Eli onko aineella esim 1 kilon kivellä nopeusrajoituksia jos se liikkuu avaruudessa eikä mitään satu sen eteen, voiko se liikkua valoa nopeammin ?
Onko aineella nopeusrajoituksia
joku jätkä
15937
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 15
Vanhimmat
>
Ei voi (johan sen nyt lapsikin tietää).
Ei se voi liikkua edes valonnopeudella koska sen relativistinen massa kasvaisi äärettömäksi.
Liike avaruudessa pitää aina määritellä jonkun muun kappaleen suhteen. Kilon kivi kulkee yli valon nopeudella suhteessa 20 miljardin valovuoden päässä olevaan galaksiin, koska kyseinen galaksi etääntyy kivestä yli valon nopeudella.
Jos jokin lähempänä oleva kohde liikkuu 0,6-kertaisella valon nopeudella vasemmalle ja kivi 0,6-kertaisella valon nopeudella oikealle, liikkuu kyseinen kivi yli valon nopeudella myös tuon lähempänä olevan kohteen suhteen.
Ei voi (johan sen nyt lapsikin tietää).
Mistä lapsi sen voisi tietää ellei isi olisi kertonut. Kysymys on sitä luokkaa että edes allu ei tiennyt tasan tarkkaa vastausta. On vain emc¨2 mutta
kuten kaikki tiedämme: Kaikki on vain suhteellista. Eli suhteessa mihin?
juuri siksihän tuo valon nopeus on niin käsittämätön juttu.
Sen nopeutta ei voi verrata tavalliseen fysiikan lakien mukaan liikkuvaan massaan.
En nyt tarkemmin muista mutta viisaammat kertokoot.
Kuitenkin massa kasvaisi äärettömäksi kun lähestytään valon nopeutta.
Sitä en tiedä miksi, pitää varmaan kysyä tuolta ihmelapselta joka tietää nämä asiat.
Valonnopeus on tarkastelijasta riippumaton vakio: se saa siis saman arvon aina mittaajan nopeudesta, liiketilasta tms. riippumatta (tätä siis [esimerkiksi] tarkoitetaan suhteellisuudella). Tämä on aivan selvää Einsteinin lausetta. Tämän lisäksi tuota nopeutta ei saavuta mikään, millä on lepomassa. Tämä on yksiselitteistä: jos jotain muuta havaitaan, suhteellisuusteoria pitää pistää uusiksi.
>
Ei liiku. Tämä juuri on suhteellisuutta. Tässä ei päde klassisen fysiikan palikka-ajattelu.
Itseasiassa palikkafysiikka toimii ihan hyvin. Koko homma selkiytyy, jos pitää muistissa ajan olevan nopeuden tekijä kaikilla muilla nopeuksilla, paitsi valonnopeudella.
Fysiikassa tätä tekijää mallinnetaan Lorentzin Lausekkeella. Se on 1/(1-v^2/c^2)^0,5 [v = nopeus ULKOPUOPLISESTA TARKKAILIJASTA ja c = Valonnopeus] ja kuvaa ajan muutosta nopeuden lähestyessä valonnopeutta.
Se on tietenkin totta kaikilla nopeuksilla, mutta jos lukuja Newtonin Mekaniikan alueella ruvetaan sijoittelemaan yhtälöön, niin huomataan, että tulokseksi tulee niin lähellä ykköstä olevia lukuja, ettei eroa synny. Toisaalta siitä nähdään, mitä tapahtuu, jos nopeus todella olisi c. Eli raja-arvoa etsittäessä lausekkeen arvo lähenisi ääretöntä.
Merkittävässä määrin Lorenzin Lausekkeen kuvaama ajan hidastuminen vaikuttaa vasta noin 0,1c:n arvoa lähestyttäessä.
Silloin ulkoisesta tarkkailijasta (ei suhteellisilla nopeuksilla kulkevasta), kappaleen nopeus olisi karkeasti 30 miljoonaa m/s.
Lorenzin Lausekkeeseen sijoitettuna;
1/(1-0,1^2)^0,5 [jossa tuo 0,1 on nimenomaan v/c, eli nopeuden osa valonnopeudesta] antaa noin 1,005 arvon, joka tarkoittaa 5 promillen ajan muutosta.
Ihan perustajuisesti se tarkoittaa, että jokaista ulkoisen tarkkailijan sekunttia kohti, kappaleella kuluu 1,005:n vastaluku eli 0,995 sekunttia.
