Işıktan daha hızlı hareket nasıl görülür

Ben bir gençken, şokça, biliyorum - derin nerdy idi. Bir bilim kurgu sözleşmesinde, “186.282 mil/saniye: sadece iyi bir fikir değil, bu yasa” yazan bir düğme aldım.

O zamandan itibaren bir otoyol hızı sınırı sloganında eğleniyordu; Listelenen hız ışığın hızıdır (affet beni, bu da kişisel olarak metrik gitmeden çok önce). Şaka, ışığın hızının gerçekten kozmik bir yasa olmasıdır; Anlayışımızın en iyisi için, hiçbir şey ışıktan daha hızlı seyahat edemez.

Nesiller Star Trek Buna rağmen, bu kısıtlama sadece bir mühendislik sınırı değildir, örneğin ses hızının uçaklar için eşsiz olma şekli (“ses bariyeri” ifadesi, çocukken bilimkurgu filmlerinde popülerdi). Işık hızı, evrenin kendisinin dokusuna dokunan bir parametre olan nihai fiziksel hız sınırıdır. Mekanın davranış biçimini, zamanın davranış biçimini yöneten kurallar, A noktasından B noktasına bir fotondan daha hızlı ulaşamayacağı hiçbir şeye güvenmez. Bu yasa.

Bilim Gazeteciliğini Destekleme Üzerine

Bu makalenin tadını çıkarıyorsanız, ödüllü gazeteciliğimizi desteklemeyi düşünün abone olma. Bir abonelik satın alarak, bugün dünyamızı şekillendiren keşifler ve fikirler hakkında etkili hikayelerin geleceğini sağlamaya yardımcı oluyorsunuz.

Böylece, uzayda malzemenin ışıktan daha hızlı hareket ettiğini gördüklerinde göksel olarak göklerin şaşkınlığını hayal edebilirsiniz -görünüşe göre.

O yıl Perseus takımyıldızındaki bir yıldız parlak bir şekilde görüldü; Gökbilimciler GK Personi olarak adlandırdı. İronik bir şekilde Nova olarak adlandırılır - Nova Stella için Kısa veya Yeni Yıldız - aslında ölü beyaz bir cüce yıldızı yüzeyinde malzemenin felaketle sigortalanan yeterli maddeyi biriktirdiğinde ortaya çıkan şeydir. Bu, maddeyi çok yüksek hızlarda patlatan son derece güçlü bir patlama yaratır.

Nova çok parlaklaştı ve o zaman birçok gökbilimci tarafından gözlemlendi. Birincisi, Alman araştırmacı Jacobus Kapteyn, yıldızın genişlediği görülen parlayan malzeme ile çevrili olduğunu fark etti. Bu genişlemeyi ölçerek, ışıktan daha hızlı hareket ettiğini buldu!

Bu, Albert Einstein'ın özel görelilik teorisini yayınlamasından birkaç yıl önce, hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı seyahat edemeyeceğini belirledi. Ama öyle olsa bile, o zaman, böyle hızlı hareket duyulmamıştı. Kapteyn, bunun bir yanılsama olabileceğini fark ettiYine de. Haklıydı. Ve aslında, bugünün çok daha iyi teleskopları ve kameraları yaygın olarak görünüşte süper tembellik görüyor. Ama nasıl?

En basit benzetme, çok sayıda SchoolKid'in anlayacağı bir şey: Bir çift açık makas alırsanız ve kapatırsanız, iki bıçağın buluştuğu son teknoloji çok hızlı hareket ediyor gibi görünüyor. Hızı, bıçaklar arasındaki açının ne olduğuna ve onları ne kadar hızlı kapattığınıza bağlıdır. Bunu şöyle düşünün: Bıçaklar neredeyse paralelse, bu nokta kapanırken bıçakların uzunluklarında inanılmaz derecede hızlı bir şekilde aşağı hareket edebilir. Bıçaklar tam olarak paralelse, nokta sonsuz hızlı hareket edecektir! Bu kesinlikle ışık hızından daha hızlı.

Bu paradoksun çözümü, bıçakların kesiştiğini gördüğümüz noktanın fiziksel bir şey olmadığı gerçeğinde yatmaktadır; Sadece uzayda bir yer. Aslında hiçbir şey fiziksel olarak ışıktan daha hızlı hareket etmez; sadece öyle görünüyor.

