Γιατί δεν μπορεί τίποτα να ταξιδεύουν ταχύτερα από το φως;
Roger Rassool εξετάζει πώς ξεκινήσαμε πρώτα να προσπαθούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα του φωτός, και γι 'αυτό είναι πεπερασμένη.
Όλοι γνωρίζουμε τον αριθμό κυκλοφορίας ενός κανόνα του σύμπαντος - τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός.Και αυτό συμβαίνει να είναι 299,792.458 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.Αλλά γιατί είναι έτσι;
Πριν από το 1600, οι περισσότεροι άνθρωποι υποτίθεται φως κινείται ακαριαία. Γαλιλαίος ήταν από τους πρώτους που πιστεύουν ότι το φως ταξίδεψε σε μια πεπερασμένη ταχύτητα.
Στο 1638 που προσπάθησε να τη μετρήσουμε. Αυτός και ένας βοηθός ίδιοι σκαρφαλωμένο σε μακρινές βουνοκορφές με καλυμμένο φανάρια. Η ιδέα ήταν ότι μόλις βοηθός του Γαλιλαίου είδε το φλας, αποκάλυψε φανάρι του.Το Galileo θα φορά πόσο καιρό πήρε για να δείτε το φλας επιστροφής. Το πείραμα απέτυχε οικτρά! Για να πετύχει, το Galileo θα έπρεπε να καταχωρήσει ένα χρόνο διαφορά μικροδευτερόλεπτα. Δεν είχε καμία τέτοια συσκευή τήρηση του χρόνου και ο χρόνος αντίδρασης του θα ήταν έτσι πιο αργή από αυτή.
Απτόητος, ο Γαλιλαίος κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η κίνηση του φωτός, "αν δεν στιγμιαία, είναι εξαιρετικά γρήγορη".
Αλλά όχι πολύ καιρό μετά, το 1676, πήραμε μια δίκαιη εκτίμηση της ταχύτητας του φωτός από ένα νεαρό Δανός αστρονόμος από το όνομα του Όλε Ρέμερ. Ένας από τους τρόπους ναύτες στη θάλασσα ελέγχονται τα ρολόγια τους ήταν να παρατηρήσει την έκλειψη του Δία από το φεγγάρι του την Ιώ. Ο χρόνος για την Ιώ να κάνει μια πλήρη περιφορά γύρω από τον Δία είχε μετρηθεί σε 1,769 ημέρες. Ωστόσο, υπήρχε ένα μικρό πρόβλημα.
Römer παρατήρησε ότι ο χρόνος μεταξύ εκλείψεις ποικίλλει ελαφρώς ανάλογα με την εποχή του έτους. Κατά καιρούς, όταν η Γη κινείται μακριά από τον Δία, ο χρόνος μεταξύ της Ιώ εκλείψεις αυξάνεται σταδιακά? όπως πλησιάσει η ώρα μειώθηκε. Το σωρευτικό αποτέλεσμα σήμαινε η προβλεπόμενη φορές θα μπορούσε να είναι λάθος σε περισσότερο από 10 λεπτά.
Römer συνειδητοποίησε τις παρατηρήσεις του, θα μπορούσε να εξηγηθεί από την μεταβαλλόμενη απόσταση μεταξύ του Δία και της Ιούς, και της Γης. Οι διαφορετικές χρονικές στιγμές για την τροχιά της Ιώ αντανακλάται το φως διαφορετικές αποστάσεις έπρεπε να ταξιδέψουν. Επέτρεψε επίσης Römer να εκτιμηθεί η ταχύτητα του φωτός ως 214.000 χιλιομέτρων / s. Δεν είναι κακό!
Η πρώτη πειραματική μέτρηση της ταχύτητας του φωτός ήρθε ύστερα από 150 χρόνια με Hippolye Fizeau. Ήρθε με ένα ευφυές εκ των προτέρων σχετικά με τη μέθοδο του Γαλιλαίου. Στο πείραμά του, μια ακτίνα του φωτός προβάλλεται επάνω σε ένα ταχέως περιστρεφόμενο οδοντωτό τροχό. Τα δόντια του περιστρεφόμενου οδοντωτό ψιλοκόψτε το φως επάνω σε πολύ σύντομους παλμούς. Αυτοί οι παλμοί ταξίδεψε περίπου 8 χιλιόμετρα όπου Fizeau είχε τοποθετηθεί προσεκτικά ευθυγραμμισμένα καθρέφτη. Στο ταξίδι της επιστροφής, το ανακλώμενο φως παλμός θα μπορούσε να φθάσει μόνο Fizeau περνώντας πίσω από ένα από τα κενά στον οδοντωτό τροχό.
