A fény vagy más aminek 0 a tömege miért nem lépheti át a fénysebességet? Honnan jön ez a korlát?

A "fény" azaz az elektromágneses hullámok meg egy speciális esete a dolognak mert csak annyival tudnak menni.

Lassabban már nem "fény" lenne, de arra nem képes.

Hozzá kell tegyük vannak arról jól kiszámolt elméletek hogy bizonyos (eddig még fel nem fedezett) részecskék meg csak fénysebesség fölötti sebességgel haladva létezhetnének.

Továbbá van olyan elmélet is annak a magyarázatára miért kell egyre több és több energia a tömeggel rendelkező részecskék gyorsítására. Mert gyakorlatilag a közegellenállásra hasonlít ilyen formában a dolog!

Csak mi lehet ez a közeg az a nagy kérdés.

A sötét anyag? A sötét energia? Vagy valami más? Lehet épp pont azok a fénysebesség fölötti egyenlőre még csak vélt részecskék?

Illetve nagy félreértés szokott lenni ebből a "korlát" dologból hogy nem lehet átlépni.

Igen tömeg gyorsításával nem is lehet átlépni.

De pl az Alcubierre meghajtás

[link]

nem sérti ezt a kritériumot, mert a tér szövetében gyakorlatilag áll a hajó, a tér görbület haladása meg lehet fénysebességű vagy akár afölötti is!

#1

Csak épp nem válaszoltál a kérdésre. A kérdezőnek az a kérdése, hogy ha egyszer a fénynek nincsen tömege, akkor hogy hogy nem képes haladni 300ezer km/mp-nél gyorsabban? Mi gátolja ebben?

(Kérdező, nagyon jó kérdés, remélem tud valaki erre adni kielégítő választ!)

Erre nem lehet válaszolni, mert filozófiai kérdés.

Miért ilyenek a természet törvényei? Miért pont ennyi a fénysebesség?

Egyszerűen felfogva amúgy, a téridő összefüggéseiből. A fény számára teoretikusan befagy az idő... ahogy egy fénysebesség közeli űrhajón vagy feketelyuk jelentősen lassabban telik, szinte megáll... mondjuk a földihez képest.

Mi volna tehát ha a fény gyorsabban haladna? Visszafelé tellne az idő? Reverzibilis idő... ez teoretikusan is nehezen feldolgozható. (Természetesen a fénynek nincs időérzéke... csak szemléletesen leírva)

Elég nehéz egy, csak az alapműveleteket ismerő általános iskolásnak differenciálegyenletekről beszélni. Nem lehetetlen, de a magyarázótól és a hallgatótól is rendkívüli figyelmet és türelmet igényel.

Na most a kérdésre érthetően válaszolni kicsit körülményesebb. De hogy mégis mondjak valamit: a fizikai világ bizonyos törvények szerint működik. Ennek megismeréséhez az ember pár ezer évig végzett különféle megfigyeléseket, ezeket összegezte és elkészítette ezeknek a modelljét. Ez a modell változatos egyenletekkel van leírva, vannak közöttük trigonometrikusak, többszörös differenciálegyenletek, integrálegyenletek és integro-differenciálegyenletek. Ezekben az egyenletekben a változók különféle jelentésekkel bíró vektorok. Maguknak ez egyenleteknek is vannak szabályaik, a matematika számos ága foglalkozik ezzel. És e modellek megoldásai - amelyeket Einstein gondolt végig először teljes egészében - kihoznak bizonyos eredményeket. Ezeknek az eredményeknek a fizikai jelentése az, hogy nem létezik a fénysebességnél nagyobb sebességgel mozgó objektum. Se tömeggel rendelkező, se más. Ha létezne, rosszak lennének az egyenletek megoldásai. Mindebből sok más is következik, amiket az elmúlt 100 évben rengeteg tudós vizsgált, mért, és arra jutott, Einsteinnek igaza lehet. Ma ez a megalapozott vélemény. Majd ha valaki valami olyan megfigyelést végez, ami a mai modellekkel nem írható le, akkor az egészet újra kell gondolni. De hogy miképpen, és hogy egyáltalán kell-e, arra ma nem lehet válaszolni, tekintettel arra, hogy egyelőre nincs ellentmondás.

Ha valaki meg akarja érteni, hogy mitől nincs ellentmondás, sőt ezt maga is be kívánja bizonyítani, akkor perfektnek kell lennie a matematika ezen ágában, utána jó pár évet rá kell áldoznia a számításokra (nem egyedül, úgy egy élet is kevés), és egyszer csak megállapíthatja, tényleg úgy van: nincs nagyobb sebesség.

Aki viszont nem rágja át magát ezen matematikai tudományokon, be kell érnie azzal, mások megtették és erre jutottak. Aztán vagy elhiszi vagy nem. Ha nem, akkor sincs gond, hiszen az ő elképzeléseit erről még csak meg sem hallgatják. Mert annak is van feltétele, hogy valakire időt szánjon a tudományos világ.

A foton nyugalmi tömege 0 (bár ez is érdekes kérdés hogy mit jelent ez), azonban fénysebességnél m = E / c2 tömeget képvisel. Az anyagi világ véges ezért minden fizikai paraméternek van korlátja: a hőmérséklet sem lehet akármekkora például.

Hogy miért? Ez már filozófia. Mindenki adja meg a választ magának: információ, isten, ...

