Co by se stalo, kdyby rychlost světla byla mnohem nižší?

Světlo je nejrychleji se pohybující věc ve vesmíru. Co by se tedy stalo, kdyby rychlost světla byla mnohem, mnohem pomalejší?

Ve vakuu je rychlost světla asi 186 000 mil za sekundu (300 000 kilometrů za sekundu). Pokud by byl řádově pomalejší, lidé by si toho okamžitě všimli.

Každý hráč může zažít tento hypotetický scénář v počítačové hře, kterou Gerd Kortemeyer, ředitel rozvoje vzdělávání a technologie na ETH Zurich, vědecké, technologické, inženýrské a matematické univerzitě ve Švýcarsku, se svými kolegy vytvořil. Ve hře můžete vidět bizarní efekty měnících se barev a jasu a dokonce i změny ve vnímané délce objektů, které by byly výsledkem mnohem nižší rychlosti světla.

Lidské pomalé rychlosti

I při naší nejvyšší rychlosti jsou lidé ve srovnání se světlem pomalí.

„Nejrychlejší cesta, kterou kdy člověk cestoval, je asi 0,0037 % rychlosti světla a k dosažení těchto rychlostí musíte být v nějakém vesmírném dopravním prostředku,“řekl Live Science Philip Tan, vědecký pracovník z MIT Game Lab.

Ale provedením myšlenkových experimentů fyzici zjistili, že by se mohly stát neobvyklé věci, kdyby lidé mohli cestovat rychlostí blízkou světla, řekl Kortemeyer, který je také docentem fyziky na Michigan State University. Podle teorie speciální relativity Alberta Einsteina - která vysvětluje, jak rychlost ovlivňuje hmotu, čas a prostor - by se čas zpomalil, objekty bychom měřili jako kratší, když bychom kolem nich prosvištěli, a Dopplerův jev by se stal viditelným pro světlo, mimo jiné změny..

Ke stejným změnám by došlo, kdyby místo toho, aby lidé zrychlili, světlo zpomalilo. V obou případech bychom se pohybovali téměř rychlostí světla.

Nižší rychlost světla

Zatímco Kortemeyer pracoval jako hostující profesor na MIT, on, Tan a kolegové z MIT Game Lab vytvořili počítačovou hru, která má ilustrovat, jaký by byl svět, kdyby rychlost světla byla dostatečně pomalá, aby byla v každodenním životě patrná speciální teorie relativity. Ve hře, vydané v roce 2012 a nazvané „A Slower Speed of Light“, hráč ovládá postavu, která sbírá koule podobné plážovým míčům. Pokaždé, když postava shromáždí jeden ze 100 koulí, rychlost světla se zpomalí.

Ve skutečnosti by se rychlost světla nezpomalila tak, jak je tomu ve hře. Rychlost světla ve vakuu se nikdy nemění a je pro každého pozorovatele konstantní. Rychlost světla se však mění v závislosti na materiálech, kterými prochází, ale to nemění účinky speciální teorie relativity ani to, jak je vnímáme, řekl Kortemeyer.

Pokud bychom však byli svědky speciální teorie relativity, všimli bychom si změn barev, času, vzdálenosti a jasu a tým tyto efekty začlenil do hry.

Barevné změny

Když se rychlost lidského pohybu přiblíží rychlosti světla, začne být patrné něco, čemu se říká relativistický Dopplerův jev. Abyste tomu porozuměli, nezapomeňte, že světlo působí jako částice i jako vlna. Jako vlna je charakterizována svou vlnovou délkou nebo vzdáleností od hřebene k hřebeni, která určuje její barvu a frekvenci nebo kolik hřebenů projde za daný čas.

Podobně jako se podle Dopplerova jevu při přiblížení ke zdroji zvuku zvyšuje jeho frekvence neboli výška tónu, jak se hřebeny vln dostávají do vašeho ucha rychleji a rychleji, pohyb směrem ke zdroji světla zkracuje jeho vlnovou délku a posouvá zdánlivá barva světla směrem k modrému a fialovému konci barevného spektra, řekl Kortemeyer. Na druhé straně pohyb od objektu posune jeho zdánlivou barvu směrem k červenému konci spektra. Stručně řečeno, "věc, která se k vám blíží, vypadá modřeji, nebo ta, která se od vás vzdaluje, vypadá červeněji," řekl Kortemeyer.

