A fénysebesség a legnagyobb amit ismerünk?

Nem a fénysebesség a legnagyobb. A tachionok a fénysebességnél gyorsabbak, viszont nem bizonyított a létezésük.

Ha fénysebességgel haladna egy jármű akkor az idő annyira lelassulna hogy lehetetlenség lenne esütni a puskát. Viszont ha sikerülne akkor magun előtt látnánk nagyon lassan, velünk azonos sebességgel mozogni a puskagolyót. Meg is foghatnád. Vagy a másik lehetőség hogy a puska nem lenne képes fénysebességgel ellőni a golyót, így hátrafelé indulna meg, és lelőnéd magad.

#4 "Azt hittem mindenki érteni fogja a kérdés elméleti jellegét. Nyilván nincs fénysebességű jármű."

Pedig az #1 egy jó válasz. (Bár a rosszmájam szerint #1-nek fogalma sincs, hogy miért az.)

A fizikából az jön ki, hogy a fénysebességű objektumokhoz nem tartozhat szokványos "megfigyelő".

Egy fénysebességgel haladó űrhajón ülő ember számára mások lennének a fizika törvényei, mint most neked vagy nekem.

Többek között nem lőhetne puskával sem, mert az ellentmondásra vezetne, ahogy arra rámutattál a kérdésedben.

"A mai ismeretek nevetségesnek fognak tűnni."

Ez egész biztosan nem így lesz.

Jóval pontosabbak, részletesebbek lehet lesznek az ismereteink, de a mostani tudás nem lesz sosem "hülyeség".

Ahogy az einsteni fizika sem váltotta le a newtonit, csak kiegészítette, pontosította.

Nem, nem a fénysebesség körül működik másképpen a fizika a newtoni fizikához képest. Csak minél közelebb kerülünk a fénysebességhez, annál nagyobb az eltérés a newtoni fizikához képest.

A speciális relativitáselmélet a Lorenz-transzformációra épül. Ennek van egy szorzója, ami így néz ki:

γ = 1 / ( 1 - v²/c² )

Például az idődilatáció, vagy a relativisztikus tömeg így számolható ki:

t' = t * γ

m' = m * γ

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

Nézzük mi a helyzet a relativisztikus tömeggel különböző sebességeknél.

v = c / 1 000 000 = 1079 km/h

γ = 1 / ( 1 - (10^-6 * c)²/c² ) = 1 / ( 1 - 10^-12 * c²/c² ) = 1 / (1 - 10^-12) = 1,000 000 000 001

1 kg esetén a relativisztikus tömeg és a nyugalmi tömeg különbsége 0,000 001 mg. Még jó, hogy nem érzékeljük a tömegnövekedést.

~ ~ ~

v = c / 1000 = 1 079 244 km/h (Ez többszöröse annak a sebességnek, amit amilyen sebességre ember makroszkopikus – szemmel látható – tárgyat felgyorsítani képes volt.)

γ = 1 / ( 1 - (10^-3 * c)²/c² ) = 1 / ( 1 - 10^-6 * c²/c² ) = 1 / (1 - 10^-6) = 1,000 001

1 kg esetén a relativisztikus tömeg és a nyugalmi tömeg különbsége 1 mg. Bizonyos esetekben már számolni kell vele, de 1 mg az 1 kg-hoz képest igencsak kevés.

~ ~ ~

v = 0,1c (Ezt a sebességet elképzelni is nehéz.)

γ = 1 / ( 1 - (0,1c)²/c² ) = 1 / ( 1 - 0,01* c²/c² ) = 1 / (1 - 0,01) = 1 / 0,99 = 1,010 101

1 kg esetén a relativisztikus tömeg és a nyugalmi tömeg különbsége 10 gramm. (Kb. 1% tömegnövekedésről van szó.) Nem sok, de már jól érzékelhető különbség.

