Farz edelim ki ışık hızına yakın ya da hızlanıyorsunuz ve ileriye doğru ateş ediyorsanız, mermi ışık hızını aşacak mı?
Özel görelilik teorisi, ışığın bir boşlukta her zaman aynı hızda (299792458 m / s) hareket ettiği ve hiçbir nesnenin daha hızlı hareket edemeyeceği varsayımına dayanır. Bu iddiayı düşünen herkes eninde sonunda bu fikre saplanacaktır: Kendinizi ışık hızına çıkarırsanız ve ardından hareketinizin yönünde bir mermi atarsanız, mermi ışık hızından daha hızlı koşacaktır. Bu doğru mu? Çok hızlı değil. Sorun, zaman genişlemesi. Örneğin: Modern parçacık hızlandırıcılarda parçacıkların geçirdiği zaman 1000 kat daha mı yavaş? Bunun nedeni hareket hızlarının ışık hızına çok yakın olmasıdır.Işık hızında hareket ettiğinizde zaman tamamen durur, tetiği çekme imkanınız olmayacağı için asla ateş etmeyeceksiniz.
Hız ışık hızına yakın, zaman o kadar yavaş
Bu garip geliyor. Işık hızından 10 m / sn daha yavaş koşabilirsiniz. Zamanınız çok, çok yavaş olacak, yavaş olmasına rağmen, sahip olduğunuz tek şey tetiği çekmek için zamanınız ve mermiler tabancanızdan atılabiliyor. Mermi vurulduktan sonra, mermi size göre ne kadar yavaş olursa olsun 10 m / s'den daha hızlıdır, o zaman ışık hızını geçmesi gerekir. sağ? Ancak hız bu şekilde eklenemez. Ne kadar hızlı hareket ederseniz, zaman sonsuza doğru yönelir ve hızınızı aşmak o kadar zor olur. Bunun nedeni rüzgarın size doğrudan doğru esmesi değildir: örneğin, böyle bir deneyin uzayda yapıldığını varsayabiliriz. Gerçek neden, zamanın, uzunluğun ve hızın özel görelilik kuramına bir şekilde karışmış olmasıdır. Işıktan daha hızlı hareket etmemizi bir şekilde imkansız kılan şey görelilik teorisinin bütünüdür. Görelilik teorisinin dünyayı tanımlamadaki başarısı göz önüne alındığında, çoğu fizikçi bu cümlenin gerçek anlamını kabul etme eğilimindedir: Işıktan daha hızlı gidemezsin.
Zaman, mekan ve hız arasındaki ilişki
Şimdi görelilik teorisinin başka bir iddiasını tartışalım, ışık boşlukta hep aynı hızda mı hareket ediyor? Bu iddia deneylerle test edilebilir, farklı frekanslarda ışıkla deneyler yapabiliriz ki bu doğru görünüyor. Bu, fotonların elektronlar ve protonlar gibi diğer parçacıklardan farklı olduğunu gösterir. Elektronlar ve protonlar hızlı veya yavaş çalışabilir. Hızlı koşarlarsa çok enerjileri olur. Yavaş koşarlarsa daha az enerjiye sahip olurlar. Ancak elektronun kendisi hiçbir zaman statik enerjisinden daha az enerjiye sahip olamaz, E = mc. Benzer şekilde, protonun kendi enerjisi de statik enerjisinden asla daha az olamaz. Fotonun enerjisi, E = hv, burada v frekansı ışık hızından bağımsız olarak büyük veya küçük olabilir. Özellikle fotonlar için alt enerji sınırı yoktur. Bu, fotonun statik enerjisinin sıfır olduğu anlamına gelir. E = mc formülünü kullanırsak, fotonun kütlesinin sıfır olması gerektiği sonucuna varırız. Fotonlar ve diğer parçacıkların çoğu arasındaki temel fark budur: fotonların kütlesi yoktur.
Ancak ışık hızının bir boşlukta yalnızca sabit bir hızı vardır. Işık maddenin içinden geçtiğinde yavaşlar. Işık, su ve cam gibi şeffaf ortamdan geçer. Işık sudan geçtiğinde, ışık hızı 1,33 kat yavaşlar. Camın içinden geçerken yavaşlar, ama kesinlikle iki katı olmaz. Elmaslar ışığı 2,4 kat yavaşlatabilir. Bu sayı, elmasın berraklığıyla birleştiğinde eşsiz parlaklığını yaratır.