Změny času a vzdálenosti

Snad jedním z nejznámějších efektů speciální teorie relativity je, že pro člověka pohybujícího se blízko rychlosti světla se čas zpomaluje. V tomto scénáři by člověk pohybující se rychlostí blízkou rychlosti stárnul pomaleji. Tento efekt se nazývá dilatace času.

Ve hře „technicky zažíváte dilataci času, ale aniž byste to měli s čím porovnat, ve skutečnosti to nic neznamená,“řekl Tan. Dilatace času nemusí být během hry patrná, ale na konci hráči uvidí obrazovku, která je informuje, že pro ně uplynulo méně času než u stacionárních hodin, řekl Tan. K dilataci času, stejně jako k ostatním efektům speciální teorie relativity, dochází během hry, protože herní postava se pohybuje blízko rychlosti světla.

Dalším efektem speciální teorie relativity je to, že se zkracují délky objektů pohybujících se blízko rychlosti světla - nebo stacionárních objektů, když kolem nich prolétáte rychlostí blízkou světla. Tomu se říká kontrakce délky. Ale účinek je komplikovaný, řekl Kortemeyer. Objekty přibližující se blízko rychlosti světla mohou zaznamenat kontrakci délky a mohou být kratší, podle měření stacionárního pozorovatele, ale ve skutečnosti by se jeho očím jevily delší kvůli jinému efektu speciální relativity zvanému runtime efekt, řekl Kortemeyer..

Řekněme například, že se k vám blíží kolo. Světlo z přední části kola má kratší vzdálenost k vašim očím než světlo ze zadní části kola. V důsledku toho vidíte přední část motocyklu, jak tomu bylo v nedávné době, a zadní část motocyklu, jak tomu bylo v minulosti, kdy bylo kolo dále. "To celkově dělá kolo delší," řekl Kortemeyer. Někdy může stejný efekt způsobit, že objekty vypadají pokřivené.

Jinými slovy, pokud by rychlost světla byla mnohem nižší, objekty pohybující se blízko této rychlosti by se mohly stacionárním pozorovatelům zdát delší a/nebo deformované.

Změna jasu

Když jdete v dešti, můžete si všimnout, že vpředu vlhnete než vzadu. Když jdete do deště, potkáte více kapek deště, než kdybyste stáli na místě, ale přední část vás chrání záda před těmito kapkami deště navíc. Něco podobného by se stalo, kdybyste se pohybovali rychlostí blízkou rychlosti světla, řekl Kortemeyer.

Je to proto, že světlo se někdy chová jako soubor částic, nazývaných fotony, které jsou jako malé kapičky světla. Jak se pohybujete směrem k objektu v počítačové hře, zdá se, že je jasnější, než když stojíte, protože vcházíte do jeho fotonů. Tomu se říká efekt světlometu.

Pan Tompkins v říši divů

Kortemeyer a Tan nebyli první, kdo si představil svět s nižší rychlostí světla. V roce 1939 vydal fyzik George Gamow obrázkovou knihu nazvanou „Pan Tompkins v říši divů“, ve které hlavní hrdina jede na kole městem se zpomalenou rychlostí světla a zažívá relativistické efekty. Einsteinovi se "taková brožurka opravdu líbila," řekl Kortemeyer.

Co by si velký fyzik mohl myslet o „Pomalší rychlosti světla“? "Zvědavost ho možná přiměla hrát na prvním místě, protože pokud se má věřit historikům, už v 16 letech se ptal, co byste viděli, kdybyste jeli na paprsku světla - což samozřejmě nemůžete ale ve hře můžete dosáhnout téměř rychlosti světla,“řekl Kortemeyer. "Ale pak si myslím, že by jen hrál videohru, dokud by se mu beznadějně nedělalo z pohybu - většina fyziků zůstává hravá."

