مثير للإعجاب

أي شيء يمكن أن يتحرك أسرع من سرعة الضوء؟

أي شيء يمكن أن يتحرك أسرع من سرعة الضوء؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

حقيقة واحدة معروفة في الفيزياء هي أنه لا يمكنك التحرك بشكل أسرع من سرعة الضوء. بينما هذا في الأساس صحيح ، إنها أيضًا تبسيط مفرط. في ظل نظرية النسبية ، هناك في الواقع ثلاث طرق يمكن أن تتحرك الأشياء:

  • في سرعة الضوء
  • أبطأ من سرعة الضوء
  • أسرع من سرعة الضوء

تتحرك بسرعة الضوء

واحدة من الأفكار الرئيسية التي استخدمها ألبرت أينشتاين لتطوير نظريته النسبية كانت أن الضوء في فراغ يتحرك دائمًا بنفس السرعة. جزيئات الضوء ، أو الفوتونات ، وبالتالي تتحرك بسرعة الضوء. هذه هي السرعة الوحيدة التي يمكن أن تتحرك بها الفوتونات. انهم لا يستطيعون أبدا تسريع أو إبطاء. (ملحوظة: تغير الفوتونات السرعة عندما تمر عبر مواد مختلفة. هذه هي الطريقة التي يحدث بها الانكسار ، لكنها السرعة المطلقة للفوتون في فراغ لا يمكن أن يتغير.) في الواقع ، تتحرك كل البوزونات بسرعة الضوء ، إلى أقصى حد يمكننا أن نحدده.

أبطأ من سرعة الضوء

المجموعة الرئيسية التالية من الجزيئات (على حد علمنا ، جميعها ليست بوزونات) تتحرك أبطأ من سرعة الضوء. تخبرنا النسبية أنه من المستحيل فعليًا تسريع هذه الجسيمات بسرعة كافية للوصول إلى سرعة الضوء. لماذا هذا؟ في الواقع يصل إلى بعض المفاهيم الرياضية الأساسية.

نظرًا لأن هذه الكائنات تحتوي على كتلة ، تخبرنا النسبية أن الطاقة الحركية للمعادلة ، بناءً على سرعتها ، تحددها المعادلة:

Eك = م0(γ - 1)ج2
Eك = م0ج2 / الجذر التربيعي لـ (1 - الخامس2/ج2) - م0ج2

هناك الكثير يحدث في المعادلة أعلاه ، لذلك دعونا نفصل تلك المتغيرات:

  • γ هو عامل لورنتز ، وهو عامل مقياس يظهر مرارًا وتكرارًا في النسبية. يشير إلى التغير في الكميات المختلفة ، مثل الكتلة والطول والوقت ، عندما تتحرك الكائنات. منذ γ = 1 / / الجذر التربيعي لـ (1 - الخامس2/ج2) ، وهذا هو ما يسبب نظرة مختلفة للمعادتين المبينتين.
  • م0 هي الكتلة الباقية للكائن ، يتم الحصول عليها عندما يكون لها سرعة 0 في إطار مرجعي معين.
  • ج هي سرعة الضوء في الفضاء الحر.
  • الخامس هي السرعة التي يتحرك بها الكائن. الآثار النسبية هي فقط بشكل ملحوظ لقيم عالية جدا من الخامس، ولهذا السبب يمكن تجاهل هذه الآثار لفترة طويلة قبل أن يأتي أينشتاين.

لاحظ القاسم الذي يحتوي على المتغير الخامس (للسرعة). مع اقتراب السرعة من سرعة الضوء (ج) ، ذلك الخامس2/ج2 سيصبح المصطلح أقرب وأقرب إلى 1 ... مما يعني أن قيمة المقام ("الجذر التربيعي لـ 1 - الخامس2/ج2") ستقترب وتقترب من 0.

عندما يصبح المقام أصغر ، تصبح الطاقة نفسها أكبر وأكبر ، وتقترب من اللانهاية. لذلك ، عندما تحاول تسريع جسيم ما يقرب من سرعة الضوء ، فإن الأمر يتطلب المزيد والمزيد من الطاقة للقيام بذلك. في الواقع فإن التسارع إلى سرعة الضوء نفسه سيستغرق كمية لا حصر لها من الطاقة ، وهو أمر مستحيل.

