Işık hızı çok daha düşük olsaydı ne olurdu?

    Işık, evrendeki en hızlı hareket eden şeydir. Peki, ışık hızı çok, çok daha yavaş olsaydı ne olurdu? 

    Bir boşlukta, ışığın hızı saniyede yaklaşık 186.000 mildir ( saniyede 300.000 kilometre ). Büyüklük emirleri daha yavaş olsaydı, insanlar hemen fark ederdi. 

    Herhangi bir oyuncu, bu varsayımsal senaryoyu, İsviçre'deki bir bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik üniversitesi olan ETH Zürih'te eğitim geliştirme ve teknoloji direktörü Gerd Kortemeyer ve meslektaşlarının yarattığı bir bilgisayar oyununda deneyimleyebilir. Oyunda, değişen renklerin ve parlaklığın tuhaf etkilerini ve hatta çok daha yavaş ışık hızından kaynaklanan nesnelerin algılanan uzunluklarındaki değişiklikleri görebilirsiniz.

İnsanın durgun hızları

En yüksek hızlarımızda bile, insanlar ışıkla karşılaştırıldığında yavaştır.

   MIT Game Lab'deki araştırma bilimcisi Philip Tan, WordsSideKick.com'a verdiği demeçte, "Herhangi bir insanın seyahat ettiği en hızlı ışık hızının yaklaşık% 0,0037'sidir ve bu hızlara ulaşmak için bir tür uzay aracında olmanız gerekir." 

   Aynı zamanda Michigan State Üniversitesi'nde fizik doçenti olan Kortemeyer, fizikçilerin düşünce deneyleri yaparak, insanların ışık hızına yakın bir hızda seyahat edebilmeleri durumunda olağandışı şeylerin olacağını belirlediklerini söyledi. Göre Albert Einstein'ın özel teorisinin görelilik zaman yavaşlayacağını, biz bunları geçmişte bitiminde gibi kısa olarak nesneleri göreceğinizin - Hız kütlesi, zaman ve alan nasıl etkilediğini açıklıyor - Doppler etkisi ışık görebilir olacak diğer değişikliklerin yanı sıra, 

   Aynı değişiklikler, insanların hızlanması yerine ışığın yavaşlaması durumunda gerçekleşecekti. Her iki durumda da, ışık hızına yakın bir hızda hareket ediyor olurduk.

Daha yavaş bir ışık hızı

   Kortemeyer MIT'de misafir profesör olarak çalışırken, o, Tan ve MIT Game Lab'deki meslektaşları, ışık hızı, özel göreliliğin günlük yaşamda farkedilebileceği kadar yavaş olsaydı dünyanın nasıl olacağını göstermek için bir bilgisayar oyunu yarattı. 2012 yılında piyasaya sürülen ve " A Slower Speed ​​of Light " olarak adlandırılan oyunda, oyuncu, plaj topu benzeri küreler toplayan bir karakteri kontrol ediyor. Karakter her 100 küreden birini topladığı zaman, ışık hızı yavaşlar. 

   Gerçekte, ışık hızı oyunda olduğu gibi yavaşlamaz. Işığın boşluktaki hızı asla değişmez ve her gözlemci için sabittir. Bununla birlikte, ışığın hızı, içinden geçtiği malzemelere bağlı olarak değişir, ancak bu, özel göreliliğin etkilerini veya onları nasıl algıladığımızı değiştirmez, dedi Kortemeyer.

   Ancak özel göreliliğe tanık olabilseydik, renkler, zaman, mesafe ve parlaklıktaki değişiklikleri fark ederdik ve takım bu efektleri oyuna dahil etti.

Renk değişiklikleri

   İnsan hareketinin hızı ışık hızına yaklaştığında, göreli Doppler etkisi denen bir şey algılanabilir hale gelir. Bunu anlamak için ışığın hem parçacık hem de dalga gibi davrandığını unutmayın . Bir dalga olarak, dalga boyu veya tepeden tepeye, rengini ve frekansını veya belirli bir zamanda kaç tepenin geçtiğini belirleyen mesafe ile karakterize edilir. 

 Doppler etkisine göre, bir ses kaynağına yaklaşmanın frekansını veya perdesini, dalga tepeleri kulağınıza daha hızlı ve daha hızlı ulaştıkça artıyormuş gibi görünmesine benzer şekilde, bir ışık kaynağına doğru hareket etmek dalga boyunu daha kısa göstererek dalga boyunu değiştirir. Kortemeyer, ışığın görünen renginin renk tayfının mavi ve mor ucuna doğru olduğunu söyledi. Öte yandan bir nesneden uzaklaşmak, görünen rengini tayfın kırmızı ucuna doğru kaydırır. Özetle, "size doğru gelen şey daha mavi, sizden uzaklaşan şey daha kırmızı görünüyor" dedi Kortemeyer. 

Zaman ve mesafe değişiklikleri

   Belki de özel göreliliğin en ünlü etkilerinden biri, ışık hızına yakın hareket eden bir insan için zamanın yavaşlamasıdır. Bu senaryoda, yakın ışık hızında hareket eden bir kişi daha yavaş yaşlanır. Bu etkiye zaman genişlemesi denir. 

   Tan, oyunda, "Teknik olarak zaman genişlemesi yaşıyorsunuz; ancak karşılaştıracak bir şey olmadan, gerçekten bir şey ifade etmiyor" dedi. Tan, oyun sırasında zaman genişlemesi fark edilmeyebilir, ancak sonunda oyuncular, sabit bir saat için geçen zamandan daha az zamanın geçtiğini bildiren bir ekran görüyorlar, dedi. Zaman genişlemesi, özel göreliliğin diğer etkileri gibi, oyun sırasında gerçekleşir çünkü oyunun karakteri ışık hızına yakın hareket eder.

   Özel göreliliğin bir başka etkisi de, ışık hızına yakın hareket eden nesnelerin – ya da ışık hızına yakın bir hızla yanlarından geçerken durağan nesnelerin – uzunluklarının kısalmasıdır. Buna uzunluk daralması denir. Ancak etki karmaşık, dedi Kortemeyer. Kortemeyer, ışık hızına yakın bir hızda yakınlaştırılan nesnelerin, sabit bir gözlemci tarafından yapılan ölçümlere göre uzunluk daralması yaşayabileceğini ve daha kısa olabileceğini, ancak çalışma zamanı etkisi olarak adlandırılan özel göreliliğin başka bir etkisi nedeniyle o kişinin gözlerine aslında daha uzun görüneceğini söyledi. . 

   Örneğin, bir bisikletin size doğru geldiğini söyleyin. Bisikletin önünden gelen ışığın gözlerinize gitmesi, bisikletin arkasından gelen ışıktan daha kısadır. Sonuç olarak, bisikletin önünü daha yakın zamanda olduğu gibi ve bisikletin arkasını geçmişte olduğu gibi, bisiklet daha uzaktayken görürsünüz. Kortemeyer, "Bu genel olarak bisikletin daha uzun görünmesini sağlıyor" dedi. Bazen bu aynı etki nesnelerin çarpık görünmesine neden olabilir. 

   Başka bir deyişle, ışık hızı çok daha yavaş olsaydı, bu hıza yakın hareket eden nesneler daha uzun görünebilir ve/veya durağan gözlemciler için çarpık görünebilir.

Parlaklıkta değişiklikler

   Yağmurda yürürken, önünüzde arkadan daha fazla ıslandığınızı fark edebilirsiniz. Yağmura doğru yürürken, ayakta durduğunuzdan daha fazla yağmur damlası ile karşılaşırsınız, ancak önünüz arkanızı bu fazladan yağmur damlalarından korur. Kortemeyer, ışık hızına yakın bir hızda hareket ederseniz benzer bir şey olacağını söyledi. 

   Bunun nedeni, ışığın bazen küçük ışık damlacıkları gibi foton adı verilen bir parçacıklar topluluğu gibi davranmasıdır. Bilgisayar oyununda bir nesneye doğru hareket ettiğinizde, hareketsiz dururken olduğundan daha parlak görünür, çünkü onun fotonlarına doğru yürüyorsunuz. Buna projektör efekti denir.

Bay Tompkins Harikalar Diyarında

   Kortemeyer ve Tan, daha yavaş ışık hızına sahip bir dünya hayal eden ilk kişiler değildi. 1939'da fizikçi George Gamow, "Mr. Tompkins Harikalar Diyarında" adlı bir resimli kitap yayınladı; burada baş karakter, bir şehirde bisikletle ışık hızının yavaşladığı bir yoldan geçiyor ve göreli etkiler yaşıyor. Kortemeyer, Einstein'ın "bu küçük kitapçığı gerçekten beğendiğini" söyledi. 

   Büyük fizikçi "Daha Yavaş Bir Işık Hızı" hakkında ne düşünebilir? "Tarihçilere inanılırsa, daha 16 yaşındayken, bir ışık huzmesine biniyor olsaydınız ne göreceğinizi sordu - ki, elbette, yapamazsınız. , ancak oyunda neredeyse ışık hızına ulaşabilirsiniz” dedi Kortemeyer. "Ama sonra, umutsuzca hareket hastası olana kadar video oyunu oynayacağını düşünüyorum - çoğu fizikçi oyun oynamaya devam ediyor."