Εάν το μηδενικό σωματίδιο μάζας έχουν ταχύτητα C σε ένα πλαίσιο αναφοράς, μπορούν να βρεθούν σε υπόλοιπο πλαίσιο;
Η σύντομη απάντηση: Όχι, σωματίδια χωρίς μάζα, όπως τα φωτόνια (σωματίδια φωτός), δεν μπορούν να βρεθεί σε ηρεμία σε οποιοδήποτε πλαίσιο αναφοράς.
Η εξήγηση:
* Postulate της Ειδικής Σχετικότητας: Μία από τις θεμελιώδεις αξιώσεις της ειδικής σχετικότητας είναι ότι η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό (C) είναι σταθερή για όλους τους αδρανειακούς παρατηρητές, ανεξάρτητα από τη σχετική τους κίνηση. Αυτό σημαίνει ότι ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα μετακινείτε, θα μετρήσετε πάντα την ταχύτητα του φωτός ως περίπου 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
* Μαζικά σωματίδια και ταχύτητα: Τα σωματίδια χωρίς μάζα, όπως τα φωτόνια, συνδέονται εγγενώς με αυτή τη σταθερή ταχύτητα φωτός. Η ίδια η ύπαρξή τους βασίζεται στο ταξίδι με αυτή την ταχύτητα. Δεν μπορούν να «επιβραδύνουν» επειδή αυτό θα παραβίαζε το θεμελιώδες υποψήφιο της σχετικότητας.
* πλαίσια αναφοράς και σχετικότητα: Η έννοια του "σε ηρεμία" είναι σχετική. Αυτό που βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας σε ένα πλαίσιο αναφοράς θα μπορούσε να κινείται σε άλλο. Αλλά ακόμα κι αν κινηθείτε με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, θα παρατηρείτε ακόμα ένα φωτόνιο που κινείται με την ταχύτητα του φωτός, όχι σε ηρεμία σε σχέση με εσάς.
Συνέπειες:
* Χωρίς μάζα ανάπαυσης: Επειδή τα σωματίδια χωρίς μάζα ταξιδεύουν πάντα με την ταχύτητα του φωτός, έχουν μηδενική μάζα ανάπαυσης. Αυτό σημαίνει ότι δεν έχουν μάζα όταν δεν κινούνται, κάτι που είναι αδύνατο γι 'αυτούς!
* Χρόνος διαστολή και συστολή μήκους: Η ειδική σχετικότητα μας λέει επίσης ότι ο χρόνος και ο χώρος δεν είναι απόλυτοι. Καθώς πλησιάζετε την ταχύτητα του φωτός, ο χρόνος επιβραδύνεται και συμβάλλει στα μήκη. Για ένα σωματίδιο χωρίς μάζα, αυτό το φαινόμενο είναι ακραίο, καθιστώντας αποτελεσματικά τη στάση του χρόνου και οι αποστάσεις καταρρέουν στο μηδέν από την πλευρά του.
Συνοπτικά:
Η ιδέα ενός μαζικού σωματιδίου που βρίσκεται σε ηρεμία είναι μια αντίφαση στο πλαίσιο της ειδικής σχετικότητας. Η ύπαρξή τους συνδέεται εγγενώς με τη σταθερή ταχύτητα του φωτός, καθιστώντας τους αιώνια σε κίνηση.
