-
DcsabaS #261 Kedves LowEnd #258!
A relativisztikus problémák vizsgálatánál RENDKÍVÜL FONTOS mindig pontosan észben tartani, hogy MELYIK VONATKOZTATÁSI RENDSZERBŐL tekintjük az adott jelenséget, ugyanis az egymáshoz képest mozgó (pláne gyorsuló) vonatkoztatási rendszerekből egészen másképp látszhatnak. Persze, bizonyos objektív, illetve abszolút igazságoknak BÁRMELY vonatkoztatási rendszerből nézve is ugyanúgy kell kinézniük (pl. ha összeütközik 2 részecske, akkor az bárhonnan nézve is összeütközés). Einstein is tudta ezt, sőt, a maga idejében mindenkinél jobban. Pont ezért tett horribilis erőfeszítéseket annak érdekében, hogy tisztázza: mik azok a fizikai mennyiségek és összefüggések, amelyek bárhonnan nézve is ugyanolyanok. (Invariancia, illetve kovariancia.) Nyilvánvaló, hogy az ilyen mennyiségek jobban kifejezik az adott fizikai jelenség objektív tulajdonságait, mint azok, amelyek még attól is függenek, hogy honnan nézzük őket (relatív mennyiségek). Az invariáns mennyiségek (és kovariáns összefüggések) megtalálása azért is volt égető, mert kiderült néhány fizikai mennyiségről, amelyeket korábban természetszerűleg invariánsnak HITTÜNK, hogy NEM azok, hanem valójában relatív mennyiségek!
Néhány példa:
- A sebességről már Galillei is tudta, hogy relatív mennyiség. Ezért nem elég azt mondani, hogy pl. az űrhajó 40000 km/s sebességgel halad, mert azt is meg kell adnunk, hogy MIHEZ KÉPEST! A sebesség relativitása miatt az űrhajó nyugodtan mehet egyszerre 40000, 10, -28.5, stb. km/s-mal, csak éppen különböző objektumokhoz (vonatkoztatási rendszerekhez képest).
- A hosszúságokról, az időtartamokról és a tömegről is korábban azt hitték, hogy nem függenek a megfigyelő helyétől és sebességétől, hiszen pl. egy jó óra haladás közben is ugyanúgy látszott járni, vagy az orrunk előtt elhaladó objektumokat a gyorsfényképek változatlanul ugyanolyan méretűnek mutatták, mint amikor állnak hozzánk képest. Ámde a nagy (c-hez közeli) sebességű KÍSÉRLETI VIZSGÁLATOK kimutatták, hogy ezek IGENIS RELATÍV mennyiségek, mert a hozzánk képest mozgó óra lassabban látszik ketyegni, az alakja összezsugorodik a haladás irányában, és még a tehetetlen tömege is megnő. És mindezt úgy, hogy egy másik megfigyelő (akihez képest más sebességgel halad az óra) szintén más méretet, ketyegési sebességet és tömeget észlelhet.
HASONLAT: valahogy úgy, ahogyan a közönséges 3D térben is egy pálca vetületi hossza nyugodtan lehet egyszerre többféle is, eltérő irányokból nézve. Mert ha igaz is, hogy a pálca vetületi hosszának VAN KÖZE a pálca abszolút ("objektív") hosszához, a pálcát magát a lehetséges vetületi hosszai (az árnyékok) csak közvetve jellemzik. Mindenesetre, a vetületeket ismerve kis ügyességgel konstruálhatunk egy mennyiséget (a Pitagorasz tétel felhasználásával), a 3D térbeli hosszat, amely a szokásos körülmények között abszolútnak tűnik, mert bár a nézőpont megválasztása befolyásolja, hogy mekkorának látszanak az egyes vetületek egymáshoz képest, a 3D hossz végül is minden irányból ugyanakkorának adódik.
