چرا نمی توانید با سرعت نور حرکت کنید؟
- 5 مرداد 1395
- 24 دیدگاه
بیگ بنگ: آلبرت اینشتین به دلایل بسیاری شهرت دارد، یکی از مهمترین آنها نظریه نسبیت او می‌باشد. نظریه نسبیت خاص به دلیل در هم شکستن دیدگاه کلاسیک باعث شهرت این فیزیکدان گردید. نسبیت خاص، با ارتباط دادن حرکت اجسام در جهان هستی به دانشمندان این امکان را داد تا فرضیات خود در مقوله‌های حساسی چون فضا و زمان را از نو ارزیابی کنند، این تئوری اسرار بسیار مهمی را در مبحث ارتباط بین ماده و انرژی برملا ساخت.
به گزارش بیگ بنگ، نظریه نسبیت خاص توسط اینشتین در سال 1905 و در مقاله‌ای تحت عنوان “الکترودینامیک در اجسام متحرک” منتشر شد. وی این نظریه را پس از پی بردن به وجود اختلافاتی بین معادلات الکترومغناطیس جیمز کلرک ماکسول و قوانین حرکتی آیزاک نیوتن ارائه نمود. بر اساس نظریه ماکسول، نور ارتعاشی در میدان الکترومغناطیس است که با سرعتی ثابت در خلا حرکت میکند. بیش از 100 سال قبل از آن نیز، نیوتن قوانین حرکتی خود را ارائه داده بود.
قرار دادن این نظریات در کنار عقاید گالیله، ثابت میکند که سرعت یک جسم متحرک تا چه اندازه می‌تواند متفاوت برآورد شود: بسته به اینکه چه کسی آن را اندازه می‌گیرد و آن فرد نسبت به جسم چه حرکتی دارد. توپی که در دست شما قرار دارد ممکن است از نظر شما ثابت باشد، حتی وقتی که شما درون ماشینی متحرک قرار دارید. اما همان توپ از نظر شخصی که در کنار پیاده رو ایستاده، متحرک می‌باشد.
فرض کنید شخصی در یک قطار ثابت نشسته و توپی را به سمت دیوار رو به روی خود و چند متر جلوتر از محل نشستن خود پرتاب میکند. شما، که در سکوی ایستگاه نشسته‌اید، سرعت حرکت توپ را برابر با سرعتی که خود شخص درون قطار محاسبه میکند، برآورد می‌نمایید. حال قطار شروع به حرکت میکند(در همان جهت حرکت توپ)، و شما مجددا سرعت توپ را اندازه گیری می‌کنید. شما این سرعت را به درستی بیشتر از قبل اندازه‌گیری می‌کنید(سرعت اولیه یعنی زمانی که قطار ثابت بود به علاوه سرعت رو به جلو قطار). در همین بین، فرد داخل قطار متوجه تغییری در سرعت حرکت توپ نخواهد شد. شما دو سرعت متفاوت برای حرکت توپ محاسبه کرده‌اید که هر دو از منظر دید شما صحیح می‌باشند.
حال اگر توپ را با نور جایگزین کنید، این محاسبات نتیجه‌ای متفاوت خواهد داشت. در صورتیکه فرد داخل قطار نوری را بر دیوار مقابل خود بتابد و سرعت ذرات نور(فوتون‌ها) را اندازه‌گیری نماید، شما و فرد داخل قطار متوجه خواهید شد که سرعت نور در هر حال ثابت بوده است. در هر شرایطی، سرعت حرکت فوتون‌ها کمتر از 300 هزار کیلومتر در ثانیه بوده است، آنچنان که معادلات ماکسول نیز به همین نتیجه می‌رسد.
اینشتین این ایده- سرعت ثابت نور- را به عنوان یکی از دو شرط خود در نظریه نسبیت خاص در نظر گرفت. شرط دیگر این بود که قوانین فیزیک همه جا یکسان عمل می‌کنند، چه در هواپیما چه در کنار جاده و … اما برای ثابت نگه داشتن سرعت نور در هر زمان و از دید هر ناظر، در نسبیت خاص، فضا و زمان متغیر خواهند بود. به عنوان مثال زمان دیگر مطلق و ثابت نیست. عقربه‌های یک ساعت در حال حرکت آهسته‌تر از عقربه‌های ساعت ثابت، حرکت می‌کنند. از لحاظ تئوری، در صورت حرکت با سرعت نور، زمان از حرکت باز خواهد ایستاد.