Světlo je nejrychleji se pohybující věc ve vesmíru. Co by se tedy stalo, kdyby rychlost světla byla mnohem, mnohem pomalejší?

Ve vakuu je rychlost světla asi 186 000 mil za sekundu (300 000 kilometrů za sekundu). Pokud by byl řádově pomalejší, lidé by si toho okamžitě všimli.

Každý hráč může zažít tento hypotetický scénář v počítačové hře, kterou Gerd Kortemeyer, ředitel rozvoje vzdělávání a technologie na ETH Zurich, vědecké, technologické, inženýrské a matematické univerzitě ve Švýcarsku, se svými kolegy vytvořil. Ve hře můžete vidět bizarní efekty změny barev a jasu a dokonce i změny ve vnímané délce objektů, které by byly výsledkem mnohem nižší rychlosti světla.

Lidské pomalé rychlosti

I při naší nejvyšší rychlosti jsou lidé ve srovnání se světlem pomalí.

„Nejrychlejší cesta, kterou kdy člověk cestoval, je asi 0,0037 % rychlosti světla a k dosažení těchto rychlostí musíte být v nějakém vesmírném dopravním prostředku,“řekl Live Science Philip Tan, vědecký pracovník z MIT Game Lab.

Ale provedením myšlenkových experimentů fyzici zjistili, že by se mohly stát neobvyklé věci, kdyby lidé mohli cestovat rychlostí blízkou světla, řekl Kortemeyer, který je také docentem fyziky na Michigan State University. Podle teorie speciální relativity Alberta Einsteina - která vysvětluje, jak rychlost ovlivňuje hmotu, čas a prostor - by se čas zpomalil, objekty bychom měřili jako kratší, když bychom kolem nich prosvištěli, a Dopplerův jev by se stal viditelným pro světlo, mimo jiné změny..

Ke stejným změnám by došlo, kdyby místo toho, aby lidé zrychlili, světlo zpomalilo. V obou případech bychom se pohybovali téměř rychlostí světla.

Nižší rychlost světla

Zatímco Kortemeyer pracoval jako hostující profesor na MIT, on, Tan a kolegové z MIT Game Lab vytvořili počítačovou hru, která má ilustrovat, jaký by byl svět, kdyby rychlost světla byla dostatečně pomalá, aby byla v každodenním životě patrná speciální teorie relativity. Ve hře, vydané v roce 2012 a nazvané „A Slower Speed of Light“, hráč ovládá postavu, která sbírá koule podobné plážovým míčům. Pokaždé, když postava shromáždí jeden ze 100 koulí, rychlost světla se zpomalí.

Ve skutečnosti by se rychlost světla nezpomalila tak, jak je tomu ve hře. Rychlost světla ve vakuu se nikdy nemění a je pro každého pozorovatele konstantní. Rychlost světla se však mění v závislosti na materiálech, kterými prochází, ale to nemění účinky speciální teorie relativity ani to, jak je vnímáme, řekl Kortemeyer.

Pokud bychom však byli svědky speciální teorie relativity, všimli bychom si změn barev, času, vzdálenosti a jasu a tým tyto efekty začlenil do hry.

Barevné změny

Když se rychlost lidského pohybu přiblíží rychlosti světla, začne být patrné něco, čemu se říká relativistický Dopplerův jev. Abyste tomu porozuměli, nezapomeňte, že světlo působí jako částice i jako vlna. Jako vlna je charakterizována svou vlnovou délkou nebo vzdáleností od hřebene k hřebeni, která určuje její barvu a frekvenci nebo kolik hřebenů projde za daný čas.

Podobně jako se podle Dopplerova jevu při přiblížení ke zdroji zvuku zvyšuje jeho frekvence neboli výška tónu, jak se hřebeny vln dostávají do vašeho ucha rychleji a rychleji, pohyb směrem ke zdroji světla zkracuje jeho vlnovou délku a posouvá zdánlivá barva světla směrem k modrému a fialovému konci barevného spektra, řekl Kortemeyer. Na druhé straně pohyb od objektu posune jeho zdánlivou barvu směrem k červenému konci spektra. Stručně řečeno, "věc, která se k vám blíží, vypadá modřeji, nebo ta, která se od vás vzdaluje, vypadá červeněji," řekl Kortemeyer.

