الفلك

هل نحن بالفعل نتحرك أسرع من الضوء؟

هل نحن بالفعل نتحرك أسرع من 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.

حسنًا ، إذن سرعة دوران الأرض حول الشمس 30 كم / ث [1] ، وسرعة ثورة الشمس حول مركز درب التبانة حوالي 200 كم / ث [2] ، وسرعة دوران درب التبانة هي 828000 كم / س [3] أي 230000 م / ث. نظرًا لأن سرعة الضوء تبلغ 300000000 م / ث ، لذلك على نطاق أكبر (أكبر من العناقيد) ، هل نتحرك بالفعل أسرع من سرعة الضوء؟ أم أنا مخطئ تماما؟


اجابة قصيرة

  • لا.

اجابة طويلة -

  1. الأرض "تتذبذب" على محورها القطبي. هذه الحركة ليست ذات صلة (IMO) بالحسابات اللازمة للعودة إلى الأرض من الفضاء بين النجوم لأنها حركة "في الموقع" ، ولكنها موجودة.

  2. تدور الأرض {تدور} حول محورها. لهذه الحسابات سنستخدم خط الاستواء بمحيط تقريبي. 25000 ميل. دورة واحدة للأرض تقريبًا. 24 ساعة. مرة أخرى ، هذه الحركة "في الموقع" لذا فهي ليست ذات صلة بالسفر إلى الفضاء ، ولكنها تضيف إلى "الكرسي الثابت" موديل 25000/24 ​​= 1041.7 ميلا في الساعة

  3. تدور الأرض حول الشمس مرة في السنة. محيط مدار الأرض تقريبًا. 607.6 مليون ميل {أو 940 مليون كيلومتر}. سنة واحدة تقريبا. 365 يومًا 365 يومًا × 24 = 8760 ساعة 607600000/8760 = 69360.73 ميل بالساعة

حتى الآن لدينا 3 اتجاهات للحركة {Wobble، Spin and Orbit} وسرعة مجمعة 1041.70 + 69،360.73 = 70402.43 ميل بالساعة لشخص جالس على كرسي عند خط الاستواء.

  1. الشمس {ومن ثم النظام الشمسي} تتجه نحو كوكبة هرقل ، وبالتحديد إلى النجم لامدا هيركوليس بسرعة 12 ميلًا في الثانية {أو 20 كيلومترًا في الثانية} أي 43200 ميل في الساعة

  2. يتحرك النظام الشمسي أيضًا صعودًا ، عند 90 درجة إلى مستوى مجرة ​​درب التبانة ، بسرعة 4.34 ميل في الثانية أو 15624 ميل في الساعة. لكننا في الواقع نترك المجرة ، بعد حوالي 50 سنة ضوئية الآن وسننتقل إلى 250 سنة ضوئية قبل أن تنعكس. يتم شرح تفاصيل آليات هذا في الرابط أدناه. لقد عبرنا أيضًا طائرة المجرة منذ مليوني سنة.

  3. يدور النظام الشمسي حول المجرة بسرعة "تقديرية" تبلغ 124 ميلاً في الثانية {أو 200 كيلومتر في الثانية} أي 446.400 ميل في الساعة. يمكن العثور على الطريقة التي تم بها حساب هذا الرقم على الرابط أدناه. لذلك يتحرك "رائد الفضاء ذي الكراسي بذراعين" الآن عبر 6 اتجاهات مختلفة وبسرعة مجمعة تقارب 574.585 ميلاً في الساعة

69361 ميلا في الساعة تدور و مدار 43.200 ميلا في الساعة نحو لامدا هيركوليس
15،624 ميل بالساعة عموديًا على مستوى المجرة 446،400 ميل بالساعة يدور حول مركز المجرة {أو معدل الدوران المجري}
574585 ميلا في الساعة أو 256862.478 م / ث سرعة الأرض داخل مجرتنا


الضوء = السرعة = 3 * 10 ^ 8 م / ث لذا النسبة = 256862.478 / 3 * 10 ^ 8 = 0.00085620826


اجابة قصيرة: لا.

كلما ذكرت سرعة ، يجب أن تذكر ما تقيس السرعة بالنسبة له. عندما تشير إشارة المرور إلى السرعة القصوى 50 كم في الساعة ، فهذا يعني نسبة إلى سطح الأرض. لا يوجد إطار مرجعي واضح في قياس السرعة في الفضاء. لا تسمح نظرية النسبية للأشياء بالتحرك عبر الفضاء بالنسبة لبعضها البعض ، بسرعات أكبر من سرعة الضوء.

بالنسبة للأجسام الموجودة داخل المجرة ، تهيمن قوة المجرة على حركتها. نحن في مدار في مجرة ​​، لكن سرعتنا ، بالنسبة إلى كل جزء آخر من المجرة ، أقل بكثير من سرعة الضوء.

لمسافات أكبر ، يهيمن تدفق هابل على الحركة: المجرات البعيدة تبتعد عنا. المجرات البعيدة تبتعد عنا بشكل أسرع. المجرات التي تزيد مساحتها عن 4 مليارات فرسخ فلكي (أو 13 مليار سنة ضوئية) ستبتعد أسرع من سرعة الضوء. هذا لا يكسر نظرية النسبية حيث يتم تمديد الزمكان بينهم وبيننا. لا يمكن للأجسام أن تتحرك عبر الفضاء بسرعات أكبر من سرعة الضوء ، ولكن إذا كان الزمكان بين الكائنات يتوسع ، فيمكن أن يبدو أنها تتحرك أسرع من الضوء ، اعتمادًا على وجهة نظرك.

لا ينبغي اعتبار أي من هذه الإجابة يتعارض مع الإجابة المختصرة أعلاه.

لا، نحن لا نتحرك عبر الفضاء أسرع من سرعة الضوء بالنسبة لأي جسم في إطارنا المرجعي.


أنت مخطئ تمامًا ، لكنه سؤال جيد. يستخدم ليونارد سوسكيند شيئًا مثل السيناريو الذي تشير إليه لتوضيح كيفية إضافة سرعات عندما تكون أشياء مثل النسبية الخاصة (التي تختلف قليلاً عما تتحدث عنه ، ولكنها متشابهة بدرجة كافية لهذه المناقشة) الاهتمام. فيما يلي بعض الروابط للرياضيات وراء إضافة السرعات في النسبية الخاصة (مرة أخرى ، ليس ما تتحدث عنه تقنيًا ولكن متشابهًا بدرجة كافية).

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/velocity.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Relativ/einvel.html

لا شيء في إطارك المرجعي (تخيل أنك مراقب تتحرك الشمس بالنسبة له عند الحد الأقصى جدًا جدًا لسرعة الضوء) يمكنه السفر بسرعة أعلى من سرعة الضوء (في الفراغ). يمكن للكثير من الناس وصف عواقب ذلك جيدًا (جيد بما يكفي للتأكد من أنها نظرية قوية على أي حال) ، لكنني لا أعتقد أن أي شخص يعرف بالضبط لماذا تعمل سرعة الضوء مثل حد السرعة الكونية.

EDIT: ها هي محاضرة Susskind: https://www.youtube.com/watch؟


إذا استطعنا السفر أسرع من الضوء.

لنفترض أننا قمنا بتطوير تقنية قادرة على دفعنا في الفضاء بين النجوم بشكل أكبر من سرعة الضوء. لنفترض الآن أن سفينة الفضاء الخاصة بنا مجهزة بهذه التكنولوجيا وأن مجموعة من رواد الفضاء الجريئين قد تم إرسالهم ، على سبيل المثال ، نحو مجرة ​​أندروميدا ، التي تبعد حوالي مليوني سنة ضوئية. الآن بما أن رواد الفضاء يسافرون أسرع من الضوء وحقيقة أن المرأة المسلسلة تتجه نحونا ، فإن السرعة النسبية ستكون مجموع سرعة سفينة الفضاء لدينا ومجرة المرأة المسلسلة. لذا سؤالي هو ، هل سيرى هؤلاء رواد الفضاء مجرة ​​المرأة المسلسلة تدور حول مركزها ، ببطء لكن يرون الذراعين يتجعدان ويتحولان؟ هل سيكون المشهد مثل الضغط على الزر & quotFast Forward & quot في جهاز VCR / DVD / Blu-Ray؟

هل يبدو هذا السيناريو منطقيًا؟ شكرا لك!

# 2 ColoHank

# 3 زاوجافا

حتى لو كنت تمشي أسرع من سرعة الضوء

لنفترض أنك تجلس على مقعد في معرض المقاطعة وتشاهد الناس يستمتعون بركوبهم في جولة دوارة. إذا صعدت من على المقعد وبدأت بالسير نحو لعبة الدوامة ، فهل يبدو أنها تدور بشكل أسرع؟ هل ستظهر بشكل أسرع إذا بدأت في الجري نحوها بدلاً من ذلك؟ الجواب على كلا السؤالين سيكون بالنفي.

# 4 بيترR280

# 5 رودرا

شكرا لكم على الرد. كنت أفترض أنه & quot ؛ بطريقة ما & quot ؛ تمكنا من السفر أسرع من الضوء ، متخيلًا أننا أتقننا التكنولوجيا التي من شأنها أن تساعدنا في زيادة سرعة الضوء.

ColoHank: أنت السيناريو والإجابة عليه تظل صحيحة عندما نتحدث عن المسافات على الأرض. لن يكون للمشي / الجري نحو & quotMerry-Go-Round & quot أي تأثير ملحوظ على رؤيتنا. ومع ذلك ، فإنني أتحدث عن المسافات الشاسعة في الكون ، مثل المسافة بين الأرض ومجرة المرأة المسلسلة التي تبعد 2.5 مليون سنة ضوئية. المعلومات تسافر نحونا وماذا لو وصلت إلينا بسرعات أكبر ، بمعنى الوصول إلينا قبل الوقت المعتاد ، تمامًا مثل الفيلم ، وهو في الواقع سلسلة من الصور المتعددة وتضعها في الأمام بسرعة. مثال آخر على هذا هو شيء مثل فيلم الفاصل الزمني الذي يضغط اليوم بأكمله في بضع ثوانٍ من اللقطات.

# 6 شاونهار

# 7 ianfromoz

لطالما كنت مفتونًا بهذه الأنواع من الأسئلة المتعلقة بسرعة الضوء ، وكنت أتساءل شون هل يمكنك أن تشرح أكثر قليلاً عما قلته & quot؛ تمتلك كتلة أكبر من الكون بأكمله & quot
أعلم أنه جسم ما ينتقل بشكل أسرع كلما زاد وزنه ولكن إذا كان يسافر عند درجة مئوية أو أعلى ، فلماذا يكون وزن الجسم مرتفعًا جدًا؟

# 8 بيتر

# 9 كولوهانك

ColoHank: أنت السيناريو والإجابة عليه تظل صحيحة عندما نتحدث عن المسافات على الأرض. لن يكون للمشي / الجري نحو & quotMerry-Go-Round & quot أي تأثير ملحوظ على رؤيتنا. ومع ذلك ، فإنني أتحدث عن المسافات الشاسعة في الكون ، مثل المسافة بين الأرض ومجرة المرأة المسلسلة التي تبعد 2.5 مليون سنة ضوئية. المعلومات تسافر نحونا وماذا لو وصلت إلينا بسرعات أكبر ، بمعنى الوصول إلينا قبل الوقت المعتاد ، تمامًا مثل الفيلم ، وهو في الواقع سلسلة من الصور المتعددة وتضعها في الأمام بسرعة. مثال آخر على هذا هو شيء مثل فيلم الفاصل الزمني الذي يضغط اليوم بأكمله في بضع ثوانٍ من اللقطات.

سرعة الضوء في الفراغ ثابتة ومحدودة ، وليست مضافة. لا يهم ما إذا كان المراقب الافتراضي يعتقد أنه يسافر نحو وجهة بعيدة بخطى سريعة أو بسرعة قريبة من سرعة الضوء بالنسبة إلى كائن آخر (مجرة درب التبانة ، على سبيل المثال) ، فإن الفوتونات المنبعثة من تلك الوجهة ستصل دائمًا إلى عينه عند لا توجد سرعة أكبر من سرعة الضوء. وهكذا ، إذا كانت وجهة المراقب هي مجرة ​​المرأة المسلسلة ، فإن إدراكه لدورانها لن يتغير مع التغيرات في سرعته الظاهرية أو المفترضة.

إن تشبيه الفيلم الذي يتم تسريعه لإنتاج حركة سريعة ليس مناسبًا. مرة أخرى ، سرعة الضوء في الفراغ ثابتة ومحدودة ، ولا يمكن تسريعها. باستثناء الخيال ، لا يوجد شيء مثل c + 1 أو Xc.


نحن جميعًا غير مهمين بنفس القدر.

تتحرك أسرع من سرعة الضوء

الدعائم التي أفهمها ولكني أحب الدافع الدافع وخاصة محرك الالتواء المفرط.

لذا ، هل يمكنني اختيار واحد من بست باي؟

نعم ، واختيار جيد للموسيقى

لم اعتقد ابدا انني سوف اسمع هذه الاغنية قسرا على الاطلاق

إنه & # x27s مثل فيلم المعادن الثقيلة. مساحة السفر والتشويش على بروغ روك. أنا أحب بينك فلويد.

حقا واحدة من أفضل فرق الروك في العصر. أنا أستخدم الصخور على نطاق واسع.

ربما لا توجد حياة أخرى في مجرتنا ، ولكن لا توجد طريقة لعدم وجود حياة أخرى في أي مكان في الكون.

لا توجد طريقة أيضًا لعدم وجود حياة في مجرتنا ، فقد وجدت مئات المليارات من النجوم وتلسكوب كيبلر مئات من الأرض مثل الكواكب بالفعل ، ومن المحتمل أن تكون هناك حياة في جميع أنحاء مجرتنا

هذا يشبه كونك نملة تعيش على جزيرة في وسط سنترال بارك قائلة "ربما لا توجد حياة أخرى في مدينة نيويورك ، ولكن لا توجد طريقة لا توجد بها حياة أخرى في أي مكان في العالم!"

هناك احتمالان: إما أننا وحدنا في الكون أو لا. كلاهما مرعب بنفس القدر ".

قد يختلف فيرمي مع هذا الشعور.

واحدة من مفضلاتي المفضلة هي التفكير في سبب وجود الكون على الإطلاق.

في وسعنا نوع من نفهم كيف أتينا إلى الوجود ، مهما كان ذلك بعيد الاحتمال ، ولكن لماذا ظهر الكون في بحر من العدم.

من هو الخالق ومن خلق الخالق؟ لماذا ا؟ ما هو خارج الكون؟ ماذا كان هناك قبل الانفجار العظيم؟ ماذا سيوجد بعد ذهابه؟


إذا كان الكون يتمدد بسرعة أكبر من سرعة الضوء ، ألا يتعارض ذلك مع قوانين الفيزياء الحالية؟

إنها مساحة تتسع بشكل أسرع من الضوء ، وليس الأجسام المادية.

أثار هذا السؤال الأصلي استفزازي لسنوات ، وأزعج الناس الذين يسألون كيف يمكن للمجرات والنجوم والحماقة أن تتوسع أسرع من الضوء. ثم قدم أحد الفيزيائيين الطيبين تفسيرًا مفهومًا إلى حد ما بأنه & # x27s الفضاء هذا & # x27s المتوسع ، والمواد في المكان لا يتحرك حقًا - قارنه بالزبيب في العجين ، وتخبز العجين في الخبز. الزبيب لا يهاجر عبر العجين أثناء خبزه ويرتفع ، العجين يوسع الزبيب وينتهي به الأمر بعيدًا دون & # x27move & # x27 في الفضاء. هناك & # x27s a & # x27locality & # x27 مقابل & # x27 المسافات الفلكية & # x27 مشكلة مضمنة فيه أيضًا.

وشرح أيضًا التحول إلى اللون الأحمر على أنه لا يأتي من حقيقة أن المجرات & # x27 تتحرك بعيدًا ، & # x27 ، ولكن من حقيقة أنه نظرًا لتوسع الفضاء الذي ينتقل خلاله الضوء ، فقد توسعت في الطول الموجي.

هل هذا يعني أن الفوتون يشغل الفضاء؟

أولاً ، من الخطأ / المضلل القول إن الكون يتوسع بسرعة أكبر من سرعة الضوء & quot. لا يتسم التوسع بسرعة & # x27t ، بل هو معدل - حوالي 72 كم / ثانية / مليون بالثانية. هذا يعني أنه في كل ميجا فرسخ نبتعد عنا ، تبدو الأشياء ، في المتوسط ​​، وكأنها تتحرك بعيدًا عنا بسرعة 72 كم / ثانية.

على أي حال ، هناك في النهاية مسافة بين الأشياء التي تبدأ في الظهور وكأنها تتحرك بعيدًا عنا أسرع من سرعة الضوء. لكن ما هو أسرع من الضوء ليس (معدل تحرك الأجسام عبر الفضاء) ، وهو ما لن يُسمح به ، بل هو (معدل تغير المسافة التي نقيس بها هذه الكائنات) المسموح به.

في الواقع ، يمكن وصف النظرية الكونية (من الدرجة الأولى) فقط بالنسبية العامة ، لذلك من المستحيل انتهاك قوانين النسبية في سياقها.


حركة افتراضية أسرع من الضوء

مساء الخير. لقد قرأت للتو على مقال عبر الإنترنت من موقع BBC & # 8217s & # 8220Earth & # 8221 حول سبب عدم إمكانية تجاوز سرعة الضوء. تذكر المقالة أن المجرات البعيدة جدًا قد لوحظت على أنها تبتعد عن بعضها البعض بسرعات يُعتقد أنها أسرع من الضوء. هل هذا دقيق؟ إذا كان الأمر كذلك ، فكيف يمكن ملاحظة شيء يزعم أنه يتحرك أسرع من الضوء بأي شكل من الأشكال؟ أيضًا ، بما أنه وفقًا للنظرية النسبية الخاصة ، لا شيء مع الكتلة يمكنه حتى تحقيق سرعة الضوء ، فكيف يمكن للمجرات التي تتكون بالطبع من أجسام تحتوي على كتلة أن تحقق هذه السرعة؟ سؤال أخير ، إن جاز لي ، يتعلق بالسرعة المعروفة. في بعض كتبي العلمية القديمة ، كانت سرعة الضوء تبلغ 186.272 ميلًا في الثانية. ولكن وفقًا لمعلومات الإنترنت الأحدث من مصادر مثل وكالة ناسا ، أرى أن السرعة تُقدَّر الآن بـ 186282.397 ميلاً في الثانية. هل تم حساب السرعة المبكرة بطريقة ما أو كانت كتبي غير صحيحة؟ شكرا لك على توفير هذه المنصة وشكرا على وقتك.
يعتبر،
جو روبي

إجابه:

أعتقد أن ما تصفه هو & # 8220superluminal motion & # 8221 ، وهو تأثير لوحظ في بعض الأجسام التي تنبعث منها نفثات من الغاز تنتقل بسرعات تقترب من سرعة الضوء. عند ملاحظتها على نطاق زمني كافٍ ، يمكن أن تبدو هذه النفاثات وكأنها تحركت بسرعات أعلى من سرعة الضوء ، لكن هذا مجرد وهم. فيما يتعلق بأي تغييرات في فهمنا للقيمة الدقيقة لسرعة الضوء بمرور الوقت ، لست على علم بأي تغييرات مهمة (أكبر من بضعة كيلومترات / ثانية) منذ عشرينيات القرن الماضي. يُشار إليه عادةً بالوحدات المترية (أمتار أو كيلومترات في الثانية) ، لذلك من الممكن أن تستخدم قيمك بالأميال في الثانية تحويلًا مختلفًا قليلاً من القياس إلى الوحدات الأمريكية.


لماذا لا تسافر المادة أسرع من سرعة الضوء؟

أفهم أن المعادلات تقول إن انتشار الفوتونات / المجال الكهرومغناطيسي يقتصر إلى أقصى حد على سرعة الضوء ، ولكن لماذا تقتصر المادة (الذرات والجزيئات والأشياء) أيضًا على سرعة الضوء حيث إنها & # x27s السرعة القصوى؟

كيف يمكننا ببساطة تطبيق سرعة الفوتون القصوى على المادة؟

إذا كان هناك شيء ما يسافر بسرعة الضوء بالضبط بعيدًا عنا ويبعث فوتونات نحونا ، فهل ستكون هذه الفوتونات ثابتة؟

جوهر السؤال هو الطاقة. التسارع يتطلب طاقة. يتطلب أي شيء في حالة الراحة طاقة لبدء الحركة ، وأي شيء يتحرك بالفعل يتطلب طاقة لتسريع.

ببساطة ، لتسريع المادة إلى سرعة الضوء يتطلب طاقة غير محدودة. لقد فزت & # x27t في محاولة شرح السبب وراء ذلك ، ولكن أثناء إجراء العمليات الحسابية وتطبيق الطاقة المطلوبة لتسريع جسيم من الكتلة ، فإنه يصل إلى اللانهاية للحصول على الخطوة الأخيرة لسرعة الضوء.

علاوة على ذلك ، فإن سرعة الضوء ليست حدًا للسرعة بقدر ما هي حاجز. لا يمكن لأي شيء في أحد الجانبين العبور إلى الآخر - فالشيء الذي يسافر بسرعة الضوء سوف ينتقل دائمًا بهذه السرعة ولا يمكن إبطائه.

فيما يتعلق بسؤالك الثاني ، فإن الشيء الذي يسافر بسرعة الضوء بعيدًا عنك يرسل صورًا نحوك بسرعة الضوء ، وسيتوجهون نحوك بهذه السرعة. لا تؤثر سرعة الجسم على سرعة الضوء. إنها دائمًا سرعة الضوء ، ومن ثم النسبية.

لأن ذلك هو السرعة القصوى لمحاكاتنا

& # x27ve فكرت بجدية في هذا الأمر. إذا كنا في محاكاة ، فسيكون من الأسهل بكثير حساب الأحداث التي تؤثر على مناطق أخرى من الكون إذا كانت المحاكاة تسمح فقط بسرعة محدودة لنشر الأحداث. سيكون من المكلف حسابيا ترك كل شيء يؤثر على كل شيء آخر في الكون بأسره في وقت واحد.

أيضًا ، يمكن أن تكون الثقوب السوداء دليلًا على العيش في محاكاة. بمجرد تحطيم عدد كبير جدًا من الذرات في مساحة صغيرة بما يكفي ، قد يكون من الصعب جدًا إجراء حسابات جميع التفاعلات. لذا فقط قم بهدم الذرات إلى كثافة لانهائية في الوسط ، وقم بتعيين كتلة واحدة لها ، وتبسيط هذا الجزء من الكون بشكل كبير ، بحيث تصبح الحسابات أسهل. يمكن القيام بذلك تلقائيًا بكثافة معينة ، بحيث لا يحدث خلل في المحاكاة.

انظر أيضًا ، Plank Length للحصول على الحد الأدنى لحجم البكسل

إنه لأمر غريب التفكير. سرعة الضوء؟ تحديد سرعة المعالج. عمل مخيف عن بعد؟ المتغيرات العالمية / البيئة. عدم اليقين في Heisenberg / تجربة الشق المزدوج / وما إلى ذلك؟ عرض المحرك فقط ما هو معروض.

لذا فإن حد السرعة للكون يأتي من قاعدة واحدة بسيطة: الجميع في إطار مرجعي بالقصور الذاتي (غير متسارع) يتفقون جميعًا على سرعة الضوء.

& # x27m لن أفعل في الرياضيات ، ولكن أبسط طريقة لعمل نموذج للزمكان يسمح لنا بالقيام بذلك هو نموذج يتم فيه تحويل الإطارات المرجعية رياضياً (أي معرفة شكل حدث معين في إطارين مختلفين من المرجع ) يعتمد بشكل كبير على ثابت يسمى جاما. يمكنك اشتقاق جاما من المتطلب البسيط الذي ينص على أن جميع الإطارات المرجعية تتفق على سرعة الضوء ، ولكنها & # x27s تساوي 1 / sqrt (1-v 2 / c2) ، حيث c هي سرعة الضوء و v هي تيارك سرعة. بالنظر إلى هذا الثابت ، يتضح أنه عندما تقترب v من c ، فإنها تنطاد إلى ما لا نهاية. هذا يتوافق مع حقيقة أن لا شيء يمكن أن يكون أسرع من سرعة الضوء.

تحرير: إصلاح المعادلة والمصطلحات الإشكالية

هذا يتوافق مع حقيقة أنه لا شيء يمكن أن تكون السرعة الموضوعية أسرع من سرعة الضوء.

لست متأكدًا مما تقصده بـ & quotobjective & quot velocity ، ولكن بالطبع لا يوجد شيء مثل السرعة المطلقة. يتم قياس كل السرعة بالنسبة إلى شيء ما ، ولكن بغض النظر عمن يقوم بالقياس ، فلن يتم قياس أي شيء مع حركة الكتلة عبر الفضاء للقيام بذلك عند c أو أعلى.

(عندما نتحدث عن انحسار المجرات البعيدة أسرع من c ، فإنها & # x27s لأن مقدار المسافة بيننا تتزايد ، وليس لأنها تتحرك بهذه السرعة.)

في المثال الذي يتم الاستشهاد به بشكل شائع حيث تنطلق سفينتان في اتجاهين متعاكسين وتصل كل منهما إلى 0.75c بالنسبة إلى نقطة البداية ، تقيس كل سفينة الأخرى على أنها تسافر بسرعة نسبية تبلغ ما يقرب من 0.96c ، وليس 1.5c. هذا & # x27s نظرًا لأن السرعات لا تضيف حقًا إلى عالمنا ، فهذا يعني أنه بالنسبة للسرعات الأبطأ بكثير من سرعة الضوء ، يكون المكافئ الإضافي لعامل جاما صغيرًا جدًا لدرجة أنه & # x27s تقريبًا صفر ، لذلك هم يظهر لإضافة فقط.


أسرع من الضوء؟ أدى اندماج النجوم النيوترونية إلى إطلاق نفاثة بسرعة مستحيلة على ما يبدو

أفادت دراسة جديدة أن الاندماج الدراماتيكي للنجم النيوتروني الذي رصده علماء الفلك العام الماضي أدى إلى توليد نفاثة من المواد التي بدت أنها تتحرك بأربعة أضعاف سرعة الضوء.

"يبدو" هي الكلمة المستخدمة هنا ، بالطبع تخبرنا قوانين الفيزياء أنه لا شيء يمكن أن يسافر عبر الفضاء أسرع من الضوء. قال الباحثون إن الحركة الفائقة اللمعان كانت مجرد وهم ناتج عن سرعة الطائرة (التي لا تزال سريعة جدًا) وحقيقة أنها انفجرت نحونا بشكل مباشر تقريبًا.

قال المؤلف المشارك في الدراسة آدم ديلر من جامعة سوينبورن للتكنولوجيا في أستراليا: "بناءً على تحليلنا ، من المرجح أن تكون هذه الطائرة ضيقة جدًا ، بعرض 5 درجات على الأكثر ، وتم توجيهها على بعد 20 درجة فقط من اتجاه الأرض و rsquos". في بيان صادر عن المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) ، وهو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF). [موجات الجاذبية من النجوم النيوترونية: شرح الاكتشاف]

وأضاف "ولكن لمطابقة ملاحظاتنا ، يجب أن تنفجر المواد الموجودة في الطائرة إلى الخارج بأكثر من 97 بالمائة من سرعة الضوء".

استخدم ديلر وزملاؤه و [مدش] بقيادة كونال مولي ، من NRAO ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا و [مدش] مجموعة متنوعة من التلسكوبات الراديوية لدراسة آثار تصادم النجوم النيوترونية ، وهو حدث تاريخي يُعرف باسم GW170817.

كان GW170817 أول اصطدام موثق لنجمين نيوترونيين ، بقايا فائقة الكثافة لنجوم ضخمة ماتت في انفجارات مستعر أعظم. GW170817 ، التي وقعت على بعد حوالي 130 مليون سنة ضوئية من الأرض ، فتحت أيضًا عصر "علم الفلك متعدد الوسائط": كان أول حدث على الإطلاق يتم اكتشافه عبر كلتا موجات الجاذبية (تموجات في الزمكان التي تنبأ بها ألبرت أينشتاين لأول مرة منذ قرن مضى) والإشعاع الكهرومغناطيسي.

بالمناسبة ، الاسم GW170817 هو إشارة إلى موجات الجاذبية تلك ، بالإضافة إلى التاريخ الذي رصد فيه علماء الفلك الحدث و [مدش] في 17 أغسطس 2017.

يعتقد العلماء أن الاندماج أحدث انفجارًا قويًا أدى إلى إخراج غلاف من المواد بعيدًا في الفضاء. داخل هذه القشرة ، خلقت النجوم النيوترونية المندمجة ثقبًا أسودًا واحدًا بدأ يمتص الكثير من الغاز والغبار. قال أعضاء فريق البحث إن هذه المادة شكلت قرصًا سريع الدوران حول الثقب الأسود قبل فترة طويلة ، وبدأت النفاثات المزدوجة في الانفجار من أقطاب هذا القرص.

ولم يتضح ما إذا كانت هذه الطائرات اخترقت قذيفة الحطام التي أحدثها الانفجار الأصلي. لكن الملاحظات التي أجراها Mooley وفريقه و [مدش] تمت 75 يومًا و 230 يومًا بعد الكشف الأولي عن GW170817 & [مدش] تشير إلى أن هذا حدث بالفعل.

في البداية ، تفاعلت الطائرات مع الحطام المطرود لتشكل نوعًا من شرنقة ، والتي كانت تتحرك ببطء أكبر بكثير من الطائرات نفسها. لكن الطائرات انطلقت في النهاية إلى الفضاء بين النجوم.

"تفسيرنا هو أن الشرنقة هيمنت على البث اللاسلكي حتى حوالي 60 يومًا بعد الاندماج ، وفي أوقات لاحقة كانت الانبعاثات تهيمن عليها النفاثات ،" قال المؤلف المشارك في الدراسة أور غوتليب ، المنظر في جامعة تل أبيب في إسرائيل ، في نفس البيان.

الآن بالنسبة للجزء الأسرع من الضوء: في 155 يومًا بين الملاحظتين ، بدا أن الطائرة النفاثة المتجهة نحو الأرض تقفز إلى الأمام بمقدار سنتين ضوئيتين و [مدش] مسافة تشير إلى أنها كانت تسافر بأربعة أضعاف سرعة الضوء. لكن مرة أخرى ، كان هذا مجرد وهم.

قال أعضاء فريق الدراسة إن النتائج الجديدة تشير إلى أن اندماج النجوم النيوترونية هي مصادر مهمة لانفجارات أشعة جاما قصيرة المدى. وأضافوا أن الطائرات المتولدة من الاندماج يجب أن تكون متماشية تقريبًا مع الأرض حتى يتم اكتشاف ثوران الضوء عالي الطاقة.

& ldquo كان حدث الاندماج مهمًا لعدد من الأسباب ، ولا يزال يفاجئ علماء الفلك بمزيد من المعلومات ، & rdquo Joe Pesce ، مدير برنامج NSF في NRAO ، في نفس البيان. "النفاثات هي ظاهرة غامضة تُرى في عدد من البيئات ، والآن هذه الملاحظات الرائعة في الجزء الراديوي من الطيف الكهرومغناطيسي توفر رؤية رائعة لها ، مما يساعدنا على فهم كيفية عملها."

نُشرت الدراسة الجديدة على الإنترنت اليوم (5 سبتمبر) في مجلة Nature.


إذا كان من الممكن السفر بسرعة أكبر من سرعة الضوء ، فهل سيعكس الزمن نفسه (مثل السفر عبر الزمن إلى الوراء) أم أنه غير موجود؟

إن سؤالك مثير للاهتمام للغاية ، ومن الرائع أن ترى أنك تفكر في نظرية البروفيسور أينشتاين بهذه الطريقة ، لكن لسوء الحظ ، ربما لن تحب الإجابة. عندما تفترض أنه من الممكن السفر بسرعة أكبر من سرعة الضوء ، فإنك تأخذ قوانين الفيزياء وتضربها في المعدة وترميها على الدرج.

المشكلة هي أنه لا يمكنك أن تقول ، "مرحبًا ، ماذا سيحدث إذا كان بإمكانك أن تسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء؟" لأن هذا مستحيل ماديًا تمامًا. ليس من الممكن أن تكون أسرع من سرعة الضوء ، لذلك لا يمكن لقوانين الفيزياء أن تحدد ما سيحدث إذا تخيلت أشياءً بهذه الطريقة في كون افتراضي ما. الفيزياء عبارة عن حزمة كاملة: بمجرد أن تقرر تجاهل قانون فيزيائي واحد ، فإنك تتجاهلها جميعًا.

تواجه مشكلة مماثلة عندما تسأل "ماذا لو كان بإمكاني القسمة على صفر؟" أو "ماذا لو كان بإمكاني بناء آلة دائمة الحركة؟" أو "ماذا لو عدت بالزمن وقتلت جدي قبل ولادتي؟" لا توجد إجابة ، لأن السؤال ليس له أي معنى.

بالطبع ، هذا لا يزعج كتاب ستار تريك. يذهبون أسرع من سرعة الضوء في كل عرض ويسافرون إلى الماضي كما لو كانت رحلة إلى ديزني لاند. ومع ذلك ، فإن هذا يثير نقطة مثيرة للاهتمام: فكرة المحرك الملتوي للفضاء ليست فكرة سيئة تمامًا! سيسمح لك تشوه الفضاء بالسفر كما لو كنت تتحرك أسرع من الضوء عن طريق تغيير بنية الكون ، على الأقل مؤقتًا. سينتهي بك الأمر في مكان معين أسرع بكثير مما لو سافرت إلى هناك "بالطريقة العادية" ، نوعًا ما مثل ممر سري. لحسن الحظ بالنسبة للنسبية ، لن تكون مسافرًا في الواقع أسرع من سرعة الضوء في الفضاء المحلي ، لذلك لا يزال "حد السرعة" لأينشتاين ساريًا.

النقطة المهمة هي أنه على الرغم من أنه من الممتع التفكير في الخيال العلمي والاستمتاع به ، فإن التحرك بسرعة أكبر من سرعة الضوء يعد انتهاكًا لقوانين الفيزياء ، وبالتالي لا يمكن للفيزياء مناقشته حقًا. لا أستطيع أن أقول أن الوقت سيعكس نفسه أو لن يكون موجودًا أو أي شيء لأن هذه ليست خيارات. يبدو الأمر كما لو كنت قد دعوتك لتناول العشاء وأخبرتني أنك لا تستطيع الحضور مطلقًا ، لكن بعد ذلك سألتك عما إذا كنت ستحصل على الحساء أو السلطة!
أجاب عليها: ستيف هيلي ، طالب فيزياء ، جامعة روتجرز ، نيو جيرسي

أحد الأسباب التي تمنع أي جسم بكتلة من التحرك بسرعة الضوء أو أسرع منها هو أن الكتلة ليست ثابتة - إنها تزداد مع السرعة وتنتقل إلى اللانهاية بسرعة الضوء. بحيث تحتاج في النهاية إلى كميات لا حصر لها من الطاقة لتسريع الكتلة اللانهائية بعد علامة سرعة الضوء! (وبقدر ما أعلم ، لم نجد بعد مصدرًا لانهائيًا للطاقة :-)

ومع ذلك ، إذا كنت لا تزال ترغب في اختيار ما إذا كنت تتناول الحساء أو السلطة في العشاء ، فلن تحضر هنا فكرة.

