Fai un giro di luce attraverso il sistema solare a partire dal Sole
Lo abbiamo sentito ancora e ancora. Nessun oggetto materiale può teoricamente viaggiare più velocemente. Ai fini pratici, solo la luce è abbastanza leggera da viaggiare alla velocità della luce.
Muovendosi in fretta, un raggio di luce può sfrecciare intorno alla Terra 8 volte in un solo secondo. Un viaggio sulla luna dura solo 1,3 secondi. Veloce di sicuro ma purtroppo non abbastanza veloce. Premi play sul video e presto capirai cosa intendo. La vista inizia dal Sole e viaggia verso l'esterno nel sistema solare alla velocità della luce.
Distanza del pianeta in AU Tempo di viaggio ............................................ ........................ Mercurio 0,387 193,0 secondi o 3,2 minuti Venere 0,723 360,0 secondi o 6,0 minuti Terra 1.000 499,0 secondi o 8,3 minuti Marte 1,523 759,9 secondi o 12,6 minuti Giove 5,203 2595,0 secondi o 43,2 minuti Saturno 9,538 4759,0 secondi o 79,3 minuti Urano 19,819 9575,0 secondi o 159,6 minuti Nettuno 30,058 14998,0 secondi o 4,1 ore Pluto 39,44 19680,0 secondi o 5,5 ore ..................... ..............................................
Distanze e tempi leggeri per i pianeti e Plutone (da Alphonse Swinehart)
Potresti prima pensare che spostarci così velocemente ci porterà in fretta tra le orbite degli otto pianeti. Non avrei dovuto essere sorpreso, ma mi sono trovato già impaziente quando Mercury volò via ... dopo 3,2 minuti. La Terra era ancora a 5 minuti e Giove altri 40! Ecco perché il video si interrompe su Giove: nessuno si attaccherebbe per l'apparizione di Plutone 5 1/2 ore dopo.
Come dimostra noiosamente ma efficacemente il video, viviamo in un sistema solare in cui alcuni pianeti sono separati da ampi spazi. Neanche la luce è abbastanza veloce da soddisfare il bisogno umano di velocità. Ma solo per mettere le cose in prospettiva, gli oggetti artificiali più veloci attualmente disponibili sono quelli della NASA Veicolo spaziale Voyager I., che recentemente ha raggiunto lo spazio interstellare viaggiando a 38.000 mph (17 km / sec) o quasi 18.000 volte più lentamente della velocità della luce.
Esploriamo ulteriormente. Qualsiasi oggetto materiale, ad esempio un birillo, che si muove così velocemente diventerebbe infinitamente massiccio. Perché? Avresti bisogno di una quantità infinita di energia per accelerare il Birillo alla velocità esatta della luce. Poiché la materia e l'energia sono due facce della stessa medaglia, tutta quell'energia crea uno Schittle infinitamente massiccio. Dolce vendetta se mai ci fosse.
Puoi comunque accelerare le caramelle a forma di pillola al 99,9999% di velocità della luce con una quantità finita se incredibilmente grande di energia. Einstein è forte con quello. Ecco la cosa strana. Se viaggiassi alla velocità della luce sembrerebbe un pezzo di caramella perfettamente normale, ma se dovessi guardarlo dal mondo esterno, il piacere zuccherino sarebbe l'intero universo. Entrambi i punti di vista sono ugualmente validi, e questa è l'essenza di relativamente.
Dualità della luce delle particelle d'onda
Per immaginare meglio un giorno nella vita di un fotone, andiamo avanti per la corsa. I fotoni sono la forma di particelle di luce, che per lungo tempo è stata solo intesa come onde di energia elettromagnetica. Nella stranezza del mondo quantico, la luce è sia una particella che un'onda. Dalla nostra prospettiva, un fotone squarcia a 186.000 miglia al secondo, ma al fotone stesso il mondo si ferma e il tempo si ferma. I fotoni sono ovunque contemporaneamente. Onnipresente. Non passa tempo per loro.
Nella teoria della relatività, il movimento di qualsiasi cosa è definito interamente dal punto di vista di un osservatore. Dal punto di vista del fotone, è a riposo. Dal nostro, si sta muovendo attraverso il tempo e lo spazio. Tutti noi abbiamo la nostra "cornice di coordinate", in modo che ovunque ci troviamo, siamo a riposo. Questa è la relatività per te: tutti i frame sono ugualmente validi.
Diciamo che sei su un aereo. Quella triste borsa di pretzel che ti è stata appena consegnata è a riposo perché è nella cornice delle tue coordinate. Anche la persona accanto a te è a riposo (e si spera non russi). Anche l'aereo è a riposo. Secondo Einstein, è altrettanto valido immaginare che il mondo fuori dal finestrino dell'aereo si muova mentre l'aereo stesso rimane a riposo. La prossima volta che voli, chiudi gli occhi quando l'aereo raggiunge l'altitudine e una velocità costante. Sentirai il rumore dei motori, ma non c'è modo di sapere che ti stai effettivamente muovendo.
Anche la relatività lo prevede contratto di oggetti nella direzione del loro movimento. Per quanto strano possa sembrare, questo è stato verificato da molti esperimenti. Più le cose viaggiano più velocemente, più si contraggono.
L'effetto non diventa evidente fino a quando un oggetto non si avvicina alla velocità della luce, ma i moduli di servizio e di equipaggio dell'Apollo 10 hanno raggiunto una velocità dello 0,0037% rispetto alla velocità della luce. Dal punto di vista di qualcuno a terra, il modulo lungo 11,03 metri si è ridotto di circa 7,5 nanometri, una quantità estremamente piccola ma misurabile. (Un foglio di carta ha uno spessore di 100.000 nanometri). Allo stesso modo, le distanze si contraggono, toccando il fondo a zero alla velocità della luce.
La contrazione della lunghezza si verifica perché un osservatore stazionario vede il tempo che il viaggiatore di un'astronave veloce scandire più lentamente. Poiché la luce viene misurata in unità di tempo - secondi luce, anni luce - affinché i due siano d'accordo sulla velocità della luce (una costante nell'universo), il "righello" del viaggiatore deve essere più breve. Ed è davvero dalla tua prospettiva stazionaria se potessi in qualche modo scrutare all'interno della nave. Viaggiando alla velocità della luce del 10%, un'astronave di 200 piedi si riduce a 199 piedi. Con l'86,5%, è 100 piedi o metà delle dimensioni e al 99,99% solo 3 piedi!
Abbiamo viaggiato molto oggi - sedendosi tranquillamente nei nostri quadri di riferimento.
