Vai esat kādreiz domājuši, vai ir iespējams ceļot nelielā ātrumā? Varbūt ar nepieciešamo tehnoloģiju, kas mums palīdzētu sasniegt šo ātrumu, mēs varbūt kādu dienu varētu lidot uz Visuma malu un redzēt, kas ir ārpus tā?
Mazliet teorijas
Gaismas ātrums vakuumā ir konstante, kuru mēs zinām diezgan precīzi: piemēram, gaisma pārvietojas ar ātrumu 299 792 458 metri sekundē. Tas ir visu elektromagnētisko lauku izplatīšanās ātrums vakuumā, ieskaitot radioviļņus, infrasarkano, ultravioleto, rentgena un gamma starojumu.
Saskaņā ar Einšteina īpašo relativitātes teoriju nekas nevar ceļot ātrāk par gaismu. Normālos apstākļos gaisma mums patiešām acumirklī pārvietojas. Piemēram, mums nav laika, lai redzētu, kā fotoni tiek atstaroti no priekšmetiem un telpā tiek absorbēti ar virsmām, kad gaisma ir izslēgta - tas notiek tik ātri.
Gaismas ātrums tukšā telpā (vakuumā) nav atkarīgs no relatīvā ātruma starp tā avotu un novērotāju. Daži uzskata, ka šis apgalvojums ir pretrunā ar veselo saprātu, tomēr tieši tas ir pierādīts eksperimentāli. Slavenāko šādu eksperimentu 19. gadsimta beigās veica fiziķi Alberts Miķelsons un Edvards Morlijs. Viņi atklāja, ka gaismas ātrums visos virzienos ir vienāds, neatkarīgi no fakta, ka pati Zeme pārvietojas pa kosmosu.
Alberts Miķelsons.
Reklāmas video:
Cilvēks un ātrums
Cilvēkiem noteikti patīk ātrums. Tā kā ritenis tika izgudrots, un ātrumu vairs nenoteica mūsu kāju stiprums, mēs gribējām pārvietoties ātrāk un ātrāk. Jo ātrāk cilvēks pārvietojas, jo apburošāks viņš kļūst (lai gan ir vērts atzīmēt, ka dažiem cilvēkiem liels ātrums ir biedējoša lieta). Mūsdienās cilvēcei ir izdevies izstrādāt neticami ātrus gaisa kuģus, īpaši ātrus iznīcinātājus, super-ātrus ātrgaitas vilcienus utt. Tomēr Visumam ir kaut kas augšā, nekā kaut ko mēs esam sasnieguši - gaisma.
Tātad, iespējams, kāds no jums vienu vakaru pēc smagas dienas, sēdēdams ar alus pudeli vai tējas krūzi, prātoja, kāds būtu pārvietošanās gaismas ātrumā.
Kas notiek, ja mēs pārvietojamies ar gaismas ātrumu
Cilvēks, kas pārvietojas ar gaismas ātrumu, pieredzēs laika dilatāciju. Viņam laiks paies lēnāk, salīdzinot ar cilvēku, kurš stāv uz vietas. Turklāt viņu redzes lauks ievērojami mainīsies. Cilvēkam, kas pārvietojas ar gaismas ātrumu, Visums parādīsies tuneļa formā aparāta priekšā, pa kuru viņš ceļo. Apsveriet šo aizraujošo ideju.
Līdz 20. gadsimtam pasaule bija pārliecināta par Īzaka Ņūtona uzskatu par objektiem un smaguma pareizību. Tomēr 1900. gados neviens cits kā Alberts Einšteins pārņēma un nemainīja pasauli uz visiem laikiem.
Alberta Einšteina lekcijas Vīnē 1921. gadā.
Viņa piedāvātā relativitātes teorija izskaidroja daudzus jautājumus, kas saistīti ar masu un enerģiju. Masas un enerģijas ekvivalences vienādojums pierādīja, ka masa un enerģija ir savstarpēji aizstājamas, tas ir, vienu var pārveidot citā - un otrādi. Viņš arī ierosināja, ka nav vienota standarta atskaites principa. Viss ir relatīvs pat laikā. Tad viņam radās izpratne, ka gaismas ātrums ir nemainīgs un nav atkarīgs no novērotāja. Tādējādi, ja cilvēks pārvietojas ar ātrumu 50% no gaismas ātruma tajā pašā virzienā kā gaisma, tad gaismas stars uz viņu skatīsies tāpat kā uz nekustīgu cilvēku.
Runājot par masas un enerģijas ekvivalentu, īsumā tas nozīmē, ka, ja objekts pārvietojas par 10% no gaismas ātruma, tā masa palielināsies par 0,5% no sākotnējās masas. Tajā pašā laikā, ja objekts pārvietojas ar 90% no gaismas ātruma, tā masa dubultosies.
Vai mēs varam ceļot ar gaismas ātrumu?
Nē, mēs nevaram pārvietoties ar nelielu ātrumu. Lieta ir tāda, ka, pārvietojoties ar gaismas ātrumu, objekta masa palielināsies eksponenciāli. Iedomājieties sekojošo: gaismas ātrums ir gandrīz 300 tūkstoši kilometru sekundē, un, kad objekts pārvietojas ar tādu ātrumu, tā masa kļūst bezgalīga. Tāpēc, lai pārvietotu šo objektu, būs nepieciešama bezgalīga enerģija (atcerieties par masas un enerģijas ekvivalenci), kas ir ārkārtīgi nepraktiski.
Aptuveni runājot, šī iemesla dēļ neviens objekts nevar pārvietoties ar gaismas ātrumu (izņemot pašu gaismu) vai ātrāk.
Runājot par kustību gandrīz ar gaismas ātrumu, teiksim, 90% no tā, tad mums būs interesanti novērojumi.
Kustība (gandrīz) ar gaismas ātrumu
Pirmkārt, cilvēks, kas pārvietojas ar šādu ātrumu, izjutīs laika pagarinājumu. Laiks viņam paies lēnāk nekā kādam, kurš nekustīgi stāv. Piemēram, ja cilvēks pārvietojas ar 90% gaismas ātrumu, tad, kad viņam paiet 10 minūtes, personai, kas stāv uz vietas, paiet 20 minūtes.
Diagramma, kas parāda laika izliekumu, tuvojoties gaismas ātrumam.
Ir vērts pieminēt galvenās izmaiņas redzes laukā. Cilvēkam, kas pārvietojas neatkarīgi no vietas, kur 90% gaismas ātruma, kā minēts iepriekš, Visums izskatīsies tā, it kā viņš uz to skatītos caur logu sava kosmosa kuģa priekšā. Zvaigznes, kurām viņš tuvojas, būs zilas, un tās, kas paliks aiz muguras, - sarkanas. Tas notiek tāpēc, ka gaismas viļņi no zvaigznēm, kas atrodas priekšā, salīp kopā, liekot objektam parādīties zilā krāsā, bet gaismas viļņi no zvaigznēm, kas palikušas aiz muguras, izstiepsies un kļūs sarkanā krāsā, izraisot ārkārtēju Doplera efektu.
Pārvarot noteiktu zīmi, cilvēks ienirt tumsā, jo viļņu garumi, kas iekrīt viņa acīs, būtu ārpus redzamā spektra.
Protams, pat ar visām nepraktiskajām iespējām un šķēršļiem, kas saistīti ar pārvietošanos ar gaismas ātrumu (vai tuvu), tas noteikti būtu vēl viens piedzīvojums.
Vladimirs Guilēns