Gökbilimcilerin 20. yüzyılın ilk yıllarında gördüğü şey hafif bir yankı idi: Nova'dan gelen ışık, müdahale eden yıldızlararası tozu yansıttı. Daha önceki bir evren sütununda tarif ettiğim gibibu bir ses yankısı gibidir, çünkü olayı görmek ve yankıyı görmek arasında bir gecikme vardır. Aydınlandığını görebileceğimiz alanın hacmi, garip bir şekilde, paraboloidmerkezi eksen Dünya'nın görüş hattından, aydınlatıcı nesne ve nesnenin karşı tarafındaki tepe noktasından geçerek yüksük bir şekil. Zamanla paraboloid genişler, malzemeyi geçerken aydınlatır.

Şimdi neredeyse bir gaz flama hayal edin ama tam olarak o paraboloidin yüzeyine paralel. Bu flamanın kısmı Nova'nın ilk önce aydınlanması, ancak daha uzaktaki kısım, makas bıçaklarının neredeyse paralel olmasına benzer şekilde hızlı bir şekilde aydınlatılıyor. Flamayı aydınlatan ışık dalgası, uzunluğu boyunca çok hızlı hareket edecek ve geometri böyle ise, onu bir ışık dalgası ile aydınlatılmış gibi göreceğiz Daha hızlı ışıktan daha. Salamın paraboloidin yüzeyine paralel olmaksa, dalga o kadar hızlı hareket ediyor gibi görünür.

Daha önceki sütunda belirttiğim gibi, yıldız V838 monocerotis yıldızının etrafındaki fevkalade şekilli malzeme, yıldızdan gelen ışık yankısı tarafından aydınlandı. Bu etki aynı zamanda ışıktan daha hızlı seyahat etti.

Görünür süper tembellik hareketi almanın başka bir yolu daha var ve yine geometri ve sonlu ışığın hızı anahtarlar.

1960'ların sonunda gökbilimciler, uzak galaksilerin son derece yüksek çözünürlüklü gözlemlerini yapmaya başladılar. quasar. Düşen madde tarafından desteklenmektedir Süper kütleli kara deliklerbu nesneler gaz lekelerini, ışığa yaklaşan hızlarda galaksiden uzaklaştırabilir.

Malzeme aşağı yukarı dünyaya yönelikse, Komik bir yanılsama alıyoruz. Diyelim ki bir blob aniden patladı. Bir yıl sonra oluştuğunda yaydığı ışık, kara delikten bir ışık yılı uzaklıktadır. Ancak lekenin kendisi topuklarında sıcak, sadece biraz daha yavaş hareket ediyor ve hala ışık yayıyor. Bu hareket nedeniyle, bir yıl sonra yaydığı ışık, ilk ışık patlamasından sadece birkaç hafta sonra bizim tarafımızdan tespit edilebilir; Sanki olayların gerçek hızlarının birçok kez ortaya çıktığını görüyoruz, zaman büyük ölçüde sıkıştırılmış olan hız görüntülerini izliyor. Açma haklıysa, kara delikten uzakta hareket eden blobun uzaydaki gerçek hareketinden çok daha hızlı hareket ettiğini ve ışık hızının birçok kez seyahat ettiğini görüyoruz.

Bu tür bir hareket, yakındaki eliptik Galaxy M87'deki gibi aktif merkezi süper kütleli kara delikleri spor yapan galaksilerde yaygındır. Gökbilimciler M87'nin Ejecta'sındaki hareketi ışık hızının altı katı kadar hızlı ölçtülerve hepsi yanıltıcı.

Bir bakıma, bu çok kötü. Keşke uzay boyunca süper tembellik seyahat gerçekten mümkün olsaydı; Şahsen görmek istediğim birçok astronomik fenomen var. Bu nedenle, bazen Kozmos yasayı çiğnemek için bizi alay ediyormuş gibi geliyor.

Ancak bu fenomeni inceleyerek, enerjik olayları ve kara delikleri çevreleyen malzeme, davranış şekli ve bazı durumlarda yaratılma şekli hakkında daha fazla bilgi edinebiliriz. Kozmos'u antropomorfize edeceğiz, bunun bizi alay etmediğini söyleyebiliriz - öğrenmemize yardımcı oluyor. Ve keşfettiğimiz gibi, evren yasayı o kadar çok ihlal etmiyor, peki, bükülme BT.