Změny času a vzdálenosti

Snad jedním z nejznámějších efektů speciální teorie relativity je, že pro člověka pohybujícího se blízko rychlosti světla se čas zpomaluje. V tomto scénáři by člověk pohybující se rychlostí blízkou rychlosti stárnul pomaleji. Tento efekt se nazývá dilatace času.

Ve hře „technicky zažíváte dilataci času, ale aniž byste to měli s čím porovnat, ve skutečnosti to nic neznamená,“řekl Tan. Dilatace času nemusí být během hry patrná, ale na konci hráči uvidí obrazovku, která je informuje, že pro ně uplynulo méně času než u stacionárních hodin, řekl Tan. K dilataci času, stejně jako k ostatním efektům speciální teorie relativity, dochází během hry, protože herní postava se pohybuje blízko rychlosti světla.

Dalším efektem speciální teorie relativity je to, že se zkracují délky objektů pohybujících se blízko rychlosti světla - nebo stacionárních objektů, když kolem nich prolétáte rychlostí blízkou světla. Tomu se říká kontrakce délky. Ale účinek je komplikovaný, řekl Kortemeyer. Objekty přibližující se blízko rychlosti světla mohou zaznamenat kontrakci délky a mohou být kratší, podle měření stacionárního pozorovatele, ale ve skutečnosti by se jeho očím jevily delší kvůli jinému efektu speciální relativity zvanému runtime efekt, řekl Kortemeyer..

Řekněme například, že se k vám blíží kolo. Světlo z přední části kola má kratší vzdálenost k vašim očím než světlo ze zadní části kola. V důsledku toho vidíte přední část motocyklu, jak tomu bylo v nedávné době, a zadní část motocyklu, jak tomu bylo v minulosti, kdy bylo kolo dále. "To celkově dělá kolo delší," řekl Kortemeyer. Někdy může stejný efekt způsobit, že objekty vypadají pokřivené.

Jinými slovy, pokud by rychlost světla byla mnohem nižší, objekty pohybující se blízko této rychlosti by se mohly stacionárním pozorovatelům zdát delší a/nebo deformované.

Změna jasu

Když jdete v dešti, můžete si všimnout, že vpředu vlhnete než vzadu. Když jdete do deště, potkáte více kapek deště, než kdybyste stáli na místě, ale přední část vás chrání záda před těmito kapkami deště navíc. Něco podobného by se stalo, kdybyste se pohybovali rychlostí blízkou rychlosti světla, řekl Kortemeyer.

Je to proto, že světlo se někdy chová jako soubor částic, nazývaných fotony, které jsou jako malé kapičky světla. Jak se pohybujete směrem k objektu v počítačové hře, zdá se, že je jasnější, než když stojíte, protože vcházíte do jeho fotonů. Tomu se říká efekt světlometu.

Pan Tompkins v říši divů

Kortemeyer a Tan nebyli první, kdo si představil svět s nižší rychlostí světla. V roce 1939 vydal fyzik George Gamow obrázkovou knihu nazvanou „Pan Tompkins v říši divů“, ve které hlavní hrdina jede na kole městem se zpomalenou rychlostí světla a zažívá relativistické efekty. Einsteinovi se "taková brožurka opravdu líbila," řekl Kortemeyer.

Co by si velký fyzik mohl myslet o „Pomalší rychlosti světla“? "Zvědavost ho možná přiměla hrát na prvním místě, protože pokud se má věřit historikům, už v 16 letech se ptal, co byste viděli, kdybyste jeli na paprsku světla - což samozřejmě nemůžete ale ve hře můžete dosáhnout téměř rychlosti světla,“řekl Kortemeyer. "Ale pak si myslím, že by jen hrál videohru, dokud by se mu beznadějně nedělalo z pohybu - většina fyziků zůstává hravá."

