Τι θα συμβεί εάν ένα φωτόνιο αναπηδά ανάμεσα σε δύο καθρέφτες και τη συσκευή που κινείται σταδιακά ευθεία γραμμή πλησιάζοντας την ταχύτητα του φωτός.
Η προοπτική του φωτονίου:
* Χρόνος διαστολή: Από την άποψη του φωτονίου, ο χρόνος θα σταματήσει αποτελεσματικά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φωτόνιο ταξιδεύει πάντα με την ταχύτητα του φωτός, και από το πλαίσιο αναφοράς του, δεν βιώνει χρόνο που περνάει. Έτσι, παρόλο που οι καθρέφτες κινούνται, το φωτόνιο δεν θα είχε καμία αλλαγή στο χρόνο που χρειάζεται για να αναπηδήσει μεταξύ τους.
* Σύάση μήκους: Ομοίως, η απόσταση μεταξύ των καθρέφτη φαίνεται να συρρικνώνεται στο μηδέν από την οπτική γωνία του φωτονίου.
Η προοπτική του παρατηρητή:
* Shift Doppler: Ένας παρατηρητής έξω από τη συσκευή θα έβλεπε την αλλαγή συχνότητας των φωτονίων λόγω του αποτελέσματος Doppler. Καθώς η συσκευή προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, η συχνότητα του φωτονίου θα αυξηθεί (blueshift) όταν οι καθρέφτες κινούνται προς τον παρατηρητή και μειώνονται (redshift) όταν οι καθρέφτες απομακρύνονται.
* Χρόνος διαστολή: Ο παρατηρητής θα έβλεπε να επιβραδύνει το χρόνο μέσα στη συσκευή, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου που χρειάζεται για το φωτόνιο να αναπηδήσει ανάμεσα στους καθρέφτες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο χρόνος είναι σχετικός και καθώς η συσκευή προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, ο χρόνος μέσα του επιβραδύνεται σε σχέση με το πλαίσιο αναφοράς του παρατηρητή.
Οι συνέπειες:
* Η ταχύτητα φωτός είναι σταθερή: Η ταχύτητα του φωτός είναι μια καθολική σταθερά, που σημαίνει ότι είναι η ίδια για όλους τους παρατηρητές ανεξάρτητα από τη σχετική τους κίνηση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ακόμη και όταν η συσκευή επιταχύνεται, η ταχύτητα του φωτονίου παραμένει σταθερή.
* Σχετιστικές επιδράσεις: Αυτό το πείραμα υπογραμμίζει την παράξενη και αντιληπτική φύση της ειδικής σχετικότητας. Η καθημερινή μας διαίσθηση σχετικά με το χρόνο και το χώρο διασπάται σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός.
το catch:
* επιτυχία της ταχύτητας του φωτός: Είναι αδύνατο για ένα μακροσκοπικό αντικείμενο όπως μια συσκευή καθρέφτη να φτάσει πραγματικά στην ταχύτητα του φωτός. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, καθώς ένα αντικείμενο προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, η μάζα του αυξάνεται απεριόριστα, απαιτώντας μια άπειρη ποσότητα ενέργειας για να επιταχυνθεί περαιτέρω.
Συνοπτικά, αυτό το πείραμα σκέψης καταδεικνύει τις θεμελιώδεις αρχές της ειδικής σχετικότητας, συμπεριλαμβανομένης της σταθερότητας της ταχύτητας του φωτός, της διαστολής του χρόνου και της συστολής μήκους.