میزان کند شدن زمان می‌تواند از طریق دو معادله فوق در تصویر محاسبه گردد. در سمت راست، Δt فاصله زمانی بین دو اتفاق از نظر شخص تحت تاثیر می‌باشد.(در مثال فوق، این شخص همان شخص داخل قطار است). در سمت چپ، Δt فاصله زمانی بین همان دو اتفاق از دید ناظر خارجی است(شخص نشسته در سکوی ایستگاه). این دو زمان با عامل لورنتس به هم مرتبط می‌شوند(γ)، که در این مثال برابر است با سرعت(v) قطار نسبت به سکوی ایستگاه که در واقع ثابت است. در این معادله، c ضریب ثابت و معادل سرعت نور در خلا می‌باشد.
طول اجسام متحرک نیز در جهت حرکت آنها کوتاهتر می‌شود. در صورت حرکت با سرعت نور(به طور فرضی، چرا که عملا غیر ممکن است) طول اجسام به صفر خواهد رسید. میزان کاهش طول در اجسام متحرک نسبت به اجسام ثابت نیز از تقسیم طول موثر جسم بر عامل لورنتس محاسبه می‌گردد. در صورتیکه جسمی بتواند با سرعت نور حرکت کند، طول آن به صفر خواهد رسید. لازم به ذکر است اگر شما فردی باشید که سریعتر و سریعتر حرکت میکند، متوجه هیچ تغییری نخواهید شد: گذر زمان برای شما مثل قبل خواهد بود و قد شما نیز کوتاهتر نخواهد شد.
اما فردی که از یک سکوی ثابت ناظر شما است، با استفاده از عامل لورنتس قادر به اندازه‌گیری تغییرات خواهد بود. اگرچه، برای اجسام و سرعت‌های روزمره، عامل لورنتس تقریبا عدد یک می‌باشد. تنها در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور است که آثار نسبیتی اهمیتی ویژه پیدا میکند. مشخصه ی دیگر در نظریه نسبیت خاص این است که با افزایش سرعت در یک جسم متحرک، جرم آن نیز افزایش می‌یابد. جرم جسم متحرک با ضرب کردن جرم آن جسم در حالت سکون در عامل لورنتس محاسبه می‌گردد. این افزایش جرم مانع از آن می‌گردد که انرژی مصرف شده جهت افزایش سرعت در جسم به صورت کامل صرف افزایش سرعت در آن شود.
با افزایش سرعت در جسم تا اندازه‌ای که به کسر قابل توجهی از سرعت نور(c) برسد، سهم انرژی مصرفی در افزایش جرم جسم نیز بیشتر و بیشتر می‌شود. این امر ثابت میکند که چرا هیچ چیز نمی‌تواند سریعتر از نور حرکت کند، و یا حتی با سرعتی مساوی و یا نزدیک به سرعت نور. در واقع، وارد کردن انرژی بیشتر به جسم باعث افزایش سرعت در آن جسم نخواهد شد بلکه تنها جرم آن را افزایش خواهد داد. جرم و انرژی یکی هستند؛ این نتیجه، عمیقا حائز اهمیت است. اما این خود داستانی دیگر است.
ترجمه: معصومه پژوهش نیا/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: theguardian.com
(65 نفر , میانگین : 4,85 از 5)
ما نمی توانیم باسرعت نور حرکت کنیم چون جرم داریم و فیزیک به ما می گوید جرمی که سرعت ان افزایش پیدا کند جرم ان هر لحظه افزایش پیدا می کند به طوری که نیرویی مه به ان وارد شده است ثابت می ماند و افزایش جرم در نیروی ثابت شتاب کمتر یعنی به زمانبیشتری نیاز داره که به حداکثر سرعت وانرژی جنبشی برسه و از انجا که جرم هر لحظه افزایش پیدا میکند در نیروی ثابت شتاب هر لحظه کمتر می شود و نمی تواند اینطوری به حداگثر سرعت بزسد یعنی حتی انرژی جنبشی لازم برای حرکت جرم با سرعت نور را داشته باشیم نمی توانیم با سرعت نور حرکت کنیم
جرم هیچ وقت افزایش پیدا نمیکنه ثابت هست و وزن متغییر هست
به نظر من هیچ کاری غیرممکن نیست وضمنن سفینه با سرعت نور حرکت میکنه به ساخت پنج سال بیشتر نموده .