Induljunk ki egy tömeggel rendelkező testből. Mondjuk egy darab hidrogénatomból. Elkezdjük gyorsítani. Ahogyan gyorsul, a tömege egyre nő. Ahogyan egyre nő a tömege, úgy egyre több energiára van szükség a további gyorsításhoz. A fénysebesség közelébe érve ez az energiaszükséglet a végtelenhez közelít. Elméletben érjük el a fénysebességet. Ebben a pillanatban ennek a picike kis hidrogénatomnak végtelen a tömege, így a világegyetem összes energiája kell, hogy akárcsak egy pillanatig tartani tudja ezt a sebességet. Ha át szeretnénk lépni, a világegyetem összes energiája (azaz végtelen) + 1 energiára lenne szükség.

Na már most. Egy tömeggel nem rendelkező testnek (mondjuk egy foton, vagy rádióhullám, vagy elektromágneses sugárzás) ilyen jellegű problémája nincsen, mert nincsen tömege. Nulla*(közel) végtelen=nulla. Épp ezért haladhat fénysebességgel. De, hogy miért nem gyorsabban? Nos.

A sebesség növelésével nem csak a tömeg nő, hanem az idő is lelassul.

Az idő (ilyen értelemben) egyenesen arányos a tömeggel. (Nahát, lehet, hogy nem csak ilyen értelemben, mert hát a tudományos világ téridőről beszél). Pontosan, amekkorát nőtt a tömeg, pontosan annyival lassul az idő, az utozó fél számára, esetünkben egy hidrogén atom. A fénysebességhez közelítve nem csak a tömeg surolja alulról a végtelent, hanem az idő is. Egy fotonnál a tömeg nem, de ettől függetlenül az idő lassulhat. Bár itt mondhatnánk azt, hogy csak a tömeggel rendelkező test számára lassul az idő a sebesség növelésével, egy tömeggel rendelkező test számára nem. És lehet, hogy így is van. Induljunk ki ebből a feltételezésből. Szerintem akkor is az időhöz köthető a fénysebesség korlátja, csak más értelemben. Ugye vákuumbeli fénysebességről beszélünk. Ha a fénynek közegben kell haladnia, valamelyest lelassul. Pl a légkörben, de vízben mégjobban. Ugyan ez igaz lehet a vákuumban? Miért ne? Itt nem a kozmikus gázról, meg porról beszélek, nem fizikai akadályról. Tegyük fel, hogy a fénynek maga a téridő jelenléte jelenti a közegellenállást. Pontosabban csak az idő. Fénysebességet elérve elképzelhető, hogy az idő az, ami megakadályozza azt, hogy a fénysebesség gyorsabb legyen. Persze nem tudatosan. A fény számára nem lassulhat az idő, hiszen nincsen tömege. De ettől még maga előtt "tolhatja" az időt. (Mint az autó az utón "tolja" maga előtt a légkört, ez a légellenállás). Tehát akár fizika gátként is szolgálhat az idő, a fénysebességet elérve már olyan sűrű, hogy nem bír benne gyorsabban haladni. Az, hogy a fény (vagy elektromágneses hullám, vagy rádióhullám) számára okozhat "fejtörést" egy fizika, ismert dolog, már bizonyított. Pl ott vannak a fekete lyukak. Egy fekete lyuk szökési sebessége (pontosabban első kozmikus sebessége) a nagy gravitációja miatt meghaladja a fénysebesség értékét, épp ezért nem tud kijönni a fény. De ez hogyan lehetséges, hiszen a fénynek nincsen tömege? A fekete lyuk csak fizika, anyagi, tömeggel rendelkező testet szippant be magába. Vagy nem? De igen! A dolog ott kezdődik, hogy a felete lyukba nem közvetlenül a fény esik bele. Tudni illik, minden tömeggel rendelkő test meghajlítja maga körül a téridőt. (TÉRIDŐ!!) A fekete lyuk hajlítja meg a legjobban a téridőt, olyannyira, hogy magát a téridőd is beszippantja, mégpedig olyannyira, hogy a fekete lyuk közepén egy gravitációs szingularitás található. Na már most. A fekete lyuk körul igen görbült téridő van. A szerencsétlen fény csak szeretne haladni a téridőben, arról ő már nem tehet, hogy az meg van hajolva. Tehát a fény nem közvetlenül "esik bele" a fekete lyukba, hanem csak közvetetten. Mit akarok ezzel? Azt, hogy mi az ami a fényre, a rádióhullámra, az elektromágneses hullámra hatással van? Hát a tömeg. Pont az, amiből neki nem jutott. A tömeg jelenléte, a gravitáció pontosabban. Maga a téridő. Erre más bizonyíték is van. Pl a gravitációs lencsehatás. Szóval az általunk ismert egyetlen, nem fizika, kézzel fogható dolog, ami hatással van a fényre, az maga a tömeg, az ebből eredő gravitáció, ami képes meghajlítani a téridőt. Ebből következtetek arra, hogy a fénysebességhez közelítve, azt elérve a téridő közegként funkcionál a fény számára.

De elképzelhető az is, hogy ez nem igaz, és a fény számára is lassul az idő, a fénysebességet elérve végtelen. Ettől gyorsabban nem tud menni, mert a nullára lecsökentett valamit nem lehet mégjobban csökkenteni, tehát lényegében akkor is az idő maga állít korlátot az univerzumban elérhető maximális sebességnek.