Na, az előbbit tovább módosítja a relativitáselmélet, ugyanis kiderült, hogy c-hez közelítő sebességeknél a szokásos 3 térbeli vetület mellett még figyelembe kell vennünk egy negyediket is, amely a térbeli hossz 2 végét kijelölő ESEMÉNYPÁR közötti IDŐTARTAMTÓL függ. Ha csak pusztán a 3 térkoordinából megállapított hosszúságot nézzük, az relatív mennyiség lesz (Lorentz-kontrakció), ahogyan az események közötti időtartamok is (idő dilatáció). Ezekből csak EGYÜTT lehet konstruálni egy olyan mennyiséget (4D ívelem), amelynek nagyságát már a mozgó megfigyelők is mind ugyanakkorának fogják látni, vagyis valóban abszolút ("objektív") jellemzője a térbeli távolságot és az időtartamot kijelölő eseménypárnak. Hogy eközben a különféle megfigyelők hogyan látják változni egymáshoz képest a térbeli távolságokat és időtartamokat, azt a Lorentz-transzformáció írja le, ami tulajdonképpen a 4D tér forgatási transzformációja.
Röviden tehát azt mondhatjuk, hogy az egymáshoz képest nagy sebességgel mozgó objektumok (eseménypárok rendszerei) úgy viselkednek, mintha egymástól elfordulnának egy 4. térbeli dimenzió felhasználásával, és ezzel az elfordulással együtt az időtartamok is növekednének (ritkulnak a közöttük fellépő kölcsönhatási események).
Hát nem tudom, nem sok-e ez így egyszerre, de aki megérti, az nagyott lép előre a relativitáselmélet megértésében.
Mintegy levezetés képpen pár további megjegyzés:
- Hogy a tehetetlen tömeg nem abszolút, hanem relatív mennyiség, azt lelkileg annak felismerésével tudjuk megemészteni, hogy a tehetetlen tömeg valójában egy c-sebességű, rendszeren belüli dinamikus folyamat eredménye, lásd E=m*C^2. (A sebesség ugyebár relatív.)
- Más mennyiségekről, mint pl. a közönséges elektromos töltés meg kiderült, hogy abszolút mennyiségek, tehát olyan téridőbeli folyamat eredményei, amelyek ugyanazt az értéket adják különböző vonatkoztatásirendszerekből nézve is.
E sok-sok szöveg után a problémádról:
Amikor egy rakéta úgymond állandó gyorsítással gyorsít, akkor az NEM azt jelenti, hogy a gyorsulása bármihez képest állandó és ugyanakkora, hanem hogy mondjuk a kissé korábban kilövellt égéstermékekhez képest állandó. A távoli, és egyre nagyobb sebességgel közeledni/távolodni látszó objektumokhoz képest a gyorsulás csökkenni látszik. (Mégpedig olyan függvény szerint, hogy lehetetlen átlépni c-t.)
Írod:
"Arra akartam utalni, hogy mivel az univerzum mérete nem állandó (tágul), a mérete viszont a végtelenbe tart, így szükségképpen vannak olyan pontjai, amelyek a fénysebességél nagyobb sebességgel távolodnak egymástól."
Éppenséggel tágulhat(na) úgy is az Univerzum, hogy noha a mérete végtelenbe tart, semmelyik 2 pontja között sem lép fel még csak c-hez közeli sebesség sem.
De elméletileg lehetséges olyan Univerzum, melynek valamely tartományai c-nél nagyobb sebességgel távolodnak egymástól (egymáshoz képest) és ezért nem érzékelik egymást, vagyis nem kommunikálhatnak.
"Én azt a kérdést tettem fel pontosan, hogy a fénysebesség fogalmát nem csak az adott pontban lehet-e értelmezni"
Nem. Az viszont fontos, hogy a relativitáselmélet csak a MEGFIGYELŐHÖZ KÉPESTI SEBESSÉGRE mondja azt, hogy nem lehet c-nél nagyobb. 2 másik objektum egymáshoz képesti sebessége lehet akár 2c-hez közeli is.
"Szóval a lokális fénysebesség korlátja nem jelenthet akadályt e szerint az üzenetek küldése szempontjából fénysebességgel gyorsabban távolodó objektumok felé"
Elméletileg nem kizárt, hogy valamilyen (eddig nem ismert) körülmények között a fényt hordozó közeg olyan mozgásra képes, amely lehetővé teszi a c-nél nagyobb sebesség elérését. A Nagy Bumm modellel kapcsolatban (lásd felfúvódás) pedzegetnek hasonló gondolatokat, ámde kísérleti alátámasztásuk egyelőre nincs.