Γιατί δεν μπορείτε να επιταχύνετε τα ηλεκτρόνια μεγαλύτερα από την ταχύτητα του φωτός στον ελεύθερο χώρο;
1. Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν:
* Σχετικιστική μάζα αύξηση: Καθώς ένα αντικείμενο προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, η μάζα του αυξάνεται απεριόριστα. Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαστείτε μια άπειρη ποσότητα ενέργειας για να την επιταχύνετε περαιτέρω.
* Σχέση ενέργειας-στιγμής: Η θεωρία δηλώνει επίσης ότι η ενέργεια και η ορμή σχετίζονται με την εξίσωση e2 =(mc²) ² + (PC) ², όπου το E είναι ενέργεια, m είναι μάζα, c είναι η ταχύτητα του φωτός και το p είναι ορμή. Καθώς η ταχύτητα ενός αντικειμένου προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, η ορμή του προσεγγίζει το άπειρο, απαιτώντας άπειρη ενέργεια για να την επιταχύνει περαιτέρω.
2. Η φύση του φωτός:
* Το φως είναι το ταχύτερο: Το φως ταξιδεύει με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα στο σύμπαν, περίπου 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η ταχύτητα είναι μια θεμελιώδη σταθερά της φύσης.
* Δεν υπάρχει ταχύτερο πλαίσιο αναφοράς: Ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα κινείστε, θα παρατηρείτε πάντα το φως που ταξιδεύει με αυτή την ταχύτητα. Δεν υπάρχει πλαίσιο αναφοράς "ταχύτερου από το φως".
3. Πρακτικές εκτιμήσεις:
* Απαιτήσεις ενέργειας: Η επιτάχυνση των σωματιδίων σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός απαιτεί τεράστιες ποσότητες ενέργειας, που επί του παρόντος πέρα από τις τεχνολογικές μας ικανότητες.
* αποσύνθεση σωματιδίων: Σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, τα σωματίδια μπορούν να αποσυντεθούν σε άλλα σωματίδια, καθιστώντας αδύνατο να διατηρηθεί ένα μόνο ηλεκτρόνιο σε τέτοιες ταχύτητες.
Συνοπτικά:
Οι νόμοι της φυσικής, ειδικά ειδικής σχετικότητας, εμποδίζουν τα αντικείμενα με τη μάζα να φτάσουν στην ταχύτητα του φωτός. Η αύξηση της μάζας και οι ενεργειακές απαιτήσεις γίνονται άπειρες καθώς το αντικείμενο προσεγγίζει αυτή την ταχύτητα, καθιστώντας αδύνατη την επιτάχυνση περαιτέρω. Το φως, το να είσαι μάζας, είναι η μόνη οντότητα που μπορεί να ταξιδέψει σε αυτή την τελική ταχύτητα.