Τι συνέβη; Σε χαμηλές ταχύτητες, ο παλμός φωτός πάντα επέστρεψα στην Fizeau μέσα από το ίδιο κενό στα δόντια της ΕΟΑ του. Αλλά, όπως Fizeau γύρισε τον τροχό γρηγορότερα, σε μια ορισμένη ταχύτητα ο παλμός έχει αποκλειστεί από το ακόλουθο κείμενο των δοντιών. Γνωρίζοντας την ταχύτητα περιστροφής, Fizaeau έτσι θα μπορούσε να υπολογίσει πόσο καιρό πήρε για το φως να ταξιδέψει 16 χιλιόμετρα - και έτσι το πόσο γρήγορα το φως πρέπει να ταξιδεύει. Αξιοσημείωτο αποτέλεσμα του 315,000 km / s ήταν μέσα σε περίπου 5% των πιο πρόσφατων μετρήσεων μας με τη χρήση λέιζερ.
Όσο πιο γρήγορα κάτι κινείται, η πιο μαζική γίνεται, και ο περισσότερος χρόνος επιβραδύνεται - μέχρι να φτάσετε τελικά την ταχύτητα του φωτός, σημείο στο οποίο ο χρόνος σταματά εντελώς.
ΟΚ. Γνωρίζουμε ότι το φως ταξιδεύει σε μια πεπερασμένη ταχύτητα. Αλλά γιατί είναι πεπερασμένο;
Αυτό το ερώτημα έδωσε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν τροφή για σκέψη. Αν το φως έχει μια πεπερασμένη ταχύτητα, τι αν δεμένο ένα φακό στο μπροστινό μέρος ενός κινούμενου πυραύλων; Δεν θα το φως που προέρχεται από αυτόν τον φακό να ταξιδεύει γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός; Αϊνστάιν προβληματίζονται για το θέμα αυτό με αρκετές "Gedankens" (πειράματα σκέψης) και ήρθε με μια τρελή λύση: η κίνηση ενός αντικειμένου πρέπει με κάποιο τρόπο να κάνει το χρόνο να επιβραδύνει. Ο χρόνος δεν ήταν πλέον σταθερή και έτσι σχετικότητα γεννήθηκε.
Πολλά πειράματα έχουν ελεγχθεί προσεκτικά τις προβλέψεις του Einstein.
Το 1964, ο Bill Bertozzi στο MIT επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια σε ένα εύρος στροφών. Στη συνέχεια μετρήθηκε η κινητική ενέργεια τους και διαπίστωσε ότι οι ταχύτητές τους πλησίασε την ταχύτητα του φωτός, τα ηλεκτρόνια έγινε βαρύτερο και βαρύτερο - μέχρι το σημείο που έγινε τόσο βαρύ ήταν αδύνατο να τους κάνει να πάνε πιο γρήγορα. Η μέγιστη ταχύτητα που θα μπορούσε να πάρει τα ηλεκτρόνια για να ταξιδέψουν πριν γίνουν πολύ βαριά για να επιταχυνθεί περαιτέρω; Η ταχύτητα του φωτός.
Σε ένα άλλο κρίσιμο τεστ, οι φυσικοί Ιωσήφ Hafele και Richard E. Keating πέταξε συγχρονισμένη, υπερ-ακριβή ατομικά ρολόγια καισίου σε διάφορα ταξίδια σε όλο τον κόσμο για εμπορικά αεροσκάφη. Μετά τα ταξίδια, όλα τα κινούμενα ρολόγια διαφώνησαν μεταξύ τους και το ρολόι αναφοράς πίσω στο εργαστήριο. Ο χρόνος έτρεξε πιο αργή για τα κινούμενα ρολόγια ακριβώς όπως ο Αϊνστάιν είχε προβλεφθεί. Έτσι, η ταχύτερη κάτι κινείται, η πιο μαζική γίνεται, και ο περισσότερος χρόνος επιβραδύνεται - μέχρι να φτάσετε τελικά την ταχύτητα του φωτός, σημείο στο οποίο ο χρόνος σταματά εντελώς.Και αν ο χρόνος σταματά, και στη συνέχεια, το ίδιο κάνει και η ταχύτητα. Και έτσι τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός.
Με τον τρόπο αυτό, την επόμενη φορά που θα χρησιμοποιήσετε το έξυπνο τηλέφωνο σας να γνωρίζουν ότι οι δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη Γη GPS πρέπει να λάβει την επιβράδυνση του χρόνου (διαστολή του χρόνου) υπόψη.Απενεργοποιήστε αυτά τα σχετικιστικά διορθώσεις και ο σύγχρονος κόσμος θα χανόταν για πάντα.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
NO COMMENTS!