آشنایی با تجربه سفر در سرعت نور

[Almas Parsi]

آشنایی با تجربه سفر در سرعت نور




بسیاری از انسان ها در دوران کودکی مقهور سرعت بالای شخصیت های داستانی مانند سوپرمن بوده اند، ابرقهرمانی با دستهایی که رو به جلو کشیده شده بودند و شنلی که در پشتش به احتزاز درآمده بود، گلوله ای که از لوله تفنگی شلیک شده بود را تعقیب می کرد.
بر اساس گزارش هاواستفاورکز، سوپرمن در این داستان ها و فیلم ها، اگر با سرعتی نصف سرعت گلوله حرکت می کرد، سرعت گلوله نسبت به سرعت او به نیم می رسید و اگر سریعتر از گلوله حرکت می کرد، از آن سبقت می گرفت.

به بیانی دیگر سوپرمن در این داستان ها از دیدگاه نیوتون درباره فضا و زمانپیروی می کرد: اینکه جایگاه و حرکات اجسام در فضا همگی باید متناسب با چارچوب مرجعی مطلق و غیر متحرک قابل اندازه گیری باشد.






دانشمندان ابتدا تحت تاثیر دیدگاه های نیوتونی قرار داشتند. سپس ریاضیدان و فیزیکدانی به نام البرت اینشتین از راه رسیده و همه چیز را زیر و رو کرد.

وی در سال 1905 نظریه نسبیت خاص خود را منتشر کرد که در آن ایده ای کاملا جدید را مطرح می کرد: هیچ چارچوب مرجعی وجود ندارد و همه چیز، حتی زماننسبی است. دو اصل مهم از نظریه وی پشتیبانی کرد.

اولین اصل این است که قوانین فیزیکی مشابهی به صورت برابر بر تمامی چارچوب های مرجع که با سرعتی یکنواخت در حرکتند حاکم است.

دومین اصل نیز درباره سرعت نور است: سرعت نور، برابر 300 هزار کیلومتر بر ثانیه، ثابت و مستقل از حرکات ناظر و یا منبع نور است.

به گفته اینشتین، اگر سوپرمن می خواست با سرعتی برابر نیمی از سرعت نور به تعقیب یک پرتو نوری بپردازد، آن پرتو با سرعتی ثابت از سوپرمن فاصله گرفته و دور می شد.






مفهوم این نظریه به شکل فریبنده ای ساده به نظر می آید، اما در اصل از معانی گیج کننده ای برخوردار است. یکی از بزرگترین این مفاهیم توسط معادله مشهور اینشتین، E = mc²، که در آن E انرژی است، m جرم و c سرعت نور است بیان شده است.

بر اساس این معادله انرژی و جرم موجودیت های فیزیکیهستند که می توانند به یکدیگر تبدیل شوند.

بر اساس این معادله انرژی که یک جسم دارد متناسب با حرکتش منجر به افزایش جرم آن خواهد شد، به بیان دیگر هرچه یک جسم سریعتر حرکت کند، جرم آن بیشتر خواهد شد.

این نکته تنها زمانی قابل توجه خواهد بود که سرعت جسم بسیار زیاد باشد.

برای مثال اگر سرعت حرکت آن 10 درصد از سرعت نور باشد، جرم آن تنها 0.5 درصد افزایش خواهد یافت اما اگر 90 درصد از سرعت نور را داشته باشد، جرم آن دو برابر خواهد شد.


زمانی که سرعت جسمی به سرعت نور نزدیک می شود، جرم آن به شدت افزایش می یابد اگر جسمی با سرعتی برابر نور حرکت کند، جرم آن و انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن آن بی نهایت می شود.

از این رو است که هیچ جسم معمولی قدرت حرکت کردن سریعتر از سرعت نور را ندارد.





به سرعت نور

پرسش اصلی درباره سرعت نور در بالا تشریح شد، اما حال پاسخ این پرسش چیست: اگر انسان بتواند با سرعتی نزدیک به نور حرکت کند چه خواهد شد؟
در چنین شرایطی انسان اثرات جالب توجهی را تجربه خواهد کرد. یکی از مشهورترین آنها اتساع نام دارد، پدیده ای که منجر به کند شدن گذر زمان برای اجسامی خواهد شد که با سرعتی بالا در حرکتند.

اگر انسان در فضاپیمایی با سرعتی برابر 90 درصد سرعت نور سفر کند، گذر زمان برای وی به نیم خواهد رسید.

درواقع ساعت مسافر تنها 10 دقیقه جلو خواهد رفت درحالی که عقربه های ساعت ناظری بر روی زمین 20 دقیقه به جلو رفته است.


چنین سفری برای مسافرش عواقب بینایی خاصی را نیز در پی خواهد داشت که به پدیده کج راهی شهرت دارد و شرایطی را تشریح می کند که در آن میدان دید مسافر به فضایی کوچک و تونل مانند در برابر پنجره فضاپیما تبدیل خواهد شد.

این پدیده از آن رو رخ می دهد که فوتون های نوری، حتی فوتون های پشت فضاپیما از جهت روبرو دیده می شوند.






در عین حال مسافر اثر داپلری را نیز تجربه خواهد کرد که به واسطه آن امواج نوری ناشی از ستارگان در مقابل متراکم شده و باعث می شوند جسم آبی به نظر بیاید.

نور ناشی از ستاره های پشت فضاپیما نیز پراکنده شده و قرمز به نظر می آیند. هرچه سرعت سفر بیشتر شود، اثر این رویداد ها افزایش خواهد یافت تا زمانی که تمامی نورهای ستاره های مقابل و پشت فضاپیما از طیف نوری مرئی خارج شده و از مقابل دید انسان ناپدید خواهند شد.

منبع : همشهری آنلاین