Aceasta este o întrebare pe care am primit-o de multe ori de la cititorii mei şi cel mai simplu răspuns la ea este: nu se poate să vă deplasaţi cu viteza luminii şi deci nu are rost să încercaţi. Din păcate, fizicienii ne învaţă că noi întotdeauna ne vom deplasa cu viteze inferioare vitezei luminii. Au existat întotdeauna comentarii la adresa acestei afirmaţii a fizicienilor care au avut drept scop să arunce o umbră de îndoială asupra acestei certitudini care vine din partea fizicienilor.

 

 

Chiar suntem noi fizicienii nişte persoane înguste la minte? Există întotdeauna oameni care sunt sceptici faţă de ecuaţii, indiferent de dovezi. De exemplu, mult timp după apariţia armelor nucleare şi dovedirea corectitudinii teoriei lui Einstein, eu încă primesc manuscrise detaliate din partea unor persoane care susţin că ecuaţia E=mc2 este greşită.

În cele ce urmează vă voi oferi câteva explicaţii cu speranţa că ele vor fi suficiente pentru o înţelegere corectă a consecinţelor ce decurg din teoria relativităţii. Această teorie prezice că dacă luaţi o particulă masivă şi menţineţi o forţă aplicată asupra ei atunci aceasta se va deplasa din ce în ce mai repede, apropiindu-se încet de viteza luminii, dar fără a putea vreodată să atingă valoarea acesteia. Chiar acum, de exemplu, acceleratorul de particule Large Hadron Collider conţine protoni care se deplasează în jurul acestuia având o energie enormă de 3,5 TeV. Acest lucru înseamnă că protonii se deplasează cu o viteză ce reprezintă 99,999994% din viteza luminii şi atunci când LHC va atinge puterea maximă de funcţionare (corespunzătoare unei valori duble a energiei fasciculului de particule), protonii se vor deplasa chiar mai repede, dar chiar şi atunci viteza acestora va fi mai mică decât viteza luminii. La aceste valori, diferenţele de viteză pot părea academice, dar ele sunt foarte importante.

Întotdeauna trebuie să acceptăm posibilitatea că putem greşi, dar în acest caz există atât de multe dovezi că noi avem dreptate! Acceleratoarele de particule nu ar putea funcţiona dacă teoria relativităţii ar fi greşită. De asemenea, nici dispozitivele GPS nu ar fi putut funcţiona fără teoria relativităţii. Michelson şi Morley au descoperit în anul 1887 că lumina călătoreşte cu aceeaşi viteză pentru toţi observatorii aflaţi în mişcare (citeşte articolul: Experimentul Michelson-Morley), un rezultat care nu are sens decât în cazul în care teoria relativităţii restrânse este corectă. Toată fizica modernă (şi tehnologia) este construită pe edificiul relativităţii speciale şi până în prezent aceasta s-a dovedit foarte exactă. Cu alte cuvinte, dacă doriţi să dovediţi că Einstein a greşit atunci veţi avea un obstacol foarte mare de depăşit.

O explicaţie a faptului că oamenii sunt atât de confuzi cu privire la acest aspect al relativităţii se datorează modului în care aceştia experimentează realitatea de zi cu zi. Dacă mă aflu într-un vagon de marfă aflat în mişcare cu o viteză de 60 mph şi arunc o minge cu viteza de 90 mph, cineva aflat în picioare lângă şina de tren va vedea că mingea se deplasează cu 150 mph. S-ar părea că aceeaşi logică ar trebui să se respecte şi în cazul luminii. Doar că nu este aşa.

Se întâmplă lucruri stranii atunci când vă apropiaţi de viteza luminii şi ele devin şi mai stranii atunci când îţi dai seama că profesorii tăi de fizică din liceu (probabil neatenţi) te-au minţit. Mulţi dintre voi citiţi literatura SF, aşa că presupun că cel puţin o dată în viaţa voastră aţi învăţat despre ecuaţia forţei lui Newton, F=ma. Aceasta ne arată că dacă se aplică o forţă constantă asupra unei particule atunci acesta ar trebui să capete o acceleraţie constantă. Considerând cazul extrem, dacă se aplică o forţă suficient de mult timp şi particula este accelerată continuu, atunci în cele din urmă ea ar trebui să depăşească viteza luminii. Voila! Ecuaţia forţei lui Newton (cel puţin în forma în care aceasta este scrisă în mod obişnuit) este greşită.

Dar ce se întâmplă atunci când vă apropiaţi de viteza luminii şi porniţi farurile? Din perspectiva voastră nu se întâmplă nimic, sau cel puţin nimic special. Dacă aţi ţine o oglindă în faţa voastră, aţi constata că arătaţi ca de obicei. De fapt, unul dintre lucrurile surprinzătoare în legătură cu teoria relativităţii este că dacă nu vă uitaţi la peisajul înconjurător nu aţi putea spune că vă aflaţi în mişcare.

Dar din perspectiva oamenilor aflaţi în picioare, pe margine, lucrurile arată foarte interesant. Observatorii staţionari ar afirma că toată nava voastră (sau maşină de curse, sau orice altceva aţi putea conduce cu o viteză de 99% din viteza luminii) se comprimă de-a lungul direcţiei de mişcare. Ar fi ca şi cum aţi fi pierdut din greutate şi corpul vostru s-a aplatizat sub o piatră gigant.

Ei ar constata, de asemenea, că ceasul, bătăile inimii, vocea, frecvenţa de lucru a computerelor voastre sunt mult mai lente. Acest lucru este adevărat, dar este complet neobservabil în viaţa de zi cu zi. Pe Pământ, efectul relativităţii reprezintă, cu aproximaţie, 1 parte dintr-un cvadrilion, dar la 99% din viteza luminii tu vei părea încetinit până la 1/7 din viteza obişnuită. Contracţia lungimilor şi dilatarea timpului determină (în plus faţă de considerentele de natură matematică) ca lumina de la faruri să se deplaseze cu viteza luminii pentru cineva care vă observă din afară. Dar la fel cum o minge de baseball primeşte un impuls de energie atunci când o aruncaţi într-un tren (ceea ce nu ar trebui să faceţi, de altfel) şi lumina primeşte un impuls de energie în acest fel. Diferenţa este că ea nu se va deplasa mai repede ci doar va deveni mai albastră. În acest caz, lumina farurilor de la nava voastră ar deveni ultravioletă.

Ciudat este şi cazul a două nave spaţiale ce se deplasează una spre cealaltă, fiecare având o viteză de 99% din viteza luminii. Bunul simţ ne-ar face să credem că, în fapt, comandantul fiecărei nave ar trebui să-l vadă pe celălalt comandant îndreptându-se spre el cu o viteză mai mare decât cea a luminii. Dar nu este aşa! O consecinţă a faptului că viteza luminii este constantă este că toate vitezele relative vor fi mai mici decât te aştepţi să fie. În acest caz, de exemplu, fiecare comandant l-ar vedea pe celălalt îndreptându-se spre el cu doar 99,995% din viteza luminii.

Şi acum înapoi la întrebarea iniţială (care, întâmplător, este atât de bună încât şi Einstein însuşi s-a gândit la ea), ce s-ar întâmpla dacă aţi putea călători cu viteza luminii? Pe măsură ce vă apropiaţi din ce în ce mai mult de viteza luminii, timpul devine din ce în ce mai lent în comparaţie cu nişte observatori staţionari. Aşa încât, dacă aveţi nevoie de un răspuns la întrebarea iniţială, acest lucru înseamnă că dacă aţi atinge viteza luminii atunci timpul s-ar opri în totalitate, ceea ce înseamnă că nimic nu s-ar putea întâmpla.



Traducere de Cristian-George Podariu după what-happens-if-youre-traveling-at-the-speed-of-light-and-turn-on-your-headlights