Vydejte se na cestu rychlostí světla přes sluneční soustavu počínaje Sluncem
Slyšeli jsme to znovu a znovu. Žádný hmotný objekt nemůže teoreticky cestovat rychleji. Pro všechny praktické účely je pouze světlo natolik pružné, aby cestovalo rychlostí světla.
Pohybující se v takovém spěchu, paprsek světla může zip kolem Země 8krát během jedné sekundy. Cesta na Měsíc trvá pouhých 1,3 sekundy. Rychle pro jistotu, ale bohužel ne dost rychle. Hrajte na videu a brzy budete vědět, co tím myslím. Pohled začíná u Slunce a cestuje ven do sluneční soustavy rychlostí světla.
Vzdálenost planety v AU Čas cesty ............................................ ........................ Rtuť 0,387 193,0 sekund nebo 3,2 minuty Venus 0,723 360,0 sekund nebo 6,0 minutJedno 1 000 499,0 sekund nebo 8,3 minutyMas 1,523 759,9 sekund nebo 12,6 minut Jupiter 5,203 2595,0 sekundy nebo 43,2 minutySuturn 9,538 4759,0 sekund nebo 79,3 minutyUranus 19,819 9575,0 sekund nebo 159,6 minutyNeptune 30,058 14998,0 sekund nebo 4,1 hodinyPluto 39,44 19680,0 sekund nebo 5,5 hodiny ..................... ..............................................
Vzdálenosti a světelné časy k planetám a Pluto (od Alphonse Swinehart)
Nejprve si můžete myslet, že rychlý pohyb nás rychle přivede na oběžné dráhy osmi planet. Neměl jsem být překvapen, ale zjistil jsem, že jsem už netrpělivý, když Merkur letěl ... po 3,2 minutách. Země byla stále 5 minut a Jupitera dalších 40! To je důvod, proč se video přerušilo v Jupiteru - nikdo by se po Plutově vzhledu nezdržel o 5 1/2 hodiny později.
Jak video únavně, ale účinně ukazuje, žijeme ve sluneční soustavě, kde je několik planet odděleno obrovskými prostory. Ani světlo není dostatečně rychlé, aby uspokojilo lidskou potřebu rychlosti. Ale jen proto, aby se věci daly do perspektivy, nejrychlejšími současnými lidskými objekty jsou NASA Kosmická loď Voyager I, který nedávno dosáhl mezihvězdného prostoru při rychlosti 17 km / s nebo téměř 18 000krát pomalejší než rychlost světla.
Pojďme prozkoumat další. Jakýkoli hmotný předmět, například kuželka, pohybující se tak rychle, by se stal nekonečně masivním. Proč? K urychlení kuželky na přesnou rychlost světla budete potřebovat nekonečné množství energie. Protože hmota a energie jsou dvě tváře stejné mince, celá tato energie vytváří nekonečně masivní kuželku. Sladká pomsta, pokud vůbec někdy byla.
Můžete však urychlit bonbóny podobné pilulkám až na 99,9999% světelnou rychlost s konečnou, pokud neuvěřitelně velkým množstvím energie. Einstein je v pohodě. Tady je divná věc. Pokud byste cestovali po rychlosti světla, vypadalo by to jako naprosto normální kousek cukroví, ale pokud byste se na to měli dívat z vnějšího světa, sladká pochoutka by byla celým vesmírem. Oba názory jsou stejně platné, a to je podstata relativně.
Dualita vlnových částic světla
Abychom si lépe představili den v životě fotonu, pojďme se projet. Fotony jsou částicovou formou světla, která byla po dlouhou dobu chápána pouze jako vlny elektromagnetické energie. V podivnosti kvantového světa je světlo částice i vlna. Z našeho pohledu se foton roztrhl rychlostí 186 000 mil za sekundu, ale na samotný foton svět stojí nehybně a čas se zastaví. Fotony jsou všude najednou. Všudypřítomný. Není čas na ně.
V teorii relativity je pohyb všeho definován zcela z pohledu pozorovatele. Z pohledu fotonu je to v klidu. Z našeho se to pohybuje v čase a prostoru. Všichni máme svůj vlastní „souřadnicový rámec“, takže ať jsme kdekoli, jsme v klidu. To je relativita pro vás - všechny snímky jsou stejně platné.
Řekněme, že jste v letadle. Ta smutná taška preclíky, kterou jste právě dostali, je v klidu, protože je ve vašem souřadnicovém rámci. Člověk vedle vás je také v klidu (a doufejme, že chrápání). Dokonce i letadlo je v klidu. Podle Einsteina je stejně platné zobrazovat svět mimo okno letounu, zatímco samotné letadlo zůstává v klidu. Až budete letět, zavřete oči, jakmile letadlo dosáhne nadmořské výšky a konstantní rychlosti. Uslyšíte hluk motorů, ale neexistuje způsob, jak zjistit, že se skutečně pohybujete.
Relativita to také předpovídá objekty smlouvy ve směru jejich pohybu. Zvláštní, jak to zní, to bylo ověřeno mnoha experimenty. Čím rychleji věci cestují, tím více se uzavírají.
Tento efekt se nestane patrný, dokud se objekt nepřiblíží rychlosti světla, ale moduly služeb a posádky Apollo 10 dosáhly rychlosti 0,0037% rychlosti světla. Z pohledu někoho na zemi se modul o délce 11,03 metru zmenšil o přibližně 7,5 nanometrů, což je mimořádně malé, ale měřitelné množství. (List papíru je tlustý 100 000 nanometrů). Podobně se vzdálenosti zmenšují a při světelné rychlosti klesají na nulu.
Ke zkrácení délky dochází, protože stacionární pozorovatel vidí pomalejší tikání času cestovatele v rychlé lodi. Protože se světlo měří v časových jednotkách - světelné sekundy, světelné roky -, aby se oba mohli dohodnout na rychlosti světla (konstanta napříč vesmírem), musí být „vládce“ cestovatele kratší. A opravdu je to z vašeho stacionárního pohledu, pokud byste mohli nějakým způsobem nahlédnout dovnitř lodi. Při rychlosti 10% světla se kosmická loď o délce 200 stop zmenší na 199 stop. Na 86,5%, je to 100 stop nebo polovina velikosti a na 99,99% pouze 3 stopy!
Dnes jsme cestovali daleko - seděli tiše v našich referenčních rámcích.