Světlo je nejrychleji se pohybující věc ve vesmíru. Co by se tedy stalo, kdyby rychlost světla byla mnohem, mnohem pomalejší?

Ve vakuu je rychlost světla asi 186 000 mil za sekundu (300 000 kilometrů za sekundu). Pokud by byl řádově pomalejší, lidé by si toho okamžitě všimli.

Každý hráč může zažít tento hypotetický scénář v počítačové hře, kterou Gerd Kortemeyer, ředitel rozvoje vzdělávání a technologie na ETH Zurich, vědecké, technologické, inženýrské a matematické univerzitě ve Švýcarsku, se svými kolegy vytvořil. Ve hře můžete vidět bizarní efekty změny barev a jasu a dokonce i změny ve vnímané délce objektů, které by byly výsledkem mnohem nižší rychlosti světla.

Lidské pomalé rychlosti

I při naší nejvyšší rychlosti jsou lidé ve srovnání se světlem pomalí.

„Nejrychlejší cesta, kterou kdy člověk cestoval, je asi 0,0037 % rychlosti světla a k dosažení těchto rychlostí musíte být v nějakém vesmírném dopravním prostředku,“řekl Live Science Philip Tan, vědecký pracovník z MIT Game Lab.

Ale provedením myšlenkových experimentů fyzici zjistili, že by se mohly stát neobvyklé věci, kdyby lidé mohli cestovat rychlostí blízkou světla, řekl Kortemeyer, který je také docentem fyziky na Michigan State University. Podle teorie speciální relativity Alberta Einsteina - která vysvětluje, jak rychlost ovlivňuje hmotu, čas a prostor - by se čas zpomalil, objekty bychom měřili jako kratší, když bychom kolem nich prosvištěli, a Dopplerův jev by se stal viditelným pro světlo, mimo jiné změny..

Ke stejným změnám by došlo, kdyby místo toho, aby lidé zrychlili, světlo zpomalilo. V obou případech bychom se pohybovali téměř rychlostí světla.

Nižší rychlost světla

Zatímco Kortemeyer pracoval jako hostující profesor na MIT, on, Tan a kolegové z MIT Game Lab vytvořili počítačovou hru, která má ilustrovat, jaký by byl svět, kdyby rychlost světla byla dostatečně pomalá, aby byla v každodenním životě patrná speciální teorie relativity. Ve hře, vydané v roce 2012 a nazvané „A Slower Speed of Light“, hráč ovládá postavu, která sbírá koule podobné plážovým míčům. Pokaždé, když postava shromáždí jeden ze 100 koulí, rychlost světla se zpomalí.

Ve skutečnosti by se rychlost světla nezpomalila tak, jak je tomu ve hře. Rychlost světla ve vakuu se nikdy nemění a je pro každého pozorovatele konstantní. Rychlost světla se však mění v závislosti na materiálech, kterými prochází, ale to nemění účinky speciální teorie relativity ani to, jak je vnímáme, řekl Kortemeyer.

Pokud bychom však byli svědky speciální teorie relativity, všimli bychom si změn barev, času, vzdálenosti a jasu a tým tyto efekty začlenil do hry.

Barevné změny

Když se rychlost lidského pohybu přiblíží rychlosti světla, začne být patrné něco, čemu se říká relativistický Dopplerův jev. Abyste tomu porozuměli, nezapomeňte, že světlo působí jako částice i jako vlna. Jako vlna je charakterizována svou vlnovou délkou nebo vzdáleností od hřebene k hřebeni, která určuje její barvu a frekvenci nebo kolik hřebenů projde za daný čas.

Podobně jako se podle Dopplerova jevu při přiblížení ke zdroji zvuku zvyšuje jeho frekvence neboli výška tónu, jak se hřebeny vln dostávají do vašeho ucha rychleji a rychleji, pohyb směrem ke zdroji světla zkracuje jeho vlnovou délku a posouvá zdánlivá barva světla směrem k modrému a fialovému konci barevného spektra, řekl Kortemeyer. Na druhé straně pohyb od objektu posune jeho zdánlivou barvu směrem k červenému konci spektra. Stručně řečeno, "věc, která se k vám blíží, vypadá modřeji, nebo ta, která se od vás vzdaluje, vypadá červeněji," řekl Kortemeyer.