Tällöin kappaleen nopeus kappaleen kannalta on helppo laskea; 30'000 km/s ulkoisesta tarkkailijasta vastaa 30'000 km/0,995s kappaleen kannalta = 30'150 km/s.
Jotkut väittävät ilmiön olevan avaruuden supistumista, mutta itse uskon aikaan perustuen siihen, että sillä saa selitettyä näennäisen massan lisääntymisen lähestyttäessä valonnopeutta ilman, että tarvitsee keksiä aineelle erikoisia ominaisuuksia joita sillä ei olisi hitaammissa nopeuksissa [laajentuvia elektroneja, energia tasoja ja vaikka mitä], kummallekin väitteelle on kuitenkin olemassa matemaattisia perusteita ja kummallakin on loppujen lopuksi sama lopputulos.
Mitä tämä sitten tarkoitta kahden toisistaan etääntyvän kappaleen kannalta? Se tarkoittaa, että vaikka ne etääntyvät millä tahansa numeerisella (ei-äärettömällä) arvolla tahansa, ne eivät voi ylittää c:tä. 0,1c 0,1c = 0,19666...c. 0,99c 0,99c = 0,993c.
Lorentzin luonteesta selviää, että ajan kulun muutos on huomattavasti korostunut ulkopuolisesta tarkkailijasta nähden, kun nopeudet ovat erittäin lähellä valonnopeutta. Esimerkiksi 0,99c olisi nopeudella matkustajan kannalta noin 2,1 miljardia m/s (tai vaihtoehtoisesti: matkustajalta kuluisi vain 8 kuukautta matkalla Alfa Centauriin). Toisaalta 0,991c olisi jo 2,22 miljardia m/s, eli prosentin ero suhteessa valonnopeuteen vastaa noin lähellä valonnopeutta suunnilleen 100'000 km/s.
Eli niiden 0,999.... takana on tilaa vaikka millaisille nopeuksille. Ainakin kaikille reaaliluvuilla ilmaistaville. Sen takia ei voi laskea kahta nopeutta yhteen ja päästä nopeuteen joka on suurempi, kuin c. Sen takia ei voi laskea yhteen 0,6c:tä ja 0,6c:tä ja saada tulokseksi 1,2c:tä. Koska kummallakin liikkujalla on oma, oikea nopeutensa ja siten ajan muutoksensa, josta nähden nopeus on alle.
Lisäksi liikuit vaikka millä nopeudella, valo ottaa sinut kiinni ja ohittaa nopeudella c. Tätä voi yrittää mallntaa Lorentzilla, jos tahtoo. Lopputulos on, että Lorentz pettää, tai sanoo itseasiassa, että valon ajan hidastuvuus on absoluutti, tai ettei sellaista asiaa, kuin aika edes ole olemassa, kun valosta on kyse.
Tästä seuraa sellainen ongelma, ettei valolla silloin ole myöskään nopeutta perinteisessä mielessä, koska nopeus on matka jaettuna ajalla.
Tuosta voi miettiä, mitä nopeusmittari näyttäisi, jos se olisi yhdistetty fotoniin?
Puutun tähän:
>
Jep, minä puhuin valonnopeudesta, joka ei ole riippuva tarkkailijasta. Valonnopeutta pienemmät tietysti ovat.
>
Niin tai sanotaanko, että valo yhtä nopea kuin aika itse.
>
Onko tästä jotain viitteitä, ajatteleeko muutkin näin päin vai yhdistyykö matka ja aika niin, että on periaatteessa aivan sama kumminpäin ajattelee ?
Aivan totta. Mutta se sisältää silti erään fysiikan suurimmista arvoituksista: Miksi 300 miljoonaa m/s kenestä tahansa ulkoisesta tarkkailijasta? Miksi juuri tuo luku, mihin se perustuu, mikä on sen syy? Onko se jonkinlainen ajan ja avaruuden suhdeluku (sehän ilmaistaan m/s, eli on periaatteessa kolmen ulottuvuuden suhde neljänteen), vai mikä siinä on takana? Vastaus saattaisi olla aika kiinnostava.
Empä tiedä. Jos luotetaan Lorentziin ja otetaan lähtökohdaksi, että ajan hidastuminen on absuluuti, niin eikö tästä seuraa, että valolla ei ole aikaa? Jokainen ulkopuolinen sekuntti olisi iäisyys tai kestäisi ikuisesti.
