Işık açısından zaman donacak mı?
Işık hızı
Özel göreliliğin saat yavaş etkisine göre, hız ne kadar hızlı olursa, zaman o kadar yavaş olur, birçok insan hız ışık hızına ulaştığında zamanın duracağını düşünür. Aslında ışık açısından zaman donmaz çünkü ışığın açısı yoktur. Işık hızı için bir referans çerçevesi yoktur ve ışık hareketsiz olabilir. Bu, Einstein'ın özel görelilik teorisinin temelidir ve son 100 yılda çok sayıda deneyle doğrulanmıştır. Özel göreliliğin tüm çerçevesi iki temel varsayıma dayanmaktadır: (1) Tüm eylemsiz referans çerçevelerinde, fizik yasaları değişmeden kalır; (2) Tüm eylemsiz referans çerçevelerinde, bir boşluktaki ışığın hızı değişmez.
Işığın hareketsiz olduğu sözde bir ışık hızı referans sistemi varsa, bu, özel göreliliğin ikinci temel varsayımını ihlal eder, çünkü ışığın hızı farklı referans sistemlerinde farklı olacaktır - yani ışık hızı şu şekildedir: Bazı referans çerçevelerinde c, statik ışık hızı çerçevesinde sıfırdır. Hipotez 2 bir kenara bırakılırsa, özel görelilik teorisinin tamamı bir kenara atılacaktır, çünkü özel görelilik teorisi bu iki varsayımdan türetilmiştir ve hiçbiri zorunlu değildir.
Birisi sorar, "Sadece bir referans çerçevesi olduğunu varsayarsak ne olur?" Bu soru sadece anlamsız bir cevaba yol açacaktır. Bu tür varsayımlar yapıldıktan sonra, tüm özel görelilik teorisi kaybolur. Gerçekte var olan tüm referans çerçevelerinde, ışık zaman ve uzayda normal bir şekilde hareket eder ve hızı her zaman c olarak kalır.
Uzunluk kısalma etkisi
Özel görelilik teorisi bize, hareketsiz bir gözlemciye göre hareket yönündeki hareket eden bir referans çerçevesinin uzaysal boyutunun kısaldığını ve zaman boyutunun nispeten yavaş olduğunu söyler. Bu etkiler, sırasıyla "uzunluk kısalması" ve "zaman genişlemesi" olarak adlandırılır.
Yeryüzünde çok yavaş yürüdüğümüz için günlük hayatımızda bu etkileri fark etmiyoruz. Sadece hız ışık hızına yakın olduğunda, uzunluk kısalması ve zaman genişlemesi belirgin hale gelecektir. Işık hızı çok hızlıdır, saniyede yaklaşık 300.000 kilometre, sabit bir gözlemciye göre herhangi bir insanın yaşadığı hızdan çok daha yüksektir. Cetvel azaltma ve saat yavaşlığının etkisinin sadece "sabit gözlemciye göre" olduğuna dikkat edin Hareket referans çerçevesine göre ise, ne uzunluk kısalması ne de zaman genişlemesi vardır.
Yüksek hızlı bir uzay gemisinde astronot ne cetvelinin kısaldığını gördü ne de saatinin yavaşladığını gördü. Aksine yerdeki insanlar, uzay aracındaki cetvelin kısaltıldığını ve saatin daha yavaş hareket ettiğini gördüler. Saat ve cetvelde bir sorun olmadığını unutmayın. Durağan gözlemciye kıyasla, uzayın kendisi kısalır ve zamanın kendisi de yavaşlar. Birçok kez doğrulanan bu ilginç etkiler, yukarıda bahsedilen iki temel varsayımdan türetilmiştir.
Zaman genişleme etkisi
Özel görelilik teorisinin matematiksel işlemleri bize, sabit bir gözlemciye göre, bir referans çerçevesi gitgide daha yüksek hızlarda hareket ettiğinde, uzayının küçüldüğünü ve zamanın yavaşladığını ve yavaşladığını söyler. En uç durumda, yani bir vakumda hızı ışık hızına ulaştığında, alanı tamamen sıfır genişliğe kadar küçülür ve zaman tamamen duracak şekilde yavaşlar. Bazı insanlar bu matematiksel sınırı, ışık hızıyla hareket eden ışığın zamanı olmadığı, çünkü zaman donmuş olduğu şeklinde yorumlarlar.
Ancak bu anlayış yanlıştır: Bu aşırı davranış bize sadece ışık hızının bir referans çerçevesi olmadığını ve tamamen sıfır uzay genişliğinde ve tamamen sıfır zaman atlamalı plastiğin bulunmadığını söyler. Tanımlamaya çalıştığımız varlık hem zaman hem de uzay boyutlarında sıfırsa, bu varlığın anlamlı bir şekilde var olduğunu söyleyemeyiz. Işık hızında veya ışık hızından daha hızlı olduğunda, ne zaman ne de uzay vardır. Bu nedenle, c sınırına yaklaşan hız sadece iki varsayımı yineledi.
Kütle nesneleri ışık hızına çıkamaz
Vakumda ışık hızında etkili bir referans çerçevesi olmadığından, bir kütle nesnesi asla ışık hızına ulaşamaz. Işık hızı ışık hızına ulaşırsa, bu belirli kütle nesnesi, mantıksız olan, varolmayan bir referans çerçevesine atlayacaktır. Gerçekte, bir kütle nesnesi daha hızlı ve daha hızlı hale gelebilir, ışık hızına c yaklaşıp yaklaşabilir, ancak asla ışık hızına ulaşamayacaktır.
Şimdiye kadar insanoğlunun ulaştığı en yüksek hız, ışık hızının% 99,99999995'idir.Stanford lineer hızlandırıcı, yalnızca bu ölçüde çok küçük kütleli elektronları hızlandırabilir. Bu atom altı parçacığın hızını ışık hızına bu kadar yaklaştırmak için bir şehirden daha fazla elektrik tüketmesi gerekiyor. Özel görelilik bize bir nesnenin ışık hızına ne kadar yakınsa onu daha da hızlandırması için o kadar fazla enerjiye ihtiyaç duyduğunu söyler. Nesne ışık hızına yaklaştıkça, ivme için gereken enerji de hızla yükselir, bu da kütle bir nesneyi vakumda ışık hızına çıkarmak için sınırsız enerji gerektiği anlamına gelir.