ی سوال الان برام مطرحِ…
با توجه به مقاله ی شما و خیلی شواهد دیگر نمیشود با سرعت نور حرکت کرد…
خب حالا سوالم اینجاس چرا میگن نوترینو ها از نور‌هم سریع تر می رن؟
سوال خوبیه،لطفا در مورد میدان هیگز و تعامل ذرات با بوزون هیگز و میدان هیگز،مطالعه کن جواب سوال خود را خواهی یافت
اینطور نیست
نوترونینو هنگامی که از مرکز یک ستاره خارج میشه به صورت مستقیم حرکت میکنه و از درون اجسام رد میشه؛ ولی نور به اجرام مختلف در ستاره برخورد می کنه و زمانِ بیرون اومدن اون از ستاره، زیادتر از نوترینو میشه.
ولی در فضای آزاد سرعت نور از نوترینو بیشتر هست.
به نظر من چیزی به نام غیر ممکن وجود نداره احتمال میگه احتمال اینکه تو تابستون برف بیاد هس اما نمیگه حتما برف میاد میگه وجود داره اما ناچیزه کلا چیزی به اسم غیر ممکن نداریم پس امکانش هس با سرعتی نزدیک به سرعت نور با فضاپیماهای پیشرفته حرکت کنیم اما شاید چند صد سال بعد کی دویست سال پیش فکرشو میکرد کسی که تو این سر دنیاست با اون سر دنیا مکالمه داشته باشه مطمئنا اگه مطرح میکردن هم میگفتن غیر ممکنه عینه ما امیدوارم روزی اتفاق بیوفته که انسان بتونه راحت تو فضا سفر داشته باشه شاید ما انون روزا رو نبینیم اما مطمئا تجربه بی نظیری خواهد بود . امیدوارم
من یک سوال دارم فرض میکنیم مثلا کسی با سرعت نزدیک نور حرکت میکنه و خودش متوجه هیچ تغیری نه در زمان نه در جرم نه در طول میشه او نیز می‌تواند ادعا کند که ساکن است (چون تمام حرکات نسبی هستند) و بنابراین از هر گونه تغییری که در جرمش روی می‌دهد آگاهی ندارد. پس الان جه چیزی سبب میشه که اون رو در نظر خودش از رسیدن به سرعت نور باز داره؟
خود این جمله که “طرف داره با سرعت نور حرکت میکنه”یعنی دستگاه مختصاتی که طرف در اون ساکنه (S2)نسبت به یه دستگاه مختصات دیگه ای (S1)داره با سرعت نور حرکت میکنه. خود اون شخص که تویS2ساکنه. ولی از نظرناظر S1داره با سرعت مثلا vحرکت میکنه. خب. vهیچ وقت برابر با سرعت نور نمیتونه باشه. یعنیاز نظر ناظر شماره1 . شخص2 هیچ وقت نمیتونه با سرعت نور حرکت کنه چون مخرج عبارت لاندا، صفر میشه.
چی داری میگی واس خودت s1. S2 نمیدونم v شما فرض کن با سرعت نور حرکت دور زمین برروی مداری حرکت کنی خب چون سرعت رفته بالا زمان خیلی کند عمل میکنه یعنی ساعتی که تو فضا پیمای شما هس که توش شما باشی با ساعتی که رو زمینه مطلقا عملکرد یکسانی نخواهد داشت درضمن چون شما سوار بر فضاپیمایی سرعت فضاپیما سرعت شماس
بالاخره میشه به سرعت نور حرکت کرد؟
اگه خودت فکرشو بکنی جواب نه است !