Tästä taas päästään sellaiseen ideaan, että sen nopeus olisi matka jaettuna ajalla, mutta aika olisi nolla, jolloin ajalla ei olisi mitään merkitystä, sillä valo olisi samanaikaisesti jokaisessa ratansa pisteessä. Tämä olisi yhtä, kuin ääretön nopeus. Kuitenkin me mittaamme nopeudeksi 300'000 km/s, joten miksi me pystymme mittaamaan sen, jos se on ääretön?
Tästä syystä jättäisin valon itsensä arvioimisen sikseen ja käyttäisin mieluummin määrittelemätöntä vastausta.
Itseasiassa se massan kasvun ajatus johtuu suhteellisuusteorian mukaisesta Liike-Energian kaavasta.
Kaava on muotoa E=mc^2/(1-v^2/c^2)-mc^2.
Siinä on mukana Lorentzin Yhtälö, mutta siitä seuraa myös ongelma. Massan kasvuahan ei voi suoraan todentaa, joten kaikki todisteet siitä saadaan tällä kaavalla. Elektroni laitetaan hiukkaskiihdyttimeen, ajetaan jotain päin, katsotaan kuinka paljon energiaa vapautui ja sitten yritetään selvittää, missä se energia oikein piileksi.
Vaihtoehtoja on, kuten todettua, kaksi: Yksi, että massa kasvaa, jolloin tarkkailtu nopeus olisi todellinen nopeus.
Tai kaksi: liikkuvan kappaleen aika hidastuu ja siten sen nopeus (matka jaettuna ajalla) on se, joka on kasvanut, mutta ulkopuolinen tarkkailija ei voi havaita sitä. Kuitenkin nopeuden luoma liike-energia on olemassa, havaittavuudesta huolimatta.
Ensinäkin on huomattava, että kumpikin ajatussuunta ei kiistä matematiikkaa. Eli kummallakin on ihan samat kaavat ja samat tulokset. Kyse on yksinkertaisesti siitä, että jompi kumpi näistä ilmiöistä, massan kasvu tai ajan hidastuminen on suhteellisuusteorian mukaan pelkkä ulkoisen tarkkailijan havaitsema illuusio. Kumpikin ei voi olla totta, sillä siinä tapauksessa energiaa irtoaa noista lähes-valonnopues törmäyksistä liian vähän.
Todisteita on puolesta ja vastaan, mutta noin yleisesti keskustelua tupataan käymään vähän turhan matemaattisesti, eli yritetään keskustella kaavoilla joita kukaan keskustelijoita lukuunotaamatta ei tajua.
Toisaalta kumpikaan ei muuta periaatteita. Et voi ylittää valonnopeutta, koska siihen vaadittaisiin äärettömästi energiaa.
Massan puolestapuhujat väittävät, että tämä tapahtuu, koska massa kasvaa äärettömyyksiin lähestyttäessä valonnopeutta. Miksi näin kävisi, siihen on olemassa vaikka mitä selitystä, mutta mielestäni ei yhtään loogista. En ymmärrä miten universumissa voisi olla jokin 'aita' jossakin nopeudessa ja merkki: "Tätä lähestyttäessä massasi kasvaa".
Toisaalta ajan miettijät sanovat yksinkertaisesti, että ei voi kiihdyttää ikuisesti, eli valonnopeutta ei voi tavoittaa, koska periaatteessa se on ääretön, eli voit liikkua millä tahansa nopeudella, eikä mitään erikoista tapahdu. Tällöin ajatus ikuisesta kiihtyvyydestä, äärettömän nopeuden saavuttamiseksi on tietenkin jo loogisesti mahdoton. Tietenkin myös ajan hidastuvuuden laskelmat osoittavat samaa, minkä kaikki jo tietävät: Valonnopeus on vakio ja tarkkailijasta riippumaton. Eli jos liikut vaikkapa nopeudella 300 miljardia m/s, eli ulkopuoliseen tarkkailijaan nähden noin 1000 kertaa valonnopeus, niin valo saavuttaa sinua 300 miljoonaa m/s, ohittaa sinut ja etääntyy sinusta 300 miljoonaa m/s.
Kumpikaan ajatussuunnista ei riko sääntöjä, joten kumpikin on matemaattisesti validi. Minä vain satun tietenkin olemaan oikeassa... ;)
ja siitä minkä suhteen.
Jos kenttä on tarpeeksi vahva, niin kyllä se sitoo sen kiven itseensä. Riittävän kaukana ja kun massat ovat pieniä, tällaiset rajoitukset eivät enään päde.
