Seuraa 
Viestejä45973

Olen ymmärtänyt, että valon nopeutta ei voi ylittää. Miten sitten pyörivän rautaputken dilemma? Tässä dilemassa kuvitellaan ensi alkuun joku "putki", joka pyörii keskipisteensä ympäri avaruudessa. Mitä kauemmas putken keskipisteestä mennään sitä lujemmin putki viipottaa menemään. Jos sitten putken pituutta kasvatetaan ja kasvatetaan, eikö jossain vaiheessa loogisesti seuraisi tilanne, jossa osa putkesta saavuttaisi ja jopa ylittäisi valon nopeuden? Tämä on tietysti käytännössä mahdotonta monestakin syystä, mutta jos sivuutetaan putken massan kasvu ja siihen liittyvä energian tarve, jota tarvittaisiin putken liikuttamiseen, niin eikö valon nopeus tulisi ylitettyä? Aika ymmärtääkseni jollain tavalla hidastuu suurissa nopeuksissa. Voisiko tämä vaikutttaa putkeen, voisiko sen taipua ikään kuin spiraalin muotoiseksi. Olisi hauska kuulla mitä fiksummat asiasta sanovat. Olen itse perushumanisti, joka on vasta viime kuukausina kiinnostunut - kiitos Valtaojan ja Brian Greenin - luonnon tieteistä, joten jos joku osaa SELKOKIELELLÄ vastata niin olisin kiitollinen ja pääsisin tästäkin dilemmasta eteenpäin.

Sivut

Kommentit (45)

Vaari
Seuraa 
Viestejä3331

Sanot ettei koetilannetta voi toteuttaa, mutta että jos se toteutettaisiin, niin valonnopeus ylittyisi.

Miten se eroaa siitä jos minä sanon ettei valonnopeutta voi ylittää, mutta jos se ylitettäisiin, niin tulisi todisteuksi että se on ylitettävissä?

Vanhalla foorumilla on muistaakseni jossain keskustelua tästä.

"Jos sanon olevani väärässä siinä että Jumala on olemassa, väitän samalla Jumalan olevan väärässä, mitä hän taas ei voi olla. Olen siis oikeassa m.o.t." (LivingHeart)

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Neutroni
Seuraa 
Viestejä33538
jatpark
Olen ymmärtänyt, että valon nopeutta ei voi ylittää. Miten sitten pyörivän rautaputken dilemma? Tässä dilemassa kuvitellaan ensi alkuun joku "putki", joka pyörii keskipisteensä ympäri avaruudessa. Mitä kauemmas putken keskipisteestä mennään sitä lujemmin putki viipottaa menemään.



Valon nopeutta lähestyttäessä kappaleen kiihdyttämiseen tarvittava voima kasvaa rajatta. Tuosta seuraa, että tuon pyörivän systeemin kulmanopeuden kasvattamiseen tarvittava momentti kasvaa rajatta. Homma ei siis onnistu. Ulkokehän atomeja ei saa millään voimalla (ja vääntömomentilla) valon nopeuteen.


Tämä on tietysti käytännössä mahdotonta monestakin syystä, mutta jos sivuutetaan putken massan kasvu ja siihen liittyvä energian tarve, jota tarvittaisiin putken liikuttamiseen, niin eikö valon nopeus tulisi ylitettyä?



Tämä kysymys on muotoa, "oletetaan, että luonnonlait eivät ole voimassa, mitä luonnonlakien mukaan tapahtuisi, jos...". Tietysti voidaan ajatuskokeena luoda teoreettinen maailma, jonka luonnonlait eivät aiheuta mitään suurinta mahdollista nopeutta. Mitä sellaisessa maailmassa tapahtuu, pitää laskea annettujen oletusten avulla. Sellaisella maailmalla ei vain ole yhtymäkohtia meidän fyysiseen todellisuuteemme. Siitä mitä tuossa teoreettisessa maailmassa tapahtuu ei voida päätellä mitään luonnon tapahtumista.


Aika ymmärtääkseni jollain tavalla hidastuu suurissa nopeuksissa. Voisiko tämä vaikutttaa putkeen, voisiko sen taipua ikään kuin spiraalin muotoiseksi.



Vaikea sanoa ilman perusteellista laskemista. Voi olla, että Lorentzin muunnoksista ja yleiseen suhteellisuusteoriaan kuuluvista avaruuden kaareutumisilmiöistä seuraisi se, että joku havaitsija näkisi palkin kaareutuvan.

joten jos joku osaa SELKOKIELELLÄ vastata niin olisin kiitollinen ja pääsisin tästäkin dilemmasta eteenpäin.

Suhteellisuusteoriasta voi valitettavasti sanoa aika vähän selkokielellä. Monet ovat yrittäneet, mutta yleensä sepustukset ovat johtaneet ihmisiä yhä enemmän harhaan.

jatpark

Tämä on tietysti käytännössä mahdotonta monestakin syystä, mutta jos sivuutetaan putken massan kasvu ja siihen liittyvä energian tarve, jota tarvittaisiin putken liikuttamiseen, niin eikö valon nopeus tulisi ylitettyä? Aika ymmärtääkseni jollain tavalla hidastuu suurissa nopeuksissa. Voisiko tämä vaikutttaa putkeen, voisiko sen taipua ikään kuin spiraalin muotoiseksi. Olisi hauska kuulla mitä fiksummat asiasta sanovat.

http://www2.corepower.com:8080/~relfaq/rigid_disk.html

Paul M
Seuraa 
Viestejä8643

Riittävän kaukaa tarkkailtaessa havaitaan valon nopeuden ylittyvän. Esimerkiksi tämä meidän kaikkeutemme laajenee koko ajan 15-kertaisella valonnopeudella, eli absoluuttista kokoa tulee joka sekunti lisää tuolla vauhdilla. Meidän systeemissä sisällä olevien havaitsijoiden suhteen laajeneminen rajoittuu valon nopeuteen.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

jatpark
mutta jos sivuutetaan putken massan kasvu ja siihen liittyvä energian tarve, jota tarvittaisiin putken liikuttamiseen, niin eikö valon nopeus tulisi ylitettyä?.

Jos unohdetaan ilmanvastus ja tehonsiirtolaitteiden kitkat ja muut häviöt, eikö LADAllakin voisi ylittää äänennopeuden?

jatpark
Olen ymmärtänyt, että valon nopeutta ei voi ylittää. Miten sitten pyörivän rautaputken dilemma? Tässä dilemassa kuvitellaan ensi alkuun joku "putki", joka pyörii keskipisteensä ympäri avaruudessa. Mitä kauemmas putken keskipisteestä mennään sitä lujemmin putki viipottaa menemään. Jos sitten putken pituutta kasvatetaan ja kasvatetaan, eikö jossain vaiheessa loogisesti seuraisi tilanne, jossa osa putkesta saavuttaisi ja jopa ylittäisi valon nopeuden?

Ei, koska absoluuttisen jäykkää kappaletta ei ole. Kun alkaisit pyörittää vaikkapa valominuutin pituista rautaputkeasi keskeltä, niin rautaputki taipuu ja voima välittyy jollain valonnopeutta pienemmällä nopeudella putken päihin, ja putki alkaa muistuttaa kierteisgalaksin haaroja.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8643

Eivätkö galaksit kierrä ikäänkuin väärinpäin? Haarojen päät edellä?

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

jatpark
Olen ymmärtänyt, että valon nopeutta ei voi ylittää.

Harmillisen usein suhteellisuusteorian populaarisoinneissa käytetään juuri tuon kaltaisia sanamuotoja: sanotaan että mikään ei voi ylittää valonnopeutta. Oikeasti valonnopeuteen liittyvä rajoite on kuuluu niin, että informaatio ei voi siirtyä paikasta toiseen ylivalonnopeudella.

Oikeasti valonnopeuden ylittäminen ei ole mahdotonta. Laboratorio-olosuhteissa sitä on useaan otteeseen tehtykin; valonnopeuden ylittäminen onnistuu esimerkiksi kvanttifysikaalisella tunneloitumisella tai mittaamalla valopulssin ryhmänopeus oikein valitussa väliaineessa. Toisaalta taas valonnopeuden ylittämiseen ei tarvita edes laboratorio-olosuhteita. Kotioloissa valonnopeuden voi ylittää vaikkapa heilauttamalla sormea kynttilän edessä. Sormen varjo liikkuu esimerkiksi Kuun pinnan yli ylivalonnopeutta.

Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan, kuten jo aiemmin sanoin, vain informaation siirtyminen ylivalonnopeutta on mahdotonta. Mikään edellisistä keinoista ei siirrä informaatiota paikasta toiseen, eikä siksi riko fysiikan lakeja, vaikka niissä 'jokin' liikkuukin nopeammin kuin valo.

En kuitenkaan yritä sanoa, että sinun esittelemässäsi skenaariossa valon nopeuden ylittäminen olisi mahdollista; ei se ole. Halusin vain tarkentaa tuota korvaani särähtänyttä lausetta.

Voisiko joku selventää, mitä tämä "informaatio" tarkalleen on, mitä ei voi yli valonnopeudella siirtää? Kattaako se esimerksiksi varjokuvat; varjo-dino ei voi haukata kuuta yli valonnopeudella vaikka varjon nopeus voisikin ylittää valonnopeuden?

Tuohon metalliputkeen vielä. Jos meillä olisi se pitkä tanko jossakin tilassa jossa ei olisi kitkaa. Sitten siihen putken toiseen päähän lisättäisiin rakettimoottori jossa olisi valtava säiliö (tai sitten se "ionitykki" , mitä käsittääkseni käytetään tälläkin hetkellä jossakin lähes loputtomiin kiihdyttävässä avaruusaluksessa). Niin kysymys: Kohdistaisiko tämä moottori siellä tangon päässä lainkaan voimaa tähän tankoon? + Jos kohdistaisi niin eikö tämä voima pikku hiljaa kiihdyttäisi koko ajan tankoa --> valonnopeus? Näin siis teoriassa. Kertokaapaas missä kohtaa kusee.

Pahoittelen kirjoitusvirheitä.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
de Selby
Tuleepi kuni spiraaligalaksi koko putkesta vaikka ompi täydellisen jäykkää einestä...

Enpä ihan äkkiä uskoisi tuohon. Erikoinen suhteellisuusteoria pitäisi riittää tuohon tarkasteluun, koska energioiden ei tarvitse tuossa olettaa niin suureksi, että energian aiheuttama gravitaatioefekti alkaisi merkittävästi vaikuttaa. Jos pitää jotain sen perusteella sanoa, niin pitäisi olla helppo rakentaa tuosta pyörivälle koordinaatistolle joka pisteelle tarvittavat lorenz-muunnokset.

Tässä sanallisesti kuvattuna pari päätelmää.

1. Lähtökohtana voidaan pitää sitä, että symmetriasyistä erikoisessa suhteellisuusteoriassa nopeus toistensa suhteen nähdään samana.

2. Origosta katsottuna millään pisteellä ei ole nopeutta säteen suuntaan, mutta kehän suunnassa on. Liikkuva kohde näkee matkan kutistuvan liikkeen suunnassa, joten se näkee myös kehän pienempänä, kuin origossa oleva havaitsija.

3. Myös aika hidastuu liikkuvalla kohteella. (ja koska se origossa oleva havaitsija on se, joka ei vaihda inertiaalikoordinaatistoa, niin sitä voidaan helpommin pitää refenssikoordinaatistona) siksi eri koordinaatistoissa eri matkat, mutta sama nopeus ei ole ristiriidassa.

Tästä voisi päätellä, että halkaisijan ja kehän suhde ei ole pii, katsottuna sieltä liikkuvasta koordinaatistosta. Tämän perusteella myös arvelen, että ei tarvita minkäälaista spiraalia.

Muistelisin, että täsmällisemminkin laskettuna sylinterikoordinaatistossa koordinaatistomuunnoksen tekevä metrinen perustensori tulee sellaiseksi, että aikakomponentille ja kulmakomponentille tulee sellaiset kertoimet, että ne kumoavat toisensa sopivasti.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33538
sound
Tuohon metalliputkeen vielä. Jos meillä olisi se pitkä tanko jossakin tilassa jossa ei olisi kitkaa. Sitten siihen putken toiseen päähän lisättäisiin rakettimoottori jossa olisi valtava säiliö (tai sitten se "ionitykki" , mitä käsittääkseni käytetään tälläkin hetkellä jossakin lähes loputtomiin kiihdyttävässä avaruusaluksessa). Niin kysymys: Kohdistaisiko tämä moottori siellä tangon päässä lainkaan voimaa tähän tankoon?



Aikaanaan kyllä, kun pitkittäinen aalto olisi kulkenut läpi tangon. Metalleissa pitkittäisen iskuaallon nopeus on muistaakseni luokkaa tuhansia metrejä sekunnissa.


+ Jos kohdistaisi niin eikö tämä voima pikku hiljaa kiihdyttäisi koko ajan tankoa --> valonnopeus? Näin siis teoriassa. Kertokaapaas missä kohtaa kusee.

Siinä, että kiihtyvyys alkaa hidastua, kun kappaleen nopeus lähenee valon nopeutta. Klassisen mekaniikan F=ma ei päde relativistisille kappaleille. Valon nopeuden saavuttamiseen tarvitaan äärettömän pitkä aika ja äärettömästi energiaa - toisin sanoen äärettömän epäfysikaaliset alkuehdot.

Janne Mikola
jatpark
Olen ymmärtänyt, että valon nopeutta ei voi ylittää.



Kotioloissa valonnopeuden voi ylittää vaikkapa heilauttamalla sormea kynttilän edessä. Sormen varjo liikkuu esimerkiksi Kuun pinnan yli ylivalonnopeutta.

Mutta kun tuo ei ole totta. Sovitaan ensin vaikka, että valolla kestää minuutti kuuhun. Kun siirrät sormesi kynttilän eteen, niin kuuhun ilmestyy varjo vasta minuutin kuluttua.

Toinen tähän liittyvä väärinkäsitys voidaan esittää helpoiten seuraavasti: Seistään pitkään seinän edessä taskulampulla sitä osoittaen. Kun lamppua heilautetaan sivulle, niin ääripisteessä (lampun lähestyessä seinän suuntaa) valopisteen nopeus seinällä ylittää valon nopeuden. Mikä tässä mättää?

Oletetaan, että keila osoittaa kilometrin päähän. Kun lamppua siirretään hieman hetkellä t, niin piste onkin kahden kilometrin päässä hetkellä t+h. Vitsi on kuitenkin se ilmeinen tosiseikka, että valo lähtee lampusta kohti etäisempää pistettä vasta kun lamppu osoittaa siihen, eli piste on kahden kilometrin päässä vasta kun valo on kulkenut kyseisen kahden kilometrin matkan. Siispä helposti seuraa, että pisteen nopeus on enintään (2 km - 1 km)/(Sqrt(d^2+(2 km)^2)/c), missä d on lampun etäisyys seinästä. Tämä on aina alle valonnopeuden c, tosin luonnollisesti lähestyy sitä, kun lamppua käännetään etäämmäs.

Tämä äskeinen tapaus on täysin ekvivalentti tuossa edellä esitettyyn "sormen varjo"-tapaukseen. Näissä väittämissä on aina sama virhe: unohdetaan, että valo ei taivu kohti uutta kohdetta kesken matkansa.

Neutroni
sound
Tuohon metalliputkeen vielä. Jos meillä olisi se pitkä tanko jossakin tilassa jossa ei olisi kitkaa. Sitten siihen putken toiseen päähän lisättäisiin rakettimoottori jossa olisi valtava säiliö (tai sitten se "ionitykki" , mitä käsittääkseni käytetään tälläkin hetkellä jossakin lähes loputtomiin kiihdyttävässä avaruusaluksessa). Niin kysymys: Kohdistaisiko tämä moottori siellä tangon päässä lainkaan voimaa tähän tankoon?



Aikaanaan kyllä, kun pitkittäinen aalto olisi kulkenut läpi tangon. Metalleissa pitkittäisen iskuaallon nopeus on muistaakseni luokkaa tuhansia metrejä sekunnissa.


+ Jos kohdistaisi niin eikö tämä voima pikku hiljaa kiihdyttäisi koko ajan tankoa --> valonnopeus? Näin siis teoriassa. Kertokaapaas missä kohtaa kusee.



Siinä, että kiihtyvyys alkaa hidastua, kun kappaleen nopeus lähenee valon nopeutta. Klassisen mekaniikan F=ma ei päde relativistisille kappaleille. Valon nopeuden saavuttamiseen tarvitaan äärettömän pitkä aika ja äärettömästi energiaa - toisin sanoen äärettömän epäfysikaaliset alkuehdot.

Hehe. En pