Джерело зображення, Thinkstock
У своєму рекорді швидкості світло залишається неперевершеним.
Був вересень 2011 року, і фізик Антоніо Ередатото шокував світ.
Оголошення, яке він зробив, обіцяло суттєво змінити наше розуміння Всесвіту. Якщо дані, зібрані 160 вченими, які працювали над проектом OPERA, були вірними, сталося немислиме.
Група частинок - в даному випадку нейтрино - подорожувала швидше, ніж світло.
Відповідно до теорії відносності Альберта Ейнштейна, це було неможливо. І наслідки були величезні. Багато аспектів фізики довелося б змінити.
Зрештою, результат ОПЕРИ це було неправильно через проблему з термінами через погано підключений кабель.
Кінець Можливо, ви також зацікавлені
Як наслідок, вимірювання того, скільки часу потрібно нейтрино пройти відстань, були помилковими на 73 наносекунди, і здавалося, ніби вони проїхали швидше, ніж вони.
Джерело зображення, Thinkstock
Час проходить повільніше для людей, які подорожують на швидких транспортних засобах. Це факт.
Але чи справді ми впевнені, що ніщо не може подорожувати швидше світла?
Справа ваги
Давайте розглянемо справу. Швидкість світла у вакуумі становить 299 792 458 кілометрів на секунду (близько до круглої цифри 300 000 км/с). Сонце знаходиться на відстані 150 мільйонів км від Землі, і їй потрібно лише вісім хвилин 20 секунд, щоб пройти цю відстань.
На початку 1960-х Вільям Бертоцці з Массачусетського технологічного інституту в США експериментував з прискоренням електронів до постійно зростаючих швидкостей.
Оскільки електрони мають негативний заряд, можна рухати їх, застосовуючи той самий негативний заряд до матеріалу.
Теоретично потрібно лише збільшити прикладену енергію, щоб досягти необхідної швидкості 300000 км/с, але виявилося, що електрони не можуть рухатися так швидко.
Експерименти Бертоцці показали, що використання більшої кількості енергії викликало лише прямо пропорційне збільшення швидкості руху електрона.
Джерело зображення, Thinkstock
Волоконна оптика може нести великий обсяг інформації.
Світло складається з частинок, які називаються фотонами. Чому ці частинки можуть рухатися зі швидкістю світла, коли інші частинки, такі як електрони, не можуть?
"Оскільки предмети рухаються швидше, їх маса зростає і чим більше маси у них, тим важче досягти прискорення, тому вони ніколи не досягають швидкості світла", - пояснює Роджер Рассул, фізик з університету Мельбурна, Австралія.
Ейнштейн, завжди Ейнштейн
Фотони цілком особливі. Мало того, що їм не вистачає маси, що дає їм волю при перетині порожнеч, як космос, але також не потрібно прискорюватися. Природна енергія, якою вони володіють, означає, що коли вони створені, вони вже мають максимальну швидкість.
Ми не спостерігали і не створювали нічого, що може рухатися так швидко або швидше, ніж фотони.
Джерело зображення, Thinkstock
Час відносний.
Чому так важливо, щоб правило швидкості світла було таким суворим?
Відповідь знаходить, як це часто буває у фізиці, у людини на ім’я Альберт Ейнштейн. Його теорія відносності досліджує багато наслідків цих універсальних обмежень швидкості.
Одним з важливих елементів відносності є те, що швидкість світла є постійною.
Незалежно від того, де ви знаходитесь і як швидко ви рухаєтесь, світло завжди рухається з однаковою швидкістю.
Уявіть, як ви проеціюєте світло від ліхтарика на дзеркало на стелі нерухомого космічного корабля. Світло буде світити вгору, відбиватися від дзеркала і спускатися вниз, торкаючись підлоги корабля. Скажімо, пройдена відстань становить 10 метрів.
А тепер уявіть, що корабель починає рухатися зі швидкістю багато тисяч кілометрів на секунду.
Якщо ви проведете те саме тестування з ліхтариком, світло буде виглядати так, як раніше. Однак їхати доведеться по діагоналі, а не по вертикалі. Адже дзеркало рухається швидко разом із космічним кораблем.
Тому відстань, яку проходить світло, збільшується, але теорії Ейнштейна наполягають на тому, що світло продовжує проїжджати з однаковою швидкістю.
Оскільки швидкість - це відстань, поділена на час, щоб швидкість була однаковою - оскільки відстань зросла - час також повинен збільшитися.
Джерело зображення, Thinkstock
Світло рухається від Сонця до Землі.
Як це можливо? Завдяки явищу, відомому як розширення часу. Означає що час проходить повільніше для людей, які подорожують на швидких транспортних засобах, порівняно з тими, хто не рухається.
Наприклад, час проходить на 0,007 секунди повільніше для астронавтів на Міжнародній космічній станції, яка рухається зі швидкістю 7,66 км/с відносно Землі, порівняно з людьми на планеті.
Це було б "великою непокорою"
З частинками речі стають цікавими електрони можуть рухатися зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Для цих частинок ступінь розширення часу може бути великою.
Якби предмети могли подорожувати швидше, ніж світло, вони не підкорились би цим фундаментальним законам, що описують, як працює Всесвіт..
Більшу частину цієї статті ми думали з точки зору видимого світла. Але насправді світло набагато більше, ніж це.
Усе, від мікрохвильових радіохвиль до видимого світла, ультрафіолетового випромінювання, рентгенівських та гамма-променів, що випромінюються з розпадаються атомів, складається з тієї ж речовини: фотони.
Разом ці промені складають електромагнітний спектр. Той факт, що радіохвилі, наприклад, рухаються зі швидкістю світла, надзвичайно корисний для зв'язку.
Ця швидкість (299 792 458 км/с) залишається незмінною для нашого душевного спокою.
Поки, співвідношення простір-час податливе і дозволяє кожному відчути однакові закони фізики, незалежно від їх положення чи руху.