Kas olete kunagi mõelnud, kas on võimalik sõita väikese kiirusega? Ehk saaksime selle kiiruse saavutamiseks vajaliku tehnoloogia abil ühel päeval lennata universumi serva ja näha, mis sellest kaugemal on?
Natuke teooriat
Valguse kiirus vaakumis on konstant, mida me teame üsna täpselt: näiteks valgus liigub kiirusega 299 792 458 meetrit sekundis. See on kõigi vaakumis leiduvate elektromagnetiliste väljade, sealhulgas raadiolainete, infrapuna-, ultraviolett-, röntgen- ja gammakiirguse levimiskiirus.
Einsteini relatiivsusteooria eriteooria kohaselt ei saa miski liikuda kiiremini kui valgus. Tavalistes tingimustes liigub valgus meie jaoks tõepoolest hetkega. Näiteks pole meil aega vaadata, kuidas footonid objektidest peegelduvad ja ruumis olevad pinnad valguse väljalülitamisel neelavad - see juhtub nii kiiresti.
Valguse kiirus tühjas ruumis (vaakum) ei sõltu selle kiirgusallika ja vaatleja vahelisest kiirusest. Mõnede arvates on see väide vastuolus terve mõistusega, kuid just seda on eksperimentaalselt tõestatud. Kuulsaima taolise eksperimendi viisid läbi füüsikud Albert Michelson ja Edward Morley 19. sajandi lõpus. Nad leidsid, et valguse kiirus on kõigis suundades sama, sõltumata asjaolust, et Maa ise liigub läbi kosmose.
Albert Michelson.
Reklaamvideo:
Inimene ja kiirus
Inimesed armastavad kindlasti kiirust. Kuna ratas leiutati ja kiirust ei määranud enam jalgade tugevus, tahtsime liikuda kiiremini ja kiiremini. Mida kiiremini inimene liigub, seda veetlevamaks ta muutub (ehkki tasub märkida, et mõne inimese jaoks on kiirus hirmutav asi). Tänapäeval on inimkonnal õnnestunud välja töötada uskumatult kiireid lennukeid, ülikiireid hävitajaid, ülikiireid kiirrongisid jne. Kuid universumil on midagi oma varrukas kiiremini kui miski, mille oleme saavutanud - valgus.
Ehk siis mõni teist arvas ühel õhtul pärast rasket päeva, istudes pudeli õlle või kruusiga teele, mis tunne oleks liikuda valguse kiirusel.
Mis juhtub, kui liigume valguse kiirusel
Valguse kiirusega liikuv inimene kogeb aja laienemist. Tema jaoks möödub aeg aeglasemalt, kui inimesel, kes paigal seisab. Lisaks muutub nende vaateväli suuresti. Valguskiirusel liikuva inimese jaoks ilmub universum tunneli kujul selle aparaadi ette, millega ta reisib. Mõelge sellele põnevale ideele.
Kuni 20. sajandini oli maailm veendunud Isaac Newtoni objektide ja gravitatsiooni vaadete õigsuses. Kuid 1900. aastatel ei võtnud keegi muud kui Albert Einstein maailma igaveseks.
Albert Einstein pidas loenguid Viinis 1921.
Tema pakutud relatiivsusteooria selgitas paljusid massi ja energiaga seotud küsimusi. Massi ja energia ekvivalentsuse võrrand tõestas, et mass ja energia on vahetatavad, see tähendab, et ühte saab muuta teiseks - ja vastupidi. Samuti tegi ta ettepaneku, et pole ühtset standardset tugiraamistikku. Kõik on suhteline, isegi aeg. Siis jõudis temani arusaam, et valguse kiirus on püsiv ega sõltu vaatlejast. Seega, kui inimene liigub 50% valguse kiirusest valgusega samas suunas, siis näeb valgusvihk teda samamoodi nagu paigal seisva inimese puhul.
Mis puutub massi ja energia ekvivalenti, siis see tähendab lühidalt, et kui objekt liigub 10% valguse kiirusest, suureneb selle mass 0,5% algsest massist. Samal ajal, kui objekt liigub 90% valguse kiirusest, kahekordistub selle mass.
Kas me saame liikuda valguse kiirusel?
Ei, me ei saa kerge kiirusega liikuda. Asi on selles, et valguse kiirusel liikudes suureneb objekti mass plahvatuslikult. Kujutage ette järgmist: valguse kiirus on peaaegu 300 tuhat kilomeetrit sekundis ja kui objekt sel kiirusel liigub, muutub selle mass lõpmatuks. Seetõttu kulub selle objekti liigutamiseks lõpmatu energia (pidage meeles massi ja energia ekvivalentsust), mis on äärmiselt ebapraktiline.
Jämedalt öeldes ei saa sel põhjusel ükski objekt liikuda valguse kiirusel (välja arvatud valgus ise) või kiiremini.
Mis puudutab peaaegu valguse kiirusel liikumist, näiteks 90% sellest, siis on meil huvitavaid tähelepanekuid.
Liikudes (peaaegu) valguse kiirusel
Esiteks kogeb sellise kiirusega liikuv inimene aja laienemist. Aeg möödub tema jaoks aeglasemalt kui liikumatult seisva inimese jaoks. Näiteks kui inimene liigub 90% valguse kiirusest, siis kui tema jaoks möödub 10 minutit, möödub paigalseisva inimese jaoks 20 minutit.
Skeem, mis näitab aja kumerust, kui see läheneb valguse kiirusele.
Eraldi tasub mainida suuri muutusi vaateväljas. Inimesele, kes liigub 90% valguse kiirusest, nagu eespool mainitud, näeb universum välja selline, nagu ta vaataks seda läbi kosmoselaeva ees oleva akna. Tähed, millele ta läheneb, on sinised ja need, mis jäävad taha, on punased. Selle põhjuseks on see, et selle ees olevate tähtede heledad lained koonduvad kokku, muutes objekti siniseks, samal ajal kui maha jäänud tähtede heledad lained venivad ja muutuvad punaseks, põhjustades äärmise Doppleri efekti.
Pärast teatud märgi ületamist vajub inimene pimedusse, sest tema silmadesse langevad lainepikkused jäävad nähtavast spektrist välja.
Muidugi, isegi kõigi valgusekiirusel (või selle lähedal) sõitmisega seotud ebapraktilisuste ja takistuste korral oleks see kindlasti veel üks seiklus.
Vladimir Guillen
