Hvad sker der når lyshastigheden når 300.000 km i sekundet? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Hvad sker der når lysh...

25. november 2008

Hvad sker der når lyshastigheden når 300.000 km i sekundet?

Hej Malte
Efter en del overvejelser omkring rum og tid ved den velkendte hastighed på 300.000 km i sekundet, er jeg blevet nysgerrig efter at få svar på nogle spørgsmål. Jeg er ikke fysikstuderende, men har læst lidt vidt og bredt.

Kan man forestille sig lysets hastighed som en vibrationsgrænse der markerer adskillelsen mellem den fysiske virkelighed, og en ikke fysisk virkelighed?

Der er sikkert ikke noget nyt i dette, men jeg ser det lidt på den måde, at når hastigheden 300.000 km i sekundet er opnået, så stopper tiden. Uden tid, intet rum. Dvs. en form for nultid der har konsekvensen nul rum. Det fysiske rum som vi kender det ophører med at bestå, der sker en form for transformation.

Det er naturligvis ikke noget særligt "fysisk" spørgsmål, men måske I har haft nogle overvejelser?

Venlig hilsner
A L

Lyshastigheden anvendes i dag til at definere meteren sammen med sekundet. Den er fastlagt til 2,997 924 58 * 108 m/s.

Søger man at måle lyshastigheden ved en vej tids-metode, foretager man sig altså i stedet en kontrol af den meterstok, man anvender. Der er for mig at se ikke noget magisk i lyshastigheden, men lyshastigheden betyder noget helt særligt nemlig, en hastighed vi ikke kan overskride, og at vi ikke med fysiske genstande kan nå den.

Man kan principielt komme lige så tæt på, som man har ideer og penge til, men ikke præcis op på lyshastigheden. Det betyder, at den sidste del af dit spørgsmål set fra min stol ikke er specielt fysisk interessant.

En person i en raket som nærmer sig lyshastigheden (og som ikke kan se ud) vil ikke opdage, at noget er anderledes end ved lave hastigheder, hvis vi antager, at han har konstant acceleration (se også Relativistisk raket i denne spalte).  Kan han se ud, vil han kunne se sin hastighed, i form af rødforskydning af spektrallinierne i området han flyver væk fra, og blåforskydning af de samme linjer i området han flyver hen imod. Ud fra disse linjer kan han beregne sin hastighed i forhold til de stjerner, han ser på.

Det er præcist, hvad vore astronomer ser, når de iagttager meget fjerne galakser. Jo ældre de er, des større hastighed har de væk fra os, de hurtigste begynder at vise hastigheder, som nærmer sig noget til lyshastigheden. Denne hastighedslov kaldes Hubbles lov og blev fundet i 1929 (Edwin Hubble, Nobelpristager 1889 -1953). Det er en af de måder, man bestemmer universets alder på. Det er rigtigt at sammenlignet med tidens forløb på jorden, vil vor persons hastighed synes at gå langsommere og langsommere des nærmere han kommer til lyshastigheden. Det er en konsekvens af relativitetsteorien. Ting der nærmer sig til lyshastigheden ændrer også længde og bliver tungere (hvilket er grunden til at vi ikke kan nå lyshastigheden, det vi søger at få op på lyshastighed bliver tungere og tungere).

Der er fundet fjerne galeakser (ca. 1010 lysår væk, 1 lysår er 9,46 * 1015m), som har en hastighed væk fra os større end 2/3 lyshastighed.

De simplere fænomener i den specielle relativitetsteori er meget vel eftervist. Alle acceleratorer rundt i verden beregnes ud fra de forudsætninger, og de ville ikke virke, hvis der var selv ret små fejl. Mere kontante bekræftelser er atombomber og reaktorer samt f.eks. processerne i solen.

Er vi i et stof, kan genstande godt bevæge sig hurtigere end lyset i stoffet. Hvis du har set fotografier af vandmodererede atomreaktorer, har du måske bemærket det blålige lys. Det er atomare ladede partikler, som bevæger sig igennem vandet med hastigheder større end lyshastigheden i vandet (den er ca. 226 000 km/s lidt afhængigt af for hvilken farve lys, man måler den).

Denne stråling kaldes Cherenkov stråling (efter Pavel Alekseyevich Cherenkov 1904 - 1990, som opdagede fænomenet i 1934)

Man kan sige, at det har samme funktion, som den V-formede kølvandsbølge efter et skib, som fremkommer når skibets fart er større end bølgehastigheden.

Vinklen på V-et kan bruges til at bestemme partikelhastigheden. Det er også analogt til det overlydsbrag hurtige jetfly som en kegle trækker hen over os.

På billedet ses ned i vandet i en atomreaktor, det blå lys er Cherenkovstråling (fra NSC)

For fysikere er det holdningen, at vi beskæftiger os med virkeligheden, og hvad vi kan observere omkring os, er den fysiske virkelighed. Der er derfor set herfra derfor ikke "nogen ikke fysisk virkelighed".

Med venlig hilsen
Malte Olsen