Lorentz-kerroin

Klassinen suhteellisuusteoria

Klassinen suhteellisuusteoria on ajatus siitä, että jos heität pallon nopeudella 50 mailia tunnissa ja juokset samalla nopeudella 5 mailia tunnissa, pallo kulkee nopeudella 55 mailia tunnissa. Tietenkin pallo liikkuu edelleen poispäin sinusta 50 mailia tunnissa, joten jos sinulta kysyttäisiin, näkisitkö pallon kulkevan 50 mailia tunnissa. Samaan aikaan ystäväsi Rory näki, että sinä juoksit nopeudella 5 mph. Hän sanoisi, että pallo kulki 55 mailia tunnissa. Olette molemmat oikeassa, satuitte vain liikkumaan pallon mukana.

Valon nopeus c on 670,616,629 mph. Jos siis istut autossa, jonka nopeus on puolet valon nopeudesta (0,5 c), ja sytytät ajovalot, valo etääntyy sinusta 1 c:n vauhdilla... vai onko se 1,5 c? Lopputulos on, että c on c, oli miten oli. Seuraavassa kappaleessa selitetään, miksi se ei ole c - 0,5c.

Ajan laajeneminen

Kun kello on liikkeessä, se tikittää hitaammin pienen γ-kertoimen verran. . Kuuluisa kaksosparadoksi sanoo, että jos olisi kaksi kaksosta ja kaksonen A pysyisi maan päällä, kun kaksonen B matkusti lähellä c:tä muutaman vuoden ajan, niin kun kaksonen B palaisi takaisin maahan, hän olisi monta vuotta nuorempi kuin kaksonen A (koska hän koki vähemmän aikaa). Jos esimerkiksi kaksonen B lähti 20-vuotiaana ja matkusti 0,9c:n nopeudella 10 vuotta, niin palatessaan takaisin Maahan kaksonen B olisi 30-vuotias (20 vuotta + 10 vuotta) ja kaksonen A lähes 43-vuotias:

20 + ( 10 ∗ 1 1 - . 9 2 ) = 42.9416 {\displaystyle 20+(10*{\frac {1}{\sqrt {1-.9^{2}}}})=42.9416}}

Kaksonen B ei huomaisi, että aika olisi hidastunut lainkaan. Jos hän katsoisi ulos ikkunasta, hänestä näyttäisi siltä, että maailmankaikkeus kulkee hänen ohitseen ja siksi hitaammin (muista, että hän on hänen mielestään levossa). Aika on siis suhteellista.

Pituuden supistuminen

Asiat lyhenevät liikesuunnassa, kun ne liikkuvat relativistisilla nopeuksilla. Kaksonen B:n matkan aikana hän huomaisi jotain outoa maailmankaikkeudessa. Hän huomasi, että se lyheni (supistui hänen liikkeensä suuntaan). Tekijä, jolla asiat lyhenevät, on γ \displaystyle \gamma}. .

Relativistinen massa

Relativistinen massa kasvaa myös. Se tekee niiden työntämisestä vaikeampaa. Kun saavutetaan 0,9999c, tarvitaan siis hyvin suuri voima, jotta vauhti kiihtyy. Tämä tekee mahdottomaksi sen, että mikään saavuttaisi valonnopeuden.

Silti, jos matkustat hieman hitaammin, vaikkapa 90 % valonnopeudesta, massasi kasvaa vain 2,3-kertaiseksi. Vaikka valonnopeuden saavuttaminen voi olla mahdotonta, voi silti olla mahdollista päästä lähelle sitä - siis jos polttoainetta riittää.