Γιατί καταρρέουν οι νόμοι της κλασσικής φυσικής καθώς πλησιάζετε το φως ταχύτητας;
1. Μεταβλητότητα της ταχύτητας του φωτός:
* Κλασική φυσική: Υποθέτει ότι οι ταχύτητες είναι πρόσθετες. Εάν πετάξετε μια μπάλα προς τα εμπρός σε ένα κινούμενο τρένο, η ταχύτητα της μπάλας σε σχέση με το έδαφος είναι απλά η ταχύτητα του τρένου και η ταχύτητα που την ρίξατε.
* Ειδική σχετικότητα: Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό είναι σταθερή για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτητα από την πρότασή τους. Αυτό σημαίνει ότι ακόμα και αν ταξιδεύατε στο 99% την ταχύτητα του φωτός και έλαμψε έναν φακό προς τα εμπρός, το φως που εκπέμπεται από τον φακό θα εξακολουθεί να ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός, όχι ταχύτερη.
2. Χρόνος διαστολή και συστολή μήκους:
* Κλασική φυσική: Υποθέτει ότι ο χρόνος και ο χώρος είναι απόλυτοι. Οι χρονικές ροές με τον ίδιο ρυθμό για όλους και οι αποστάσεις είναι οι ίδιες για όλους ανεξάρτητα από την πρότασή τους.
* Ειδική σχετικότητα: Καθώς ένα αντικείμενο προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, ο χρόνος επιβραδύνεται για το αντικείμενο σε σχέση με έναν ακίνητο παρατηρητή (διαστολή χρόνου). Ομοίως, το μήκος του αντικειμένου προς την κατεύθυνση της κίνησης φαίνεται να συμβάλλει (συστολή μήκους). Αυτά τα αποτελέσματα γίνονται όλο και πιο έντονα καθώς το αντικείμενο πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός.
3. Ισοδυναμία μαζικής ενέργειας:
* Κλασική φυσική: Αντιμετωπίζει τη μάζα και την ενέργεια ως ξεχωριστές οντότητες.
* Ειδική σχετικότητα: Η μάζα και η ενέργεια είναι ισοδύναμα (e =mc²). Καθώς ένα αντικείμενο προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, η κινητική του ενέργεια αυξάνεται και αυτή η ενέργεια συμβάλλει στη μάζα της. Αυτό σημαίνει ότι η μάζα του αντικειμένου αυξάνεται πραγματικά, καθιστώντας ακόμη πιο δύσκολο να επιταχυνθεί περαιτέρω.
4. Η κατανομή της Νευτώνειας μηχανικής:
Η Newtonian Mechanics βασίζεται στην υπόθεση ότι ο χρόνος και ο χώρος είναι απόλυτοι και ότι οι ταχύτητες είναι πρόσθετες. Καθώς αυτές οι υποθέσεις αποτυγχάνουν σε σχετικιστικές ταχύτητες, η Newtonian Mechanics καταρρέει. Η ειδική σχετικότητα παρέχει μια ακριβέστερη περιγραφή των νόμων της φυσικής σε υψηλές ταχύτητες.
Συνοπτικά:
Η κλασική φυσική αποτυγχάνει σε ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, επειδή δεν αντιπροσωπεύει τις θεμελιώδεις αρχές της ειδικής σχετικότητας, όπως η αμετάβλητη της ταχύτητας του φωτός, η διαστολή του χρόνου, η συστολή μήκους και η ισοδυναμία μαζικής ενέργειας. Η ειδική σχετικότητα είναι μια πιο ακριβής και πλήρης θεωρία της φυσικής που περιλαμβάνει αυτά τα αποτελέσματα.