Einstein oli asiasta eri mieltä...
Ensimmäiseksi on huomioitava eräs seikka: Ei ole todellakaan mitään nopeusrajoitusta, joka rajoittaisi kappaleen liikemäärää maailmankaikkeudessa. Ei yhtäkään fysikaalista sääntöä, eikä mitään testattua ilmiötä, joka niin tekisi.
Toisekseen, mikään ei voi liikkua valoa nopeammin.
Ristiriita? Ei, vain ihmisen käsitys ajasta.
Laitetaampa kivi kiihtyvään liikkeeseen kahden avaruuden pisteen välille. Vaikkapa Linnunradan ja Andromeda galaksien välille. Ja laitetaan Andromedan galaksin keskustaan laserprojektori, joka esittää kellotaulua, vaihtaen kuvaansa kerran sekunnissa, niin että sekuntiviisari liikahtaa askeleen eteenpäin aina uudessa kuvassa.
Nyt, jos liikkuisit kiven mukana ja tarkkailisit sen liikkeensuunnan kellotaulukuvaa, mitä nopeammaksi kiven nopeus nousisi (lähemmäksi valonnopeutta) sitä kiivaammin kello näyttäisi käyvän. Tämä johtuisi ihan sellaisesta loogisesta seikasta, että kivi on yhä lyhemmän ajan tietyn sekunnin pituisen kuvan 'alueella' ja siten seuraava sekunnin mittainen kuva tulisi ENNEN, kuin sekunti sinun nähdäksesi olisi kulunut. Koko kellotaulu kiihdyttäisi yhä hurjempaan vauhtiin, kunnes se näyttäisi trikkikuvalta, jossa kellotaulun viisarit pyörivät älyttömällä nopeudella taulun ympäri.
Sama pätee tietenkin kaikkiin Andromeda galaksista saapuviin signaaleihin, eli kun nopeutesi olisi kiihtynyt riittävän suureksi, niin näkisit edessäsi koko galaksin pyörähtelevän keskustansa ympäri, eli galaktiset vuodet pyörähtelisivät ohi samalla, kun oma kellosi tuskin näyttäisi ns. 'normaalia' aikaa.
Miltä meno sitten näyttäisi Andromedasta katsoen? No jos asetamme kiveen samallaisen projektorin ja katsomme miltä sen näyttämä kuva näyttää Andromedan keskustassa, niin jos kerran kello, jonka mukaan se laser sitä kuvaa lähettää on nimenomaan kiven matkassa, niin silloin Andromedassa kiven kello näyttää hidastuvan, kunnes se lähes pysähtyy. Jokainen kuva kun on kiven sekunti ja jos kivi todella liikkuu vauhdilla, jossa jokainen sekunti kivellä on kokonainen galaktinen vuosi.
Tästä johtuen voidaan sanoa kiven nopeudesta kaksi asiaa: Kiven mukaan nopeus (joka on matka jaettuna siihen käytetyllä ajalla) oli moninkertainen valonnopeuteen nähden. Se matkasi oman kellonsa mukaan kiihtyvyydestä riippuen vain vuosia ja ylitti galaksien välisen tyhjyyden. Se oli satoja kertoja nopeampi, kuin valo.
Mutta Andromedasta nähden se ei koskaan ylittänyt valonnopeutta ja siltä vei satoja tuhansia vuosia ylittääkseen sen tyhjyyden.
Toisaalta voidaan todeta, että vaikka kiihtyvällä kappaleella ON tapahtumahorisontti liikettä vastaan (eli tietyn etäisyyden päässä kiven takana lähtevä signaali, eli valonsäde, ei koskaan voi tavoittaa kiveä, jolloin kivestä nähden ei voi enää nähdä mitään), niin valo saavuttaa sen silti, johtuen siitä, että valo vie tuon signaalin nopeutumisen liikkeen edessä äärimmäisyyksiin: Valolle kaikki tapahtumat sen liikesuunnassa ovat samanaikaisia ja siten se tulee ohittamaan kiven joka tapauksessa nopeudella 300 miljoonaa m/s (kiven katsantokannalta) tai sitten kivi on paikoillan (valon pointti).
Toisaalta mikään signaali ei voi tietenkään tavoittaa valoa, joten univerumia valon liikesuuntaa vastaan ei ole näkyvissä.
