Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Er ljóshraðinn mesti hraði í heimi?

Nei, ljóshraðinn er engan veginn einhvers konar "hraðasta hraðaeining" eða mesti hraði sem við getum hugsað okkur; hugsun mannanna eru sem betur fer ekki sett slík takmörk. Í afstæðiskenningunni er ekki fullyrt annað en það að efni og orka, þar með talin skilaboð eða merki, komast ekki með meiri hraða en ljósið í tómarúmi miðað við tiltekinn athuganda. Ýmislegt sem við getum gert okkur í hugarlund, annað en efni og orka, getur hins vegar vel farið með meiri hraða, eins miklum og vera skal.

Upphafleg spurning var svona:
Er ljóshraði hraðasta hraðaeining í heimi?

Hugsum okkur til dæmis tvær langar beinar stangir eða línur sem eru gerðar úr raunverulegu efni og skerast undir litlu horni a samanber eftirfarandi mynd:



Skásetta stöngin á myndinni hreyfist upp á við með tilteknum hraða v. Þar sem stöngin er gerð úr efni verður þessi hraði aldrei meiri en ljóshraðinn c samkvæmt afstæðiskenningunni. En ef hornið a er nú nógu lítið mun skurðpunktur línanna hreyfast til hægri með eins miklum hraða u og vera skal, og er það rökstutt stærðfræðilega í lok svarsins. Hins vegar er þessi skurðpunktur aðeins hugsaður punktur sem við sjáum fyrir okkar; honum fylgir enginn massi eða orka og það er til dæmis ekki hægt að nota hreyfingu hans til að senda skilaboð eða merki milli staða með neinum hætti. Þess vegna felst ekki í þessu dæmi nein mótsögn við niðurstöður afstæðiskenningarinnar.

Annað sem veldur oft misskilningi þegar um þessi mál er rætt er það að "ljóshraðinn" c sem setur hraða massa og orku efri mörk samkvæmt afstæðiskenningunni er ákveðin stærð, hraði ljóssins í tómrúmi. Ljósið hefur hins vegar minni hraða í efnum sem kunna þó að vera gagnsæ þannig að ljósið kemst gegnum þau. Þannig er hraði ljóssins í vatni um það bil 3/4 af ljóshraðanum í tómarúmi og hraðinn í gleri kringum 2/3 en sú tala fer svolítið eftir tegund glersins og bylgjulengd ljóssins.

En meginatriðið hér er það að efnisagnir geta farið um þessi efni með hraða sem er meiri en ljóshraðinn í sama efni þó að hraðinn sé jafnframt minni en c, hraði ljóssins í tómarúmi. Við þetta myndast raunar sérstök geislun sem er kennd við rússneskan eðlisfræðing, Tsjerenkov að nafni, en geislunin er að ýmsu leyti hliðstæð við kjölfarsbylgju frá báti sem fer hraðar en aldan sem hann vekur og við höggbylgjuna frá flugvél sem fer hraðar en hljóðið í loftinu sem hún ferðast um.

Öðru hverju berast fréttir út um vísindaheiminn og jafnvel í fjölmiðla um það að fundist hafi fyrirbæri sem fari eða virðist fara hraðar en ljósið. Þessar fréttir eru oft áhugaverðar fyrir það að þær varða ný og skemmtileg fyrirbæri sem menn hafa annaðhvort séð í náttúrunni, til dæmis úti í óravíddum alheimsins, eða þá komið auga á í sérstökum tilraunum á rannsóknastofum. En þegar að er gáð hafa þessi nýmæli ekki reynst snerta þá meginniðurstöðu sem lýst var hér á undan, að efni og orka fara aldrei með meiri hraða en ljósið fer í tómarúmi.

Lesendur sem hafa lært um hornaföll munu sjá að skurðpunktur línanna hreyfist með hraðanum

u = v/tg a

Þessi jafna skýrir enn frekar það sem sagt var í textanum hér á undan: Þegar hornið a stefnir á 0, stefnir hraðinn u á óendanlegt þó að hraðanum v séu takmörk sett.

Skoðið einnig skyld svör:

Einnig má finna fleiri tengd svör með því að nota leitarvél okkar.

Útgáfudagur

12.9.2000

Spyrjandi

Valur Jónsson, fæddur 1984

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Er ljóshraðinn mesti hraði í heimi?“ Vísindavefurinn, 12. september 2000. Sótt 27. maí 2019. http://visindavefur.is/svar.php?id=897.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 12. september). Er ljóshraðinn mesti hraði í heimi? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=897

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Er ljóshraðinn mesti hraði í heimi?“ Vísindavefurinn. 12. sep. 2000. Vefsíða. 27. maí. 2019. <http://visindavefur.is/svar.php?id=897>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Páll Jensson

1947

Páll Jensson er prófessor í verkfræði og sviðsstjóri Fjármála- og rekstrarverkfræðisviðs við Tækni- og verkfræðideild HR. Hann hefur stundað rannsóknir á ýmsum sviðum rekstrarverkfræði, einkum á hagnýtingu aðgerðarannsókna í íslensku atvinnulífi.