~ ~ ~

v = 0,5c (A fénysebesség felénél tartunk)

γ = 1 / ( 1 - (0,5c)²/c² ) = 1 / ( 1 - 0,25*c²/c² ) = 1 / (1 - 0,25) = 1 / 0,75 = 1,333…

33,3%-os relativisztikus tömegnövekedésről beszélünk.

~ ~ ~

v = 0,9c (A fénysebesség 90%-ról van szó)

γ = 1 / ( 1 - (0,9c)²/c² ) = 1 / ( 1 - 0,81*c²/c² ) = 1 / (1 - 0,81) = 1 / 0,19 = 5,263…

A relativisztikus tömeg a nyugalmi tömeg 5,2-szerese lett.

~ ~ ~

v = 0,99c (A fénysebesség 99%-ról van szó)

γ = 1 / ( 1 - (0,99c)²/c² ) = 1 / ( 1 - 0,9801*c²/c² ) = 1 / (1 - 0,9801) = 1 / 0,0199 = 50,251

A relativisztikus tömeg a nyugalmi tömeg kicsit több, mint 50-szerese.

~ ~ ~

v = 0,999c (A fénysebesség 99,9%-ról van szó)

γ = 1 / ( 1 - (0,999c)²/c² ) = 1 / ( 1 - 0,998001*c²/c² ) = 1 / (1 - 0,998001) = 1 / 0,001999 = 500,25

A relativisztikus tömeg a nyugalmi tömeg kicsit több, mint 500-szerese.

~ ~ ~

v = 1c (Fénysebességgel haladunk.)

γ = 1 / (1 - c²/c²) = 1 / (1 - 1) = 1 / 0

Hoppá, nullával osztunk. Értelmezhetetlen a kifejezés, maximum határértékként tudjuk kezelni, és azt mondani, hogy egy végtelenhez tartó értékről van szó. Ahogy a sebesség a fénysebességhez tart, úgy a relativisztikus tömeg a végtelenhez tart, végtelenhez tartó tömeg egységnyi gyorsításához meg végtelenhez tartó energia szükséges. Gáz…

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

Tehát bármekkora sebességnél mást ad a klasszikus fizika, mint a speciális relativitáselmélet. Csak ember által megszokott sebességek esetén az eltérés olyan kicsit, hogy bőven kisebb, mint a mi mérési pontosságunk, így elhanyagolható a relativisztikus hatás. Van, csak elhanyagolhatóan kicsi. Fogalmazhatunk úgy, hogy a relativitáselmélet képletei kis sebességek esetén az ésszerű elhanyagolásokkal a newtoni törvényeket adják ki. Viszont ahogy megközelítjük a fénysebességet, úgy exponenciálisan növekszik a newtoni és az einsteini fizika közötti eltérés. A fénysebességtől nüansznyival kisebb sebesség esetén a képletek még értelmezhetőek, de ahogy elérjük a fénysebességet, a képletek nullával való szorzásokat, meg nullára redukálódott értékeket fognak adni.

Pontosan olyan ez, mit egy szám reciproka (mivel a relativitáselmélet képleteiben pont ilyen reciprok van):

10 reciproka 0,1

1 reciproka 1

0,1 reciproka 10

0,000 001 reciproka 1 000 000

10^-77 reciproka 10^77

De ahogy elérjük a nullát, a reciprok értelmezhetetlenné válik.

Röviden tehát a válasz arra a kérdésre, hogy „mekkora az a sebesség ami felett más a fizika”, az, hogy akármekkora sebességnél. Viszont a fénysebesség az a határ, amíg a képletek értelmezhetőek. Egyébként ez kicsit gond, mert vannak olyan jelenségek, amik valóban megtörténnek, viszont a relativitáselmélet ott értelmét veszíti. Pl. egy fekete lyuk eseményhorizontjánál. Tehát kell lennie egy olyan fizikának, ami azt is magába foglalja, és amiből fénysebességnél kisebb sebességekre – akár ésszerű elhanyagolásokkal – a relativitáselmélet képletei jönnek ki.