Změny času a vzdálenosti

Snad jedním z nejznámějších efektů speciální teorie relativity je, že pro člověka pohybujícího se blízko rychlosti světla se čas zpomaluje. V tomto scénáři by člověk pohybující se rychlostí blízkou rychlosti stárnul pomaleji. Tento efekt se nazývá dilatace času.

Ve hře „technicky zažíváte dilataci času, ale aniž byste to měli s čím porovnat, ve skutečnosti to nic neznamená,“řekl Tan. Dilatace času nemusí být během hry patrná, ale na konci hráči uvidí obrazovku, která je informuje, že pro ně uplynulo méně času než u stacionárních hodin, řekl Tan. K dilataci času, stejně jako k ostatním efektům speciální teorie relativity, dochází během hry, protože herní postava se pohybuje blízko rychlosti světla.

Dalším efektem speciální teorie relativity je to, že se zkracují délky objektů pohybujících se blízko rychlosti světla - nebo stacionárních objektů, když kolem nich prolétáte rychlostí blízkou světla. Tomu se říká kontrakce délky. Ale účinek je komplikovaný, řekl Kortemeyer. Objekty přibližující se blízko rychlosti světla mohou zaznamenat kontrakci délky a mohou být kratší, podle měření stacionárního pozorovatele, ale ve skutečnosti by se jeho očím jevily delší kvůli jinému efektu speciální relativity zvanému runtime efekt, řekl Kortemeyer..

Řekněme například, že se k vám blíží kolo. Světlo z přední části kola má kratší vzdálenost k vašim očím než světlo ze zadní části kola. V důsledku toho vidíte přední část motocyklu, jak tomu bylo v nedávné době, a zadní část motocyklu, jak tomu bylo v minulosti, kdy bylo kolo dále. "To celkově dělá kolo delší," řekl Kortemeyer. Někdy může stejný efekt způsobit, že objekty vypadají pokřivené.

Jinými slovy, pokud by rychlost světla byla mnohem nižší, objekty pohybující se blízko této rychlosti by se mohly stacionárním pozorovatelům zdát delší a/nebo deformované.

Změna jasu

Když jdete v dešti, můžete si všimnout, že vpředu vlhnete než vzadu. Když jdete do deště, potkáte více kapek deště, než kdybyste stáli na místě, ale přední část vás chrání záda před těmito kapkami deště navíc. Něco podobného by se stalo, kdybyste se pohybovali rychlostí blízkou rychlosti světla, řekl Kortemeyer.

Je to proto, že světlo se někdy chová jako soubor částic, nazývaných fotony, které jsou jako malé kapičky světla. Jak se pohybujete směrem k objektu v počítačové hře, zdá se, že je jasnější, než když stojíte, protože vcházíte do jeho fotonů. Tomu se říká efekt světlometu.

Pan Tompkins v říši divů

Kortemeyer a Tan nebyli první, kdo si představil svět s nižší rychlostí světla. V roce 1939 vydal fyzik George Gamow obrázkovou knihu nazvanou „Pan Tompkins v říši divů“, ve které hlavní hrdina jede na kole městem se zpomalenou rychlostí světla a zažívá relativistické efekty. Einsteinovi se "taková brožurka opravdu líbila," řekl Kortemeyer.

Co by si velký fyzik mohl myslet o „Pomalší rychlosti světla“? "Zvědavost ho možná přiměla hrát na prvním místě, protože pokud se má věřit historikům, už v 16 letech se ptal, co byste viděli, kdybyste jeli na paprsku světla - což samozřejmě nemůžete ale ve hře můžete dosáhnout téměř rychlosti světla,“řekl Kortemeyer. "Ale pak si myslím, že by jen hrál videohru, dokud by se mu beznadějně nedělalo z pohybu - většina fyziků zůstává hravá."