je světlo vypnuté - to se děje tak rychle.
Rychlost světla v prázdném prostoru (vakuum) nezávisí na relativní rychlosti mezi jeho zdrojem a pozorovatelem. Někteří věří, že toto tvrzení je v rozporu se zdravým rozumem, ale to je přesně to, co bylo experimentálně prokázáno. Nejslavnější takový experiment provedli fyzici Albert Michelson a Edward Morley na konci 19. století. Zjistili, že rychlost světla je stejná ve všech směrech, bez ohledu na skutečnost, že Země se pohybuje vesmírem.
Albert Michelson.
Propagační video:
Muž a rychlost
Lidé rozhodně milují rychlost. Protože kolo bylo vynalezeno a rychlost už nebyla určována silou našich nohou, chtěli jsme se pohybovat rychleji a rychleji. Čím rychleji se člověk pohybuje, tím je radostnější (i když stojí za zmínku, že pro některé lidi jsou vysoké rychlosti děsivá věc). Dnes se lidstvu podařilo vyvinout neuvěřitelně rychlá letadla, ultrarychlí bojovníci, superrychlé vysokorychlostní vlaky atd. Vesmír však má na rukávu něco rychlejšího než cokoli, čeho jsme dosáhli - světlo.
Možná, někteří z vás jednoho večera po náročném dni, seděli s lahví piva nebo šálkem čaje, přemýšleli, jaké by to bylo pohybovat se rychlostí světla.
Co se stane, když se pohybujeme rychlostí světla
Osoba pohybující se rychlostí světla zažije dilataci času. Čas pro něj bude pomalejší než u člověka, který stojí. Navíc se jejich zorné pole výrazně změní. Pro člověka, který se pohybuje rychlostí světla, se vesmír objeví ve formě tunelu před zařízením, po kterém cestuje. Zvažte tento vzrušující nápad.
Až do 20. století byl svět přesvědčen o správnosti názorů Isaaca Newtona na objekty a gravitaci. V 20. letech 20. století však nikdo jiný než Albert Einstein převzal a navždy nezměnil svět.
Albert Einstein přednáší ve Vídni v roce 1921.
Teorie relativity, kterou navrhl, objasnila mnoho otázek týkajících se hmoty a energie. Rovnice ekvivalence hmoty a energie prokázala, že hmota a energie jsou vzájemně zaměnitelné, to znamená, že jeden může být přeměněn na jiný - a naopak. Navrhl také, že neexistuje jediný standardní referenční rámec. Všechno je relativní i čas. Potom k němu došlo k pochopení, že rychlost světla je konstantní a nezávisí na pozorovateli. Pokud se tedy osoba pohybuje 50% rychlosti světla ve stejném směru jako světlo, pak se na něj světelný paprsek dívá stejně jako na osobu stojící.
Pokud jde o ekvivalenci hmoty a energie, v kostce to znamená, že pokud se objekt pohybuje 10% rychlosti světla, jeho hmotnost se zvýší o 0,5% původní hmotnosti. Současně, pokud se objekt pohybuje 90% rychlosti světla, jeho hmotnost se zdvojnásobí.
Můžeme cestovat rychlostí světla
Ne, nemůžeme se pohybovat rychlostí světla. Jde o to, že při pohybu rychlostí světla se exponenciálně zvýší hmotnost objektu. Představte si následující: rychlost světla je téměř 300 tisíc kilometrů za sekundu, a když se objekt pohybuje touto rychlostí, jeho hmotnost je nekonečná. Proto, aby se pohyboval tímto objektem, bude to vyžadovat nekonečnou energii (pamatujte na ekvivalenci hmoty a energie), což je velmi nepraktické.
Zhruba řečeno, z tohoto důvodu se žádný objekt nemůže pohybovat rychlostí světla (kromě světla samotného) nebo rychleji.
Pokud jde o pohyb téměř rychlostí světla, řekněme 90%, pak budeme mít zajímavá pozorování.
Pohybuje se (téměř) rychlostí světla
Za prvé, člověk pohybující se takovou rychlostí zažije dilataci času. Čas mu uběhne pomaleji než u někoho, kdo stojí. Například, pokud se osoba pohybuje 90% rychlosti světla, pak, když za něj uběhne 10 minut, uběhne 20 minut pro osobu stojící.
Diagram ukazující zakřivení času, když se blíží rychlosti světla.
Je třeba zmínit hlavní změny v zorném poli. Pro člověka pohybujícího se - kdekoli - při 90% rychlosti světla, jak je uvedeno výše, bude vesmír vypadat, jako by se na něj díval oknem před svou kosmickou lodí. Hvězdy, ke kterým přistupuje, se objeví modře a ty, které zůstanou, se objeví červeně. Důvodem je to, že světelné vlny z hvězd před ní se shlukují dohromady, což způsobí, že se předmět jeví jako modrý, a světelné vlny z hvězd, které zůstanou, se natáhnou a zčervenají, což způsobí extrémní Dopplerův efekt.
Po překonání určité značky by se člověk ponořil do tmy, protože vlnové délky, které mu padnou do očí, budou mimo viditelné spektrum.
Samozřejmě, i se všemi nepraktičnostmi a překážkami spojenými s cestováním rychlostí světla (nebo blízko), to by rozhodně bylo další dobrodružství.
Vladimir Guillen