Hvorfor har lysets hastighet noe å si i fysikken?

[H4ngm4N]

Hei. Litt rar emnetittel kanskje, men fant ikke på noe bedre. Jeg er en gutt på 17 år, ferdig med GK, har generelt veldig god forståelse for vitenskapelige ting (har 6'er i både naturfag og matematikk), men en ting jeg ikke skjønner: Hva har lysets hastighet med noe som helst å gjøre?

 

Noen sier det er umulig å bevege seg raskere enn lyset. Hvorfor?

 

mc2=E, hva har lysets hastighet med energien til et objekt å gjøre? Hvor er sammenhengen med en mer eller mindre tilfeldig hastighet (som visstnok også forandrer seg over tid) med den totale energien til et objekt?

 

Hvis lysets hastighet forandrer seg (øker), vil da massen bli mindre (evt. større hvis farten synker), siden Newtons første lov sier at energi ikke kan skapes eller forsvinne?

 

PS: Venligs ikke link til wikipedia eller andre lignende sider, jeg vil ha det forklart på en menneskelig måte, uten alt for mange vanskelige tegn.

 

Gi meg svar og/eller diskuter rundt temaet.

[ChrML]

Lurer litt på det samme egentlig. Ser ikke helt logikken i at noe ikke kan bevege seg raskere enn lyset, spesiellt det med at tiden går saktere jo nærmere du er den hastigheten. Hvorfor akkurat lysets hastighet?

[Snusi]

Tror det er ganske komplisert. Den er jo den grunnleggende konstanten i den generelle relativitetsteorien. Tror at dette er fordi at uansett hvilken omstendigheter du er i, vil lysets hastighet se lik ut. Det er vel en av kravene til en konstant?

C er vel også vesentlig i to av de fire kreftene rundt oss: elektromagnetisk stråling og gravitasjon. Jeg vet ikke hvordan det er med den svake og den sterke "Nuclear fore" (vet ikke hva det kalles på norsk)...

 

Hvorfor går det ikke an å akselerer opp til og forbi lysets hastighet. Har ikke forklaringen, men bare svaret. Man vil trenge uendelige (stemmer ikke dette?) mengder med drivstoff. Men ifølge den generelle relativitetsteorien er det mulig å flytte objekter raskere enn lyset. Da tillates det også å reise tilbake i tid...

[JBlack]

Kort svar: Det er bare sånn det er!

 

Jeg kjenner ikke relativitetsteoriene spesielt godt, men kan allikevel prøve å gi et litt annet syn på spørsmålet. Så la meg stille et annet spørsmål, og svare på det. Hvorfor virker gravitasjonskraften slik at den trekker masse mot hverandre? Det er bare sånn det er!

 

Universet har visse grunnleggende egenskaper. En av dem er eksistensen av de fundamentale kreftene, slik som gravitasjonskraften. En annen av dem er at maksimal hastighet er lyshastigheten.

 

I den virkeligheten vi oppfatter til daglig, så skjer det ikke noe spesielt når vi øker hastigheten. Vi kan fortsette å aksellerere mer og mer, og det er ingen åpenbar grunn til at vi ikke skal kunne fortsette å øke hastighet i all evighet. Det er fordi vår oppfattelse av virkeligheten er begrenset. De endringer som skjer når hastighetene er lave, de er så små at de ikke kan observeres av oss uten avanserte tekniske hjelpemidler.

 

Men det er altså fundamentale egenskaper ved universet som gjør at det blir endringer i tid og masse når hastgiheten øker, og det igjen gjør at man når et punkt der hastigheten ikke lenger kan øke. Dette beskrives av relativitetsteoriene, og de sakl ikke jeg forsøke å forklare. Men du finner det diskutert mange ganger på dette forumet.

[eivind lunder]

James C. Maxwell fant ut med sine likninger, som beskrev elektromagnetiske felt, at disse feltene eller bølgene beveget seg med en helt spesiell fart, uansett hvordan en observatør beveget seg i forhold til disse feltene/bølgene. Dette var overraskende, og førte til hodebry for fysikkgeniene rundt omkring.

 

Albert Einstein var til slutt mannen som kom opp med løsningen. Hvis lyshastigheten, c, skulle være konstant uansett hvordan observatøren beveget seg, da måtte noe annet ikke være likt for alle. Hva kunne det være? Jo, tida. Han brukte dermed Pythagoras' læresetning, og fant en likning som beskriver tidsforskjellen mellom to observatører i bevegelse.

 

Nå, etter å ha funnet likningen for tidsforskjeller, kunne han utvikle nye likninger basert på hva han hadde funnet ut. Likninger for bevegelsesmengde, kinetisk energi, hvileenergi (som er utledet fra kinetisk energi) ble nå utviklet. Og han fant også ut om ting som pardanning, annihilering, og at objekter i høy fart blir flattrykt i fartsretningen.