من خلال هذا المنطق ، لا يمكن لأي جسيم يتحرك أبطأ من سرعة الضوء أن يصل إلى سرعة الضوء (أو ، بالامتداد ، أسرع من سرعة الضوء).

أسرع من سرعة الضوء

فماذا لو كان لدينا جسيم يتحرك أسرع من سرعة الضوء. هل هذا ممكن؟

بالمعنى الدقيق للكلمة ، فمن الممكن. مثل هذه الجزيئات ، التي تسمى tachyons ، ظهرت في بعض النماذج النظرية ، لكنها في الغالب يتم إزالتها دائمًا لأنها تمثل عدم استقرار أساسي في النموذج. حتى الآن ، ليس لدينا أي دليل تجريبي للإشارة إلى وجود tachyons.

إذا كان tachyon موجودًا ، فسيحرك دائمًا أسرع من سرعة الضوء. باستخدام نفس المنطق كما في حالة جزيئات أبطأ من الضوء ، يمكنك إثبات أن الأمر سيستغرق كمية لا حصر لها من الطاقة لإبطاء سرعة الوصول إلى سرعة الضوء.

الفرق هو أنه في هذه الحالة ، ينتهي بك الأمر الخامس-المدة تكون أكبر قليلاً من واحد ، مما يعني أن الرقم في الجذر التربيعي هو سلبي. ينتج عن هذا رقم وهمي ، وليس من الواضح من الناحية المفاهيمية ما معنى وجود طاقة وهمية حقًا. (لا هذا غير ليس الطاقة المظلمة.)

أسرع من الضوء البطيء

كما ذكرت سابقًا ، عندما ينتقل الضوء من فراغ إلى مادة أخرى ، فإنه يبطئ. من الممكن أن يدخل الجسيم المشحون ، مثل الإلكترون ، مادة ذات قوة كافية للتحرك بسرعة أكبر من الضوء داخل تلك المادة. (سرعة الضوء داخل مادة معينة تسمى سرعة المرحلة من الضوء في تلك الوسيلة.) في هذه الحالة ، ينبعث الجسيم المشحون شكلاً من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي أصبح يطلق عليه إشعاع تشيرينكوف.

الاستثناء المؤكد

هناك طريقة واحدة حول سرعة تقييد الضوء. ينطبق هذا التقييد فقط على الكائنات التي تتنقل خلال وقت الفضاء ، ولكن من الممكن أن يتسع الزمكان نفسه بمعدل يفصل بين الكائنات الموجودة فيه أسرع من سرعة الضوء.

كمثال ناقص ، فكر في طوافتين تطفوان أسفل النهر بسرعة ثابتة. يتفرع النهر إلى فرعين ، مع طوف واحد يطفو أسفل كل فرع من الفروع. على الرغم من أن الطوافات نفسها تتحرك دائمًا بنفس السرعة ، إلا أنها تتحرك بشكل أسرع بالنسبة لبعضها البعض بسبب التدفق النسبي للنهر نفسه. في هذا المثال ، النهر نفسه هو الزمكان.

تحت النموذج الكوسمولوجي الحالي ، تتسع الروافد البعيدة للكون بسرعة أكبر من سرعة الضوء. في الكون المبكر ، كان الكون يتوسع بهذا المعدل أيضًا. لا يزال ، في أي منطقة محددة من الفضاء ، قيود السرعة التي تفرضها النسبية معلقة.

استثناء واحد ممكن

النقطة الأخيرة الجديرة بالذكر هي فكرة افتراضية تطلق عليها الكونيات المتغيرة السرعة للضوء (VSL) ، مما يشير إلى أن سرعة الضوء نفسها قد تغيرت مع مرور الوقت. هذا جدا نظرية مثيرة للجدل وهناك القليل من الأدلة التجريبية المباشرة لدعمها. في الغالب ، تم طرح النظرية لأن لديها القدرة على حل بعض المشكلات في تطور الكون المبكر دون اللجوء إلى نظرية التضخم.


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos