Haben Sie sich jemals gefragt, ob es möglich ist, mit Lichtgeschwindigkeit zu reisen? Vielleicht könnten wir mit der notwendigen Technologie, um diese Geschwindigkeit zu erreichen, eines Tages an den Rand des Universums fliegen und sehen, was dahinter steckt?
Ein bisschen Theorie
Die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum ist eine Konstante, die wir ziemlich genau kennen: Beispielsweise bewegt sich Licht mit einer Geschwindigkeit von 299.792.458 Metern pro Sekunde. Dies ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit aller elektromagnetischen Felder im Vakuum, einschließlich Radiowellen, Infrarot-, Ultraviolett-, Röntgen- und Gammastrahlung.
Nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie kann sich nichts schneller fortbewegen als Licht. Unter normalen Bedingungen bewegt sich das Licht für uns wirklich sofort. Zum Beispiel haben wir keine Zeit zu sehen, wie Photonen von Objekten reflektiert und von Oberflächen im Raum absorbiert werden, wenn das Licht ausgeschaltet wird - dies geschieht so schnell.
Die Lichtgeschwindigkeit im leeren Raum (Vakuum) hängt nicht von der relativen Geschwindigkeit zwischen seiner Quelle und dem Betrachter ab. Einige glauben, dass diese Aussage dem gesunden Menschenverstand widerspricht, aber genau dies wurde experimentell demonstriert. Das bekannteste derartige Experiment wurde Ende des 19. Jahrhunderts von den Physikern Albert Michelson und Edward Morley durchgeführt. Sie fanden heraus, dass die Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen gleich ist, unabhängig davon, dass sich die Erde selbst durch den Weltraum bewegt.
Albert Michelson.
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Mann und Geschwindigkeit
Die Leute lieben Geschwindigkeit. Da das Rad erfunden wurde und die Geschwindigkeit nicht mehr von der Kraft unserer Beine bestimmt wurde, wollten wir uns immer schneller bewegen. Je schneller sich eine Person bewegt, desto entzückender wird sie (obwohl es erwähnenswert ist, dass hohe Geschwindigkeiten für manche Menschen eine beängstigende Sache sind). Heute ist es der Menschheit gelungen, unglaublich schnelle Flugzeuge, ultraschnelle Jäger, superschnelle Hochgeschwindigkeitszüge usw. zu entwickeln. Das Universum hat jedoch etwas schneller im Ärmel als alles, was wir erreicht haben - Licht.
Vielleicht fragten sich einige von Ihnen eines Abends nach einem anstrengenden Tag, als sie mit einer Flasche Bier oder einer Tasse Tee saßen, wie es war, sich mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen.
Was passiert, wenn wir uns mit Lichtgeschwindigkeit bewegen?
Eine Person, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, erfährt eine Zeitdilatation. Für ihn vergeht die Zeit langsamer als für eine Person, die still steht. Darüber hinaus wird sich ihr Sichtfeld stark verändern. Für eine Person, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, erscheint das Universum in Form eines Tunnels vor dem Apparat, auf dem sie sich bewegt. Betrachten Sie diese aufregende Idee.
Bis zum 20. Jahrhundert war die Welt von der Richtigkeit von Isaac Newtons Ansichten über Objekte und Schwerkraft überzeugt. In den 1900er Jahren übernahm jedoch kein anderer als Albert Einstein die Welt und veränderte sie für immer.
Albert Einstein lehrte 1921 in Wien.
Die von ihm vorgeschlagene Relativitätstheorie klärte viele Fragen im Zusammenhang mit Masse und Energie. Die Äquivalenzgleichung von Masse und Energie bewies, dass Masse und Energie austauschbar sind, dh eins kann in ein anderes umgewandelt werden - und umgekehrt. Er schlug auch vor, dass es keinen einzigen Standardreferenzrahmen gibt. Alles ist relativ gerade Zeit. Dann kam ihm das Verständnis, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist und nicht vom Betrachter abhängt. Wenn sich eine Person mit 50% der Lichtgeschwindigkeit in dieselbe Richtung wie das Licht bewegt, sieht der Lichtstrahl für sie genauso aus wie für eine Person, die still steht.
Die Äquivalenz von Masse und Energie bedeutet auf den Punkt gebracht, dass wenn sich ein Objekt um 10% der Lichtgeschwindigkeit bewegt, seine Masse um 0,5% seiner ursprünglichen Masse zunimmt. Wenn sich ein Objekt mit 90% der Lichtgeschwindigkeit bewegt, verdoppelt sich gleichzeitig seine Masse.
Können wir mit Lichtgeschwindigkeit reisen?
Nein, wir können uns nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Der Punkt ist, dass bei Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit die Masse eines Objekts exponentiell zunimmt. Stellen Sie sich Folgendes vor: Die Lichtgeschwindigkeit beträgt fast 300.000 Kilometer pro Sekunde, und wenn sich ein Objekt mit dieser Geschwindigkeit bewegt, wird seine Masse unendlich. Um dieses Objekt zu bewegen, wird daher unendliche Energie benötigt (denken Sie an die Äquivalenz von Masse und Energie), was äußerst unpraktisch ist.
Grob gesagt kann sich aus diesem Grund kein Objekt mit Lichtgeschwindigkeit (außer dem Licht selbst) oder schneller bewegen.
Was die Bewegung fast mit Lichtgeschwindigkeit betrifft, sagen wir bei 90%, dann werden wir interessante Beobachtungen haben.
Bewegung (fast) mit Lichtgeschwindigkeit
Zuallererst wird eine Person, die sich mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt, eine Zeitdilatation erfahren. Die Zeit wird für ihn langsamer vergehen als für jemanden, der still steht. Wenn sich eine Person beispielsweise mit 90% der Lichtgeschwindigkeit bewegt, vergehen 20 Minuten für eine stillstehende Person, wenn 10 Minuten für sie vergehen.
Ein Diagramm, das die Krümmung der Zeit zeigt, wenn sie sich der Lichtgeschwindigkeit nähert.
Erwähnenswert sind die wesentlichen Veränderungen im Sichtfeld. Für eine Person, die sich - wo immer - mit 90% der Lichtgeschwindigkeit bewegt, wie oben erwähnt, sieht das Universum so aus, als würde sie es durch das Fenster vor ihrem Raumschiff betrachten. Die Sterne, denen er sich nähert, erscheinen blau und die zurückbleibenden rot. Dies liegt daran, dass Lichtwellen von Sternen davor zusammenklumpen und das Objekt blau erscheinen. Lichtwellen von zurückgelassenen Sternen dehnen sich und werden rot, was den extremen Doppler-Effekt verursacht.
Nach dem Überwinden einer bestimmten Markierung würde eine Person in die Dunkelheit eintauchen, da die Wellenlängen, die in ihre Augen fallen, außerhalb des sichtbaren Spektrums liegen würden.
Selbst bei all den Unpraktiken und Hindernissen, die mit dem Reisen mit Lichtgeschwindigkeit (oder in der Nähe) verbunden sind, wäre dies definitiv ein weiteres Abenteuer.
Vladimir Guillen