 

Skal prøve å forklare økning av masse: En mann går og dytter på en stor rund kule. Mannen synes det går sakte, derfor dytter han på enda mer og begynner å løpe. Kula blir nå tilført mer energi, får større kinetisk energi, og dermed større masse, siden masse og energi er ekvivalente (nesten). Ettersom mannen og kula nærmer seg lyshastigheten vil kula bli tyngre og tyngre, og mer og mer energi er nødvendig for å øke farten. Til slutt er kula så tung at det kreves uendelig med energi for å øke farten på kula.

Ikke den beste forklaringen, men noe sånt.

 

Senere gjorde han teorien generell, men der er jeg bare oppdatert på hovedtrekkene, ikke de matematiske formuleringene som er svært vanskelige. Det var jo ikke bare Einstein som bidro, Lorentz og Schwarzschild og mange fler.

 

Det anbefales å lese på Wikipedia, spesielt den spesielle teorien, de matematiske formuleringene er ikke så vanskelige som man skulle tro.

[ChrML]

James C. Maxwell fant ut med sine likninger, som beskrev elektromagnetiske felt, at disse feltene eller bølgene beveget seg med en helt spesiell fart, uansett hvordan en observatør beveget seg i forhold til disse feltene/bølgene. Dette var overraskende, og førte til hodebry for fysikkgeniene rundt omkring.

Mener du at uansett hvor fort en radiomottaker reiser imot eller vekk fra en radiosender så ser signalet likt ut (ikke sammenpressa eller utstrekt) og at det er bevist med eksperimenter på jorden? Det er isåfall et ganske bra bevis...

[eivind lunder]

James C. Maxwell fant ut med sine likninger, som beskrev elektromagnetiske felt, at disse feltene eller bølgene beveget seg med en helt spesiell fart, uansett hvordan en observatør beveget seg i forhold til disse feltene/bølgene. Dette var overraskende, og førte til hodebry for fysikkgeniene rundt omkring.

Mener du at uansett hvor fort en radiomottaker reiser imot eller vekk fra en radiosender så ser signalet likt ut (ikke sammenpressa eller utstrekt) og at det er bevist med eksperimenter på jorden? Det er isåfall et ganske bra bevis...

6640045[/snapback]

Det er farten til fotonene, 299 792 458 m/s, som er konstant uansett hvordan en observatør beveger seg i forhold til fotonene.

Endret 9. august 2006 av eivind lunder

[ChrML]

Hvis det kreves uendelig mye energi for å sende noe i lysets hastighet, som gjør det umulig. Hvordan kan da fotonene bevege seg i lysets hastighet?

[eivind lunder]

Hvis det kreves uendelig mye energi for å sende noe i lysets hastighet, som gjør det umulig. Hvordan kan da fotonene bevege seg i lysets hastighet?

6640740[/snapback]

Fotoner er masseløse.

[ChrML]

Ah... så da kreves det ikke energi for å sette igang fotoner i lysets hastighet. I teorien kan vel alt som er masseløst bevege seg i lysets hastighet da.

[eivind lunder]

Ah... så da kreves det ikke energi for å sette igang fotoner i lysets hastighet. I teorien kan vel alt som er masseløst bevege seg i lysets hastighet da.

6641013[/snapback]

Ja, det tror jeg vel. Gravitasjonen, "kraften" som holder oss nede på bakken her, beveger seg også med lysets hastighet.

[KjellV]

Så hvis man beveger seg i 100 000 m/s mot en lyskilde og "måler" farten til fotonene får man samme resultat som man hadde gjort hvis man beveget seg i motsatt retning?

[ChrML]

Så hvis man beveger seg i 100 000 m/s mot en lyskilde og "måler" farten til fotonene får man samme resultat som man hadde gjort hvis man beveget seg i motsatt retning?

6641206[/snapback]

Yeah, eller hvis du står stille og sammenligner resultatet med at du kjører i 100 000 m/s. Hvertfall sånn jeg forstod det.

[KjellV]

Er slik jeg har trodd før så er nok slik. Men det er jo helt absurd, hvordan går det an? Bare er slik? Er det jeg har tenkt før uten å bry meg.

[ChrML]

Men si at du har to lyskilder som peker mot hverandre. Du er midt imellom de og du kjører ca halvparten av lysets hastighet mot den ene. Åssen kan begge lyshastighetene være like da (den du får bakfra og den som kommer forfra)? Tiden går så sakte at fotonene forfra vil fremdeles komme i lysets hastighet og ikke fortere men samtidig går tiden så fort at fotonene bakfra også kommer i lysets hastighet for deg. Hvordan er det mulig...?

[GeO]

mc2=E, hva har lysets hastighet med energien til et objekt å gjøre? Hvor er sammenhengen med en mer eller mindre tilfeldig hastighet (som visstnok også forandrer seg over tid) med den totale energien til et objekt?

