Eduscience

FIZYKA PODRÓŻY MIĘDZY­GWIEZDNYCH Część 2 – Nieprzekraczalna bariera

Piotr Michałek

Jeden z postulatów teorii względności głosi, że wraz ze wzrostem prędkości rośnie masa poruszającego się obiektu. Innymi słowy im szybciej się poruszamy, tym więcej ważymy. W życiu codziennym nie dostrzegamy tego efektu, ponieważ przyrost masy jest zaniedbywalnie mały. Aby miał on praktycznie znaczenie, prędkość obiektu musi być znaczącym ułamkiem prędkości światła. Oczywiście dziś osiąganie prędkości podświetlnych jest nierealne, ale w literaturze i filmach sci-fi statki kosmiczne szybsze od światła nie są czymś niezwykłym, więc problem ten wymaga szerszego wyjaśnienia.

Wzór opisujący relatywistyczny przyrost masy szybko poruszającego się obiektu przedstawiony jest na obrazku dołączonym do wpisu.

We wzorze tym m0 to masa obiektu w spoczynku, v jest prędkością obiektu, a c prędkością światła. Łatwo sprawdzić, że masa obiektu zaczyna znacząco rosnąć dopiero po osiągnięciu prędkości bliskiej prędkości światła. I tak przy prędkości 0.1c wzrost masy wynosi zaledwie 0,5%. Gdy rozpędzimy się do połowy prędkości światła, nasza masa wzrośnie o około 15%. Gdy prędkość wzrośnie do 90% prędkości światła, będziemy ważyć już ponad dwukrotnie więcej niż w stanie spoczynku. Im bardziej będziemy się zbliżać do prędkości światła, tym szybciej będzie rosła nasza masa. A czy możliwe jest osiągnięcie prędkości światła lub przekroczenie tej granicy? Ze wzoru wynika, że nasza masa w momencie osiągnięcia prędkości światła osiągnie nieskończoną wartość. Przyspieszenie ciała o nieskończonej masie wymagałoby nieskończonej energii, a tyle nie ma nawet w całym Wszechświecie. Stąd prosty wniosek: osiągnięcie prędkości światła (nie mówiąc już o jego przekroczeniu) jest niemożliwe.

Z tym ograniczeniem wiąże się poważny problem. Odległości w kosmosie są ogromne, a skoro nie możemy poruszać się szybciej od światła, potrzebujemy mnóstwo czasu na pokonanie dużego dystansu. Podróż do najbliższej gwiazdy zajmie nam co najmniej 4,22 lat, powrót tyle samo, więc cała podróż będzie trwała nie krócej niż ok 8.5 lat. Wyprawa na drugą stronę galaktyki to już czas rzędu 100 000 lat, podróż do Galaktyki Andromedy – ponad 2 mln lat.

Teoria względności pozostawia jednak jedną otwartą furtkę do pokonywania odległości z prędkościami większymi niż prędkość światła. Temat ten zostanie poruszony w jednym z najbliższych wpisów.

Galeria zdjęć

1 komentarz

Agata

11 maja 2014, 13:46

Z niecierpliwością czekam na kolejny wpis z serii międzygwiezdnych podróży :)

Dodaj komentarz

Zdrowe opalanie, czyli jakie?

Jak długo mogę się dziś opalać? To pytanie zadajemy sobie szczególnie w bardzo słoneczne dni. Czy możliwe jest wyznaczenie czasu opalania, w którym naszemu organizmowi dostarczymy dawkę promieniowania potrzebną do wytworzenia witaminy D3, a jednocześnie…

Czytaj więcej

Wakacyjna lektura dla nauczycieli

Zachęcamy do wpisania na swoją wakacyjną listę lektur dwóch nowych raportów dotyczących edukacji przyrodniczej. To idealne lektury letnie dla tych wszystkich, którzy zainteresowani są nauczaniem STEM oraz wykorzystaniem gier w nauczaniu!

Czytaj więcej