Joten... Koska aika kivelle hidastuu, sen näkökulmasta nopeus kahden universumin pisteen välillä on yli valonnopeuden, tai tarkemmin yli nopeuden 300'000 km/s. Kuitenkin valo saa sen aina kiinni. Ulkopuolisesta, alle suhteellisilla nopeuksilla liikkujasta, kivi taas ei koskaan ylitä 300'000 km/s.
Ota ja valitse mieleisesi vastaus.
Kiitos kaikille vastauksista. Sain jonkinlaisen kuvan siitä miten valo ja kivi käyttäytyy.
Jos kivi ja Andromedan galaksi lähestyvät toisiaan, niin miksi muka kivi näkee galaksin ajan nopeutuvan, mutta galaksi näkee kiven ajan hidastuvan?
Molemmathan näkevät yhtä lailla lähestyvän kohteen ajan nopeutuvan.
Koska kivellä on kiihtyvyyttä, eli sen liike-energia muuttuu, galaksin ei. Itseasiassa Andromedan kokonaisliike-energian muutos on aika lähellä nollaa. Olin aika tarkkana, että puhuin nimenomaan kiihtyvyydestä, en tasaisesta nopeudesta. Toki yritin pysyä niin yleisellä tasolla, kuin mahdollista, koska tarkoitus ei ollut antaa oppituntia.
Ajan hidastuvuutta tapahtuu vain, kun liike-energiassa on muutos. Täytyy pumpata kohteeseen energiaa, jotta se tapahtuisi.
Kun kivi ja galaksi lähestyvät toisiaan, ei kumpikaan niistä voi tietää, kumpi niistä on oikeasti paikallaan ja kumpi liikkuu. Tietysti on helppo ajatella ison galaksin olevan paikallaan ja pienen kiven liikkuvan. Mutta oikeasti maailmankaikkeudessa ei ole sellaista kiintopistettä, johon vertaamalla asian voisi tarkistaa. Sama pätee kiihtyvyyteen, jos kiven nopeutta kiihdytetään suhteessa galaksiin, saattaakin sen nopeus pysyä vakiona ja galaksin nopeus kiihtyy. Kaikki on suhteellista. Siksi kaksi toisiaan lähestyvää kohdetta näkevät toistensa ajan käyttäytyvän tasan samalla tavalla.
Sinä kuvittelet, että koska toinen postulaatti Erityinen Suhteellisuusteoriassa (ES) sanoo kaikkien fysiikan lakien olevan samat kaikille inertiaalisille koordinaatistoille, se tarkoittaa samaa, kuin että ne olisivat samat kaikille koordinaatistoille.
Tämä ei ole totta.
ES ei ole koskaan väittänyt, että kaikki koordinaatistot ovat samanarvoisia. Mitä se väittää, että fysiikan lait ovat samanrvoiset jokaiselle TASAISELLA NOPEUDELLA liikkuvalle koordinaatistolle. Valitettavasti kivi ei ole TASAISESSA NOPEUDESSA LIIKKUVA, joten sen koordinaatistoa ei voi suoraan vääntää Andromedan koordinaatistoon.
Koska Erityisessä Suhteellisuusteoriassa ei ole kuin kaksi (tai kolme, jos Kello Postulaatti lasketaan mukaan, mutta se on myöhäisempi, kuin kaksi muuta, ja pikemminkin selvennys, kuin peruste) postulaattia, niiden ymmärtäminen on ensiarvoisen tärkeää.
Suosittelen opettelemaan ne.
1. Suhteellisuusperiaate: Fysiikan lait ovat samat jokaisessa tasaisella nopeudella liikkuvassa koordinaatistossa. Avaruudessa ei siis ole mitään toisia parempaa erityispistettä tai suuntaa, jonka voisi määrätä olevan paikaltaan tai nopeudeltaan nolla.
-Tästä ei kuitenkaan seuraa, että liike-energian lisääntyminen tapahtuisi kummallekin vertailukoordinaatistolle. Siksi lause: "Tasaisella Nopeudella..". Englanniksi puhutaan Inertial References, joka on selvempi. Ihan maalaisjärjellä ilman matematiikkaa se tarkoittaa seuraavaa: Se joka 'tuntee' kiihtyvyyden on se, jonka energia muuttuu.
2. Valonnopeus (vapaassa avaruudessa eli tyhjiössä) on sama kaikille havaitsijoille, eikä riipu valon lähteen nopeudesta; kaikki nopeudet ovat siis suhteessa valonnopeuteen.