6638656[/snapback]

Du vet kanskje hvordan E=mc^2 "fungerer" allerede, og som du skriver, så gir formelen et objekts totale energi, dvs. den energien som frigjøres dersom hele objektet annihileres (alle partiklene møter sine antipartikler og omdannes til energi).

 

Dette kan du bruke til å regne ut hvor mye energi som frigjøres i kjernereaksjoner. Når et atom spaltes til to mindre, vil du ved nøyaktige målinger finne at samlet masse hos de nye atomene er bitte litt mindre enn massen til atomet du startet med. Energien som frigjøres, er proporsjonal med dette massesvinnet, og proporsjonalitetskonstanten er altså c.

 

Naturen har sannelig skapt en vakker sammenheng her.

[eivind lunder]

Men si at du har to lyskilder som peker mot hverandre. Du er midt imellom de og du kjører ca halvparten av lysets hastighet mot den ene. Åssen kan begge lyshastighetene være like da (den du får bakfra og den som kommer forfra)? Tiden går så sakte at fotonene forfra vil fremdeles komme i lysets hastighet og ikke fortere men samtidig går tiden så fort at fotonene bakfra også kommer i lysets hastighet for deg. Hvordan er det mulig...?

6641293[/snapback]

Man vil ikke merke noen forskjell inne i dette fartøyet man er i, man vil bare se at man møter en lysstråle, og at en annen lysstråle kommer bakfra. Hadde man derimot hatt et objekt utenfor fartøyet som bedrev et eller annet, f.eks. en eksplosjon, ville den eksplosjonen foregått ekstremt fort.

 

Noe lignende dette viser at det ikke er noe som heter "samtidighet".

[H4ngm4N]

Skal prøve å forklare økning av masse: En mann går og dytter på en stor rund kule. Mannen synes det går sakte, derfor dytter han på enda mer og begynner å løpe. Kula blir nå tilført mer energi, får større kinetisk energi, og dermed større masse, siden masse og energi er ekvivalente (nesten). Ettersom mannen og kula nærmer seg lyshastigheten vil kula bli tyngre og tyngre, og mer og mer energi er nødvendig for å øke farten. Til slutt er kula så tung at det kreves uendelig med energi for å øke farten på kula.

Ikke den beste forklaringen, men noe sånt.

Den beste (letteste å forstå) forklaringen jeg har hør til nå hvertfall.

 

Men si at du har to lyskilder som peker mot hverandre. Du er midt imellom de og du kjører ca halvparten av lysets hastighet mot den ene. Åssen kan begge lyshastighetene være like da (den du får bakfra og den som kommer forfra)? Tiden går så sakte at fotonene forfra vil fremdeles komme i lysets hastighet og ikke fortere men samtidig går tiden så fort at fotonene bakfra også kommer i lysets hastighet for deg. Hvordan er det mulig...?

Det lurer jeg også på. Altså, la oss si at du teller fotoner som passerer hver veg. Det vil være like mange, og de vil reise i samme hastighet (bare motsatt retning) i forhold til deg.

 

Men hvis man ser dette utenfra så vil du jo telle færre fotoner som passerer personen bakfra, for ellers ville fotonene beveget seg fortere enn den konstante lyshastigheten. Hva kan dette bety?

mc2=E, hva har lysets hastighet med energien til et objekt å gjøre? Hvor er sammenhengen med en mer eller mindre tilfeldig hastighet (som visstnok også forandrer seg over tid) med den totale energien til et objekt?

6638656[/snapback]

Du vet kanskje hvordan E=mc^2 "fungerer" allerede, og som du skriver, så gir formelen et objekts totale energi, dvs. den energien som frigjøres dersom hele objektet annihileres (alle partiklene møter sine antipartikler og omdannes til energi).

 

Dette kan du bruke til å regne ut hvor mye energi som frigjøres i kjernereaksjoner. Når et atom spaltes til to mindre, vil du ved nøyaktige målinger finne at samlet masse hos de nye atomene er bitte litt mindre enn massen til atomet du startet med. Energien som frigjøres, er proporsjonal med dette massesvinnet, og proporsjonalitetskonstanten er altså c.

 

Naturen har sannelig skapt en vakker sammenheng her.

Jøss, fiffig. "The Nature works in mysterious ways."

[bfisk]

Kort forklart er observerets lysets hastighet som den samme for alle observatører, også i forskjellige systemer med forskjellig bevegelse. På bakgrunn av dette gjøres tid relativ, og fordi tid inngår i de klassiske bevegelseslikningene, vil lysfarten ha en innvirkning på mengen energi som må til for å aksellerere noe. Ved lave hastigheter er det ubetydlig, men når man nærmer seg lysets hastighet, vil man trenge en etterhvert uendelig mengde energi for å akselerere et legeme.

 

Ekstemt forenklet...

[Torbjørn]

men likevel kjernen i problematikken. skal lysfarten være den samme mellom systemer i forskjellig bevegelse, så må man gjøre noe med tiden, gjøre den relativ.