دلیل : فکر کن تو یه جاده مستقیم بدون ترافیک با بیشترین سرعت ممکن در زمین مثلا 500 کیلومتر در ساعت حرکت کنی آیا مغز و بدنت میتونه این سرعت رو برات پردازش کنه و هنگ نکنه ؟؟ اولین حالت تهوع شدید بعد بجز دیدن طیف های نوری بخاطر سرعت بالا چیزه دیگه ای چشم هات نمیبینه و در نهایت کمبود رسیدن اکسیژن به شش ها بازم بخاطر سرعت و در نهایت یی هوش شدن و شاید مرگ . این اتفاق با سرعت 500 کیلومتر رو زمین می افته حال با سرعت ۲۹۹٬۷۹۲٬۴۵۸ متر بر ثانیه بخوای در ماشین فضاییت حرکت کنی به نظر من باید از هم پاشیده بشه و به انرژی تبدیل به شه هم فضانورد و هم ماشین فضاییش دوست من .
احسنت?
جواب فعلا نه هست یادتون نره که الان غیرممکنه حتی خود غیر ممکن هم ممکنه شاید بعد از صد سال یا دویست سال ویا… سال بعد
کی گفته با حرکت با سرعت بالا اکسیژن نمیرسه طرف بی هوش میشه یا از هم میپاشه؟؟ عامل همه این موارد شتاب هست نه سرعت.خلبان های جنگنده با سرعت دو برابر صوت حرکت میکنن و چیزیشون نمیشه دلیلیش اینه که با شتاب مطمعنی به این سرعت میرسن. مثلا توی ماشین ثابت یهو گاز میدی میچسبی به صندلی ولی با سرعت ثابت ۱۲۰ تا نمیچسبی به صندلی.
صد سال قبلم میگفتن اگه انسان بره فضا تو خلا بخاطر فشار هوا از درون میترکه
اما
.
.
.
من چیزی نفهمیدم؟بالاخره میشه به سرعت نور حرکت کرد؟
ن عزیز نمیشه
اینایی ک کامنت میذارن میگن هیچ چیزی غیرممکن نیست و میان با یسری اتفاقات مقایسه میکنن از ریاضی چیزی سردرنمیارن ، خیلی جالبه طرف اومده رسیدن ب سرعت نورو با یک چیز ممکن مقایسع کرده بعد گفته پس ممکنه بشه ب سرعت نورم رسید در حقیقت طرف کلا از اون اول رسیدن ب سرعت نورو ممکن دونسته، اقایون و خانوما یاد بگیرید ک چطوری باید استدلال کنین ، مثال و یا قیاس هیچوقت استدلال نیست پس مقایسه های بیخود نکنید
ب سرعت نورم نمیشه رسید چون ب بینهایت انرژی نیاز داره و درواقع زمان متوقف میشه و متوقف شدن زمان غیر ممکنه.
ببخشید اساتید محترم, من یک مبتدی هستم. دربرنامه مهبانگ دکتر نیری در پاسخ به سوالی فرمودند درنسبیت خاص با افزایش سرعت جسم جرم آن زیاد نمیشه کما اینکه درسرن پروتون رابه سرعتی نزدیک سرعت نوررساندند ولی جرمش اضافه نشد اگر ممکن است لطفا راهنمایی بفرمایند. تشکر
آقا رضا بزاريد براتون خلاصه توضيح بدم.نميشه به سرعت نور رسيد.دليلش هم اينه كه بر اساس قانون نسبيت انيشتين،شيئي كه سرعتش بره بالا ،جرمش ميره بالا و هرقدر كه جرمش بره بالا،باعث ميشه تا زمان كندتر بشه تا حدفاصل سرعت نور شكسته نشه و اكه هم برسه زمان متوقف ميشه.
باتشكر
عالی عااااالی…واقعا مچکرم از مطالب فوق العاده زیباتون..بسیار عالی..
با سلام و خسته نباشید .با اینکه از بیشتر مقاله هایی که اینجا میزارید سر در نمیارم تنها کاری که به نظرم میرسه انه که همیشه امتیاز 5 رو بهتون بدم .خداوند یار و یاورتان عزیزان همیشه جوان .
با سپاس از مطلبهای خوبتون
یک درخواست داشتم اگر امکانش هست در اینجور مقاله ها از روابط ریاضی بیشتری استفاده کنید
درسته اینطوری خیلی بهتر میشه