De mint írtam, még mielőtt újabb kérdéseket tennél fel, előbb el kellene olvasnod legalább a speciális relativitáselméletet, hogy egyáltalán miről szól, hogyan vezette le Einstein. Eléggé olvasmányos, kellő odafigyeléssel – ha megvan a megfelelő fizikai, matematikai alapismereted – felfogható, megérthető akár még általános iskola 8. osztályos szinten is. És amúgy nem is hosszú. Az a kérdéskör, amit itt taglalunk, az nagyjából benne van az első 20 oldalban talán?

> nagyon sokat fog még változni a következő 1000 évben.

Ez kvázi borítékolható, feltéve ha lesz emberiség és lesznek fizikusok.

> A mai ismeretek nevetségesnek fognak tűnni.

Nevetségesnek nem valószínű. Ha nem is ezer, de több száz éves fizikai elméleteket már meghaladott a fizika. De nem véletlenül voltak sokáig ezek az elfogadott elméletek, mert az adott peremfeltételeken belül az adott precizitással mégis jól leírták a világot. Bár a speciális és az általános relativitáselmélet érvénytelenné tette bizonyos szempontból a newtoni mechanikát, attól még azt remekül tudjuk használni kis sebességek, „kis” tömegek esetén, sőt arra praktikusabb, egyszerűbb is ezt használni. Nem hogy nevetséges nem lett, de mind a mai napig hasznos az a tudás.

Illetve ha megszületik egy új, a világ jelenségeinek nagyobb halmazát leíró modell, az aligha születhet meg a relativitáselmélet, mint állomás nélkül. Ahogy a mai atommodell sem születhetett volna meg Bohr-féle atommodell nélkül – ami a kémiában mind a mai napig használatos, mert sok esetben bőven kielégítő az, ahogy modellezi a valóságot –, az meg a Rutherford-féle atommodell nélkül, az meg a Thomson-féle atommodell nélkül. A Thomson-féle „mazsolás puding” atommodellt már sehol nem használjuk, bőven meghaladtuk. De nem nevetségessé vált, hanem a fizikatörténelem egy újabb, nagyszerű lépésévé.

Kérdező: #13. (2018.03.15. 16:16)

"Ha azt mondjátok, hogy a fénysebesség körül másképp működik a fizika, akkor felmerül a kérdés, hogy mekkora az a sebesség ami felett más a fizika ?

Miért pont ott ? "

Milyen pontosan akarunk számolni? Ettől függ. Számolhatunk kis sebesség esetén is (pl. gyalogos) a relativisztikus módszerekkel, de csak a nagyon sokadik tizedesjegyben lesz eltérés. Ld. 10. válasz (2018.03.15. 03:01): "u' = (u+v) / (1 + u*v/c²) " (és ez a gondolatmenet végig kíséri az egész relativisztikus fizikát). Ha a kívánt pontosságnál a két számításközött az eltérés nagyobb ott már úgy tekintjük, hogy másképpen működik a világ.

> Ha azt mondjátok, hogy a fénysebesség körül másképp működik a fizika, akkor felmerül a kérdés, hogy mekkora az a sebesség ami felett más a fizika ?

Miért pont ott ?

Ugye tisztában vagy, hogy most fénysebességhez nagyon-nagyon közel mozogsz? A fénysebességhez tetszőlegesen közeli sebességhez található megfigyelő, aki annyival lát téged elsuhanni.

#18:

Ha a Maxwell-egyenletek csak nagyon jó közelítéssel érvényesek (ez van eddig kimérve), akkor a fény is csak nagyon jó közelítéssel halad fénysebességgel.

Az elméleti háttere 80 éve "ki van dolgozva": például a Proca-egyenletek a Maxwell-egyenletekbe mennek m->0 esetén (vagyis ha a foton tömege nagyon kicsi), és potenciálisan alkalmasak arra, hogy leírják a fotonok mozgását, ha annak tömege van. (Persze akármi más egyenlet is leírhatja.)

[link]