نحن لا نعرف حقًا ما سيحدث للوقت عندما يمر جسم ما بسرعة الضوء. الشيء الوحيد الذي يجب أن نعتمد عليه هو النظرية الخاصة للنسبية (أينشتاين 1905) ووفقًا لها ، فإن الوقت في إطار مرجعي متحرك (لنقل سفينتك الفضائية) يصبح أبطأ مقارنة بالإطار الثابت (قل الأرض) كلما ذهبت أسرع . في الواقع ، المعادلة التي تحكم ما يسمى بالتمدد الزمني مذكورة أدناه:

لذلك ترى عندما تبدأ - عند سرعة صفر (0٪ من سرعة الضوء) ، يكون وقتك منتظمًا ، أي أن عامل إبطاء الوقت (xt) يساوي 1. بينما تسرع وقتك ، فإن وقتك يكون أبطأ حسب العامل الموضح في المحور ص. مع اقترابك من سرعة الضوء بنسبة 100٪ ، يتباطأ وقتك أكثر فأكثر حتى يتباطأ بشكل لا نهائي. (يجب أن تدرك أن كل شيء يتباطأ بما في ذلك دقات قلبك وأفكارك وما إلى ذلك) لذا على سبيل المثال ، إذا كانت سفينتك تسير بسرعة 98٪ من سرعة الضوء وقمت برحلة لمدة عام ، فعندما تعود إلى الأرض لمدة خمس سنوات مرت.

هذه المنطقة ذات السرعات الأقل من 100٪ من سرعة الضوء هي منطقة وقتنا العادي أو الوقت الحقيقي.

لنفترض الآن بطريقة ما أنك تمكنت من الانتقال بسرعة أكبر من سرعة الضوء (أي أن v في المعادلة أعلاه أكبر الآن من سرعة الضوء c). ستعطينا المعادلة بعد ذلك الجذر التربيعي لعدد سالب على الجانب الأيمن (وهو رقم تخيلي). حسنًا ، يمكنني تحليل رقم الوحدة التخيلي (i أو الجذر التربيعي لسالب واحد) ورسم النتيجة على نفس الرسم البياني. هذه المنطقة التي أطلق عليها اسم الوقت الخيالي لأنها وقت غريب مع إرفاق وحدة تخيلية بها (لذلك لا أعرف حقًا ما يعنيه هذا الوقت.)

ومع ذلك ، ترى أن الوقت في هذه المنطقة التخيلية سيتسارع من اللانهاية إلى السرعة الزمنية العادية 1 ويستمر في التسريع. عند 140٪ أو أعلى من سرعة الضوء ، يكون عامل تباطؤ الوقت أقل من واحد ، أي أن الوقت سوف يمر أسرع مما هو عليه في الإطار الثابت! على سبيل المثال ، إذا كانت سفينتك تسير بسرعة 200٪ من سرعة الضوء وقمت برحلة لمدة عام واحد ، عندما تعود إلى الأرض ، لم يمر سوى حوالي 7 أشهر. ومع ذلك ، أحتاج إلى التأكيد مرة أخرى على أن هذه مجرد تجربة فكرية مجنونة تنتج بعض الوقت الخيالي الغريب وليس لها معنى مادي.
أجاب: أنطون سكوروكاك ، إم. الفيزياء ، محرر PhysLink.com

يأتي وقت يأخذ فيه العقل مستوى أعلى من المعرفة ولكن لا يمكنه أبدًا إثبات كيفية وصوله إلى هناك. كل الاكتشافات العظيمة تنطوي على مثل هذه القفزة. الشيء المهم هو عدم التوقف عن الاستجواب.


هذه هي الطريقة التي يخدع بها الفيزيائيون الجسيمات لتصبح أسرع من الضوء

لا يتوهج قلب مفاعل الاختبار المتقدم في مختبر أيداهو الوطني باللون الأزرق نظرًا لوجود أي منها. [+] أضواء زرقاء متضمنة ، ولكن لأن هذا مفاعل نووي ينتج جزيئات نسبية مشحونة محاطة بالماء. عندما تمر الجسيمات عبر تلك المياه ، فإنها تتجاوز سرعة الضوء في ذلك الوسط ، مما يتسبب في إصدار إشعاع Cherenkov ، والذي يظهر على شكل هذا الضوء الأزرق المتوهج.

مختبر أرجون الوطني

لا شيء يمكن أن يتحرك أسرع من سرعة الضوء. عندما طرح أينشتاين نظريته في النسبية ، كان هذا هو افتراضه الذي لا يمكن انتهاكه: أن هناك حدًا نهائيًا للسرعة الكونية ، وأن الجسيمات عديمة الكتلة فقط هي التي يمكنها الوصول إليه. يمكن لجميع الجسيمات الضخمة أن تقترب منه فقط ، لكنها لن تصل إليه أبدًا. كانت سرعة الضوء ، وفقًا لأينشتاين ، هي نفسها لجميع المراقبين في جميع الأطر المرجعية ، ولا يمكن لأي شكل من أشكال الوصول إليها.

لكن هذا التفسير لأينشتاين يغفل تحذيرًا مهمًا: كل هذا صحيح فقط في فراغ الفضاء الفارغ تمامًا. من خلال وسيط من أي نوع - سواء كان ذلك الهواء أو الماء أو الزجاج أو الأكريليك أو أي غاز أو سائل أو صلب - ينتقل الضوء بسرعة أبطأ بشكل يمكن قياسه. من ناحية أخرى ، لا بد أن تتحرك الجسيمات النشطة بشكل أبطأ من الضوء في الفراغ ، وليس الضوء في الوسط. من خلال الاستفادة من خاصية الطبيعة هذه ، يمكننا حقًا أن نذهب أسرع من الضوء.

ينتقل الضوء المنبعث من الشمس عبر فراغ الفضاء بدقة 299،792،458 م / ث: ال. [+] الحد الأقصى للسرعة الكونية. بمجرد أن يضرب هذا الضوء وسيطًا ، بما في ذلك شيء مثل الغلاف الجوي للأرض ، ستنخفض سرعة هذه الفوتونات لأنها تتحرك فقط بسرعة الضوء عبر هذا الوسط. في حين أنه لا يوجد جسيم ضخم يمكنه الوصول إلى سرعة الضوء في الفراغ ، إلا أنه يمكن بسهولة الوصول إلى سرعة الضوء أو حتى تجاوزها في الوسط.

فيودور يورتشيخين / وكالة الفضاء الروسية

تخيل شعاع من الضوء ينتقل مباشرة بعيدًا عن الشمس. في فراغ الفضاء ، إذا لم تكن هناك جزيئات أو مادة ، فسوف تنتقل بالفعل بأقصى سرعة كونية ، ج: 299،792،458 م / ث ، سرعة الضوء في الفراغ. Although humanity has produced extremely energetic particles in colliders and accelerators — and detected even more energetic particles coming from extragalactic sources — we know we cannot break this limit.

At the LHC, the accelerated protons can reach speeds up to 299,792,455 m/s, just 3 m/s below the speed of light. At LEP, which accelerated electrons and positrons instead of protons in the same CERN tunnel that the LHC now occupies, the top particle speed was 299,792,457.9964 m/s, which is the fastest accelerated particle ever created. And the highest-energy cosmic ray clocks in with an extraordinary speed of 299,792,457.999999999999918 m/s, which would lose a race with a photon to Andromeda and back by only six seconds.

All massless particles travel at the speed of light, but the speed of light changes depending on . [+] whether it's traveling through vacuum or a medium. If you were to race the highest-energy cosmic ray particle ever discovered with a photon to the Andromeda galaxy and back, a journey of

5 million light-years, the particle would lose the race by approximately 6 seconds.

NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet

We can accelerate matter particles very close to the speed of light in a vacuum, but can never reach or exceed it. However, this doesn't mean we can never go faster than light it only means we cannot go faster than light in a vacuum. In a medium, the story is extremely different.

You can see this for yourself by passing a ray of sunlight that strikes Earth through a prism. While light moving through the air might be traveling at speeds so close to the speed of light in a vacuum that its departure is imperceptible, light through a prism clearly bends. This is due to the fact that the speed of light drops significantly in a denser medium: it's just

225,000,000 m/s in water and just 197,000,000 m/s in crown glass. This slow speed, combined with a variety of conservation laws, ensures that light both bends and disperses in a medium.

The behavior of white light as it passes through a prism demonstrates how light of different . [+] energies move at different speeds through a medium, but not through a vacuum. Newton was the first to explain reflection, refraction, absorption and transmission, as well as the ability of white light to break up into different colors.

This property leads to an amazing prediction: the possibility that you can move faster than light, so long as you're in a medium where the speed of light is below the speed of light in a vacuum. For example, many nuclear processes cause the emission of a charged particle — such as an electron — through fusion, fission, or radioactive decay. While these charged particles might be energetic and fast-moving, they can never reach the speed of light in a vacuum.

But if you pass that particle through a medium, even if it's something as simple as water, it will suddenly find that it's moving faster than the speed of light in that medium. As long as that medium is made up of matter particles and the faster-than-light particle is charged, it will emit a special form of radiation that is characteristic of this configuration: Čerenkov (pronounced Cherenkov) radiation.

Reactor nuclear experimental RA-6 (Republica Argentina 6), en marcha, showing the characteristic . [+] Cherenkov radiation from the faster-than-light-in-water particles emitted. The neutrinos (or more accurately, antineutrinos) first hypothesized by Pauli in 1930 were detected from a similar nuclear reactor in 1956. Modern experiments continue to observe a neutrino deficiency, but are working hard to quantify it as never before, while the detection of Cherenkov radiation has revolutionized particle physics.

Centro Atomico Bariloche, via Pieck Darío

Čerenkov radiation characteristically appears as a blue glow, and gets emitted whenever a charged particle travels faster than light in a particular medium. It's most commonly seen, as above, in the water surrounding nuclear reactors. The reactions inside cause the emission of high-energy particles that move faster than light in water, but substantial amounts of water surround the reactor in order to shield the external environment from the harmful emission of radiation.

This is remarkably effective! There are electromagnetic interactions that occur between the charged particle in motion and the (charged) particles making up the medium it's traveling through, and those interactions cause the traveling particle to emit radiation of a particular energy in all allowable directions: radially outward, perpendicular to the direction of its motion.

This animation showcases what happens when a relativistic, charged particle moves faster than light . [+] in a medium. The interactions cause the particle to emit a cone of radiation known as Cherenkov radiation, which is dependent on the speed and energy of the incident particle. Detecting the properties of this radiation is an enormously useful and widespread technique in experimental particle physics.

vlastni dilo / H. Seldon / public domain

But since the particle emitting the radiation is in motion, and since it's moving so quickly, all of those emitted photons are going to be boosted. Instead of getting a ring of photons that simply moves outward, this particle — moving faster than light in the medium it travels through — will emit a cone of radiation that travels in the same direction of motion as the particle emitting it.

The Čerenkov radiation comes out at an angle defined by two factors only:

  1. the speed of the particle (vparticle, faster than light in the medium but slower than light in a vacuum),
  2. and the speed of light in the medium (vlight).

In fact, the formula is really simple: θ = cos -1 (vlight/vparticle). In plain English, this means that the angle that the light comes off at is the inverse cosine of the ratio of those two speeds, the speed of light in the medium to the speed of the particle.

The water-filled tank at Super Kamiokande, which has set the most stringent limits on the lifetime . [+] of the proton. This enormous tank is not only filled with liquid, but lined with photomultiplier tubes. When an interaction occurs, such as a neutrino strike, a radioactive decay, or (theoretically) a proton decay, Cherenkov light is produced, and can be detected by the photomultiplier tubes which allow us to reconstruct the particle's properties and origins.

ICRR, Kamioka Observatory, University of Tokyo

There are a few important things to notice about Čerenkov radiation. The first is that it carries both energy and momentum, which by necessity has to come from the particle that's moving faster than light in the medium. This means that particles that emit Čerenkov radiation slow down due to its emission.

The second is that the angle that the Čerenkov radiation is emitted at allows us to determine the speed of the particle that caused its emission. If you can measure the Čerenkov light that originates from a particular particle, you can reconstruct that particle's properties. The way this works, in practice, is that you can set up a large tank of material with photomultiplier tubes (capable of detecting individual photons) lining the edge, and the detected Čerenkov radiation allows you to reconstruct properties of the incoming particle, including where it originated in your detector.

A neutrino event, identifiable by the rings of Cerenkov radiation that show up along the . [+] photomultiplier tubes lining the detector walls, showcase the successful methodology of neutrino astronomy and leveraging the use of Cherenkov radiation. This image shows multiple events, and is part of the suite of experiments paving our way to a greater understanding of neutrinos.

Super Kamiokande collaboration

Interestingly enough, Čerenkov radiation was theorized even before Einstein's theory of relativity, where it languished in obscurity. Mathematician Oliver Heaviside predicted it in 1888-9, and independently Arnold Sommerfeld (who helped quantize the hydrogen atom) did it in 1904. But with the advent of Einstein's 1905 special relativity, nobody was interested enough in this line of thought to pick it up again. Even when Marie Curie observed blue light in a concentrated radium solution (in 1910), she did not investigate its origin.

Instead, it fell to a young researcher named Pavel Čerenkov, who was working on the luminescence of heavy elements. When you excite an element, its electrons spontaneously de-excite, cascading down in energy levels and emitting light as they do. What Čerenkov noticed, and then investigated, was blue light that did not fit solely within this framework. Something else was at play.

Cosmic rays, which are ultra-high energy particles originating from all over the Universe, strike . [+] protons in the upper atmosphere and produce showers of new particles. The fast-moving charged particles also emit light due to Cherenkov radiation as they move faster than the speed of light in Earth's atmosphere. There are currently telescope arrays being built and expanded to detect this Cherenkov light directly.

Simon Swordy (U. Chicago), NASA

Čerenkov prepared aqueous solutions that were rich in radioactivity, and noticed that characteristic blue light. When you have a fluorescent phenomenon, where electrons de-excite and emit visible radiation, that radiation is isotropic: the same in all directions. But with a radioactive source in water, the radiation wasn't isotropic, but rather came out in cones. Those cones were later shown to correspond to emitted charged particles. The new form of radiation, poorly understood at the time of Čerenkov's 1934 discovery, was therefore named Čerenkov radiation.

Three years later, Čerenkov's theoretical colleagues Igor Tamm and Ilya Frank were able to successfully describe these effects within the context of relativity and electromagnetism, which led to Čerenkov detectors becoming a useful and standard technique in experimental particle physics. The three shared the Nobel Prize in Physics in 1958.

In 1958, the Nobel Prize in physics was awarded to the three individual primarily responsible for . [+] revealing the experimental and theoretical properties of radiation emitted when charged particles move faster than light in a medium. The blue glow, known today as Čerenkov radiation, has enormous applications in physics even today.

Čerenkov radiation is such a remarkable phenomenon that when the first accelerated electrons, in the early days of particle physics in the United States, physicists would close one eye and put it in the path of where the electron beam ought to have been. If the beam was on, the electrons would produce Čerenkov radiation in the aqueous environment of the physicist's eyeball, and those flashes of light would indicate that relativistic electrons were being produced. Once the effects of radiation on the human body became better understood, safety precautions were put in place to prevent physicists from poisoning themselves.

But the underlying phenomenon is the same no matter where you go: a charged particle moving faster than light moves in a medium will emit a cone of blue radiation, slowing down while revealing information about its energy and momentum. You still can't break the ultimate cosmic speed limit, but unless you're in a true, perfect vacuum, you can always go faster than light. All you need is enough energy.


We Already Know How to Build a Time Machine

It’s just a matter of time before we build one that can take us into the far future.

In September 2015, cosmonaut Gennady Padalka arrived back on Earth for the last time. He had just completed his sixth mission in space and broke the record for most cumulative time spent beyond Earth’s atmosphere: 879 days. And because of these 2.5 years spent orbiting the planet at high speeds, Padalka also became a time traveler, experiencing Einstein’s theory of general relativity in action.

“When Mr. Padalka came back from his adventures, he found the Earth to be 1/44th of a second to the future of where he expected it to be,” explains J. Richard Gott, Princeton physicist and author of the 2001 book Time Travel in Einstein’s Universe, “He literally traveled…into the future.”

While being a fraction of a second younger than if he had stayed on Earth isn’t mind-bending stuff, it nonetheless gave Padalka, the distinction as the “current time traveler record,” according to Gott.

Although not exactly a plutonium-charged DeLorean, time travel is anything but fiction. Real astrophysicists like Gott are pretty sure they know how to build a time machine, and intense speed—much, much faster than Padalka’s orbital jaunt—is the key ingredient.

A Time Travel Crash Course

Bettmann Getty Images

Until the 20th century, time was believed to be completely immutable and time travel a scientific impossibility. In the 1680s, Sir Isaac Newton’s thought time progressed at a consistent pace throughout the universe, regardless of outside forces or location. And for two centuries, the scientific world subscribed to Newton’s theory.

Until 26-year-old Albert Einstein came along.

In 1905, Einstein revealed his ideas on special relativity, using this framework for his theory of general relativity a decade later. Einstein’s universe-defining calculations introduced, well, lots of things, but also some concepts related to time. The most important being that time is elastic and dependent on speed, slowing down or speeding up depending on how fast an object—or person— is moving.

In 1971, four cesium beam atomic clocks flew around the world and were then compared to ground-based clocks. The resulting minuscule time difference proved that Einstein was onto something. There’s also another technology, tucked inside your smartphone, that also validates Einstein’s theory.

“Without Einstein’s general theory of relatively, our GPS system wouldn’t be working.”

“Without Einstein’s general theory of relatively, our GPS system wouldn’t be working,” says Ron Mallet, an astrophysicist and author of the book Time Traveler: A Scientist’s Personal Mission to Make Time Travel a Reality. “That’s also proof that Einstein’s [theories are] correct.”

But apart from this mutable version of time, Einstein also calculated the speed of light. At 300,000,000 meters (or 186,282 miles) per second, Einstein describes the figure as the “ultimate speed limit” and a universal constant no matter if one is sitting on a bench or traveling in a rocket ship. This content is imported from . You may be able to find the same content in another format, or you may be able to find more information, at their web site.

The last bit of Einstein’s time-bending ideas suggest that gravity also slows time, meaning time runs faster where gravity is weaker like the vast emptiness among massive celestial bodies like the sun, Jupiter, and Earth.

Fast forward a century later, and all of these theories—highly summarized, of course—now form the building blocks of astrophysics, and buried among all this expert-level math, Einstein also proved that time travel was possible.

The Subatomic Time Machine

James Brittain Getty Images

In fact, not only is time travel possible, it’s already happened—it just doesn’t look like your typical sci-fi film.

Returning to our time-traveling cosmonaut Padalka, his 1/44-second jump into the future is so minuscule because he was only traveling 17,000 miles per hour. That isn’t very fast, at least in comparison to the speed of light. But what would happen if we created something that could go much faster than geostationary orbit? We are not talking a commercial jetliner (550 to 600 miles an hour) or a 21st century rocket to the ISS (25,000 miles per hour), but something that could approach 186,282 miles per second?

“On a subatomic level, it’s been done,” says Mallett. “An example is…the Large Hadron Collider. It routinely sends subatomic particles into the future.”

The particle accelerator has the ability to propel protons at 99.999999 percent the speed of light, a speed at which their relative time is moving about 6,900 times slower compared to their stationary human observers.

“The Large Hadron Collider…routinely sends subatomic particles into the future.”

So, yes, we’ve been sending atoms into the future and we’ve been doing it for the last decade, but humans are another matter.

Gott says given that we propel particles nearly the speed of light on a regular basis, conceptually, it’s rather simple for humans to time travel into the future. “If you want to visit Earth in the year 3000,” Gott says, “all you have to do is to get on a spaceship and go 99.995 percent the speed of light.”

Let’s say a human is put on such a ship and sent to a planet that’s a little less than 500 light years away (for example, Kepler 186f), meaning if they traveled at 99.995 percent of the speed of light, it would take them about 500 years to get there since they are going at nearly the speed of light. Just a quick 550-light year jaunt to Kepler-186f. NASA Ames

After a quick snack and a bathroom break, they would then turn around and head back to Earth, which would take another 500 years. So in total, it would take about a thousand years for them to arrive safely back home. And, on Earth, it would be the year 3018.

However, since they were moving so fast, the resulting time dilation wouldn’t seem like a thousand years for them since their internal clock has slowed. “[Their] clock will be ticking at 1/100th of the rate of the clocks on Earth. [They] are only going to age about 10 years,” says Gott. While a millennium would pass for us, for them it would be a decade.

“If we [on Earth] were watching through the window, they would be eating breakfast veeeerrry slooooowly,” says Gott, “But to [them], everything would be normal.”

But there is a massive gulf between what is theoretical and what is real. So how do we overcome the immense technological challenges of building a time machine?

The Not-So-Distant Future of Human Time Travel

Building a time-traveling spaceship may be the best place to start, but the engineering obstacles, at least for now, are enormous. For one, we are not even close to having a spaceship that can travel the speed of light. The fastest spacecraft ever created will soon be the Parker Solar Probe, which will launch this summer and travel only .00067 percent the speed of light.

There’s also the enormous amount of energy that would be needed to propel a ship to go that fast. Gott suggests that highly efficient antimatter fuel could be the key and other world agencies and scientists also think such a fuel could be a potentially invaluable piece to interstellar travel.

But ensuring the safety of the human cargo on such a futuristic mission would also be tricky. First of all, the ship would need to carry enough supplies, like food, water, and medicine, and be self-sufficient for the entire journey.

Then there’s the whole acceleration thing. To make sure our hypothetical traveler wouldn’t be obliterated by overwhelming g-forces, the ship would need to gradually and steadily accelerate. While steady 1g acceleration (like what we feel on Earth) for a long period of time would eventually get the ship to approach near speed of light, it would add to the length of the trip and minimize how far in the future one could go.


شاهد الفيديو: لماذا الضوء أسرع شيء في الكون (شهر نوفمبر 2022).