Az igazi ok, amiért nem tudsz gyorsabban haladni a fénysebességnél

Albert Einsteint gyakran minden idők egyik legbefolyásosabb tudósaként tartják számon, aki ragyogóan ismeri a természet törvényeit. Munkásságának azonban van egy nagyon kiábrándító következménye, különösen a tudományrajongók számára, akik abban reménykednek, hogy egy napon eljuthatnak távoli csillagokhoz. Elmélete kimutatta, hogy a világegyetemben létezik a leggyorsabb sebesség: a fénysebesség. Ez azt jelenti, hogy a lehető legrövidebb oda-vissza út a legközelebbi csillaghoz közel egy évtizedet vesz igénybe.

De hogyan is működik ez pontosan? Még a legtudatosabb tudományrajongók is gyakran rosszul, vagy legalábbis hiányosan értik, miért nem lehet gyorsabban haladni a fénynél.

A válasz a tankönyvből

Ez a maximális sebességkorlátozás különös tény, amely ellentmond általános megérzéseinknek. Végtére is, ha fütyülsz az autódban és felgyorsítasz, gyorsabban mész. És bár az autó végsebessége van, mi gyorsabb dolgokat tudunk, mint például a vadászgépek és a golyók.

A gyorsítás azonban végül leáll. Bármennyire is próbálkozol, nem tudsz gyorsabban haladni ~186 000 mérföld/másodpercnél (~300 000 km/s).

Ennek a kozmikus sebességkorlátozásnak a leggyakoribb magyarázata az, hogy ahogy egy objektum egyre gyorsabban halad, úgy nő a tömege. És ennek a magyarázatnak van értelme. Hiszen hegyet nehezebb tolni, mint kavicsot. Ha a tárgyak tömegei végtelenné válnak, ahogy közelednek a fénysebességhez, akkor logikus, hogy ezt a sebességkorlátot nem tudod áttörni – ennek eléréséhez végtelen energiára lenne szükség.

Sok érdeme van ennek a magyarázatnak, és gyakran magyarázzák így, még az egyetemi fizikaórákon is. (A fenébe, ezt még én is megtanultam időnként.) De ez nem az legjobb válaszol.

Minden fénysebességgel halad

Ahhoz, hogy megértsük a valódi okot, hogy miért nem lehet gyorsabban haladni a fénynél, meg kell tanulnunk egy kulcsfontosságú gondolatot Einstein elméletéből. Bár közös tapasztalatunk azt mutatja, hogy a tér és az idő különböző dolgok, rájött, hogy jobban hasonlítanak egymásra. A tér és az idő helyett van egy dolog, amit téridőnek neveznek.

Ez a gondolat talán a legkönnyebben egy analógián keresztül érthető meg. Nézd meg bármelyik világtérképet. Egy helyet a térképen két számmal azonosíthatunk: szélesség (az észak/déli szám) és hosszúság (a keleti/nyugati szám). Bár vannak kisebb különbségek (például melegebb vagy hidegebb lesz, ahogy északról délre haladunk), valójában nincs különbség a két irány között.

Téridőben ez nagyjából ugyanaz. Az egyének mozoghatnak időben vagy térben, ahogy az utazók is dönthetnek úgy, hogy keletről/nyugatról északra/délre mozognak.

Most pedig a legfontosabb betekintés. Einstein egyik professzora, egy matematikus, akit Hermann Minkowskinak hívnak, belenézett Einstein relativitáselméletébe, és rájött, hogy az elmélet legmélyebb és legalapvetőbb szintjén azt mondta, hogy minden objektum egyszerűen áthalad a téridőn – részben térben és részben időben. Amikor Einstein elméletét erősebben nyomták, kiderült minden egyes Az objektum egyetlen sebességgel – a fénysebességgel – halad át a téridőn.

Hogy ez könnyebben érthető legyen, tegyük fel, hogy egy nagy és sík helyen tartózkodik, például a utahi Bonneville-i sótereken. Továbbá tegyük fel, hogy olyan autóban ül, amelynek a gázpedálja le van zárva, így csak egy sebességgel, 100 km/h-val tud haladni.

Most pedig üljünk a volán mögé és vezessünk. Ha 60 mérföld/órás sebességgel mész keletre, akkor egyáltalán nem haladsz észak/déli irányban. Hasonlóan, fix sebességgel vezethetsz észak felé, de akkor egyáltalán nem mennél keletre/nyugatra. Vagy választhat északkeleti irányba 60 mérföld/órás sebességgel, keletre és északra egyaránt körülbelül 43 mérföld/órás sebességgel.

Ha fix sebességgel mozogsz, akkor a lényeg az, hogy tetszőleges irányba mozoghatsz, de egyik irányba sem tudsz gyorsabban haladni ennél a rögzített sebességnél.

És téridőben is azonos. A tárgyak a téridőben fénysebességgel mozognak. Az álló tárgy egyáltalán nem mozog a térben, tehát a tárgy fénysebességgel mozog az időben. Ráadásul a térben fénysebességgel haladó tárgynak már nincs sebessége az időben való mozgáshoz.

Tehát az abszolút maximális sebesség, amellyel egy objektum egyenként mozoghat a térben vagy az időben, egyben a fény sebessége is. Megjegyzendő, hogy ez az ötlet a relativitáselmélet furcsa jellemzőit is megmagyarázza, például az idő lelassulását egy objektum esetében, ahogyan a sebessége egyre gyorsabb lesz. Az a tárgy, amely többet utazik a térben, kevesebbet utazik az időben.

A sebességkorlátozás durva valóság

Az ok, amiért nehéz fénysebességgel áthaladni a térben, az az, hogy a tárgyat ki kell tolni a mozgásból az idő irányába, hogy jobban mozogjon a tér irányába. És ez nehéznek bizonyul. De még ha sikeres is vagy, ezt az egyetlen sebességet sem tudod felülmúlni.

Szóval ennyi. A valódi oka annak, hogy miért nem utazhat gyorsabban a fénynél a térben, az az, hogy mindig fénysebességgel utazik a téridőn. A legjobb, amit tehet, ha minden erőfeszítését az űrben való mozgásra összpontosítja; de ha minden mozdulatodat az űr felé toltad, már nem marad sebesség. Csakúgy, mint az az autó, amelyik nem tud 100 km/h-nál gyorsabban menni, te is elérted a csúcsot.

Iratkozzon fel az intuitív, meglepő és hatásos történetekre, amelyeket minden csütörtökön elküldünk postaládájába

Ez azt jelenti, hogy azon a napon, amikor végre bemerészkedünk a csillagközi térbe, arra vagyunk ítélve, hogy a fénynél gyorsabban utazzunk? Egy oda-vissza út a galaxis közepéig és vissza 50 000 évig tart, és fénysebességgel halad. Tudunk jobban csinálni?

Sajnos a válasz nem – legalábbis új tudományos felfedezés nélkül. Az elvetemült hajtás, a hipertér és az ismert sci-fi összes fénynél gyorsabb lehetősége nem valós – vagy legalábbis ismeretlen a fizika törvényeinek legjobb megértése szerint. Ne feledje, a tudósok korábban is felfedeztek ismeretleneket, például rádióhullámokat és radioaktivitást, így elképzelhető, hogy egy felfedezés mindent megváltoztat. Szóval szerintem van remény.

Pozitívum, hogy most, hogy ismeri a téridőt, a következő alkalommal, amikor a főnöke bejön az irodájába, mert csak ott ül, elmondhatja nekik, hogy ésszerűtlenek. A lehető leggyorsabban haladj.

Leave a Comment

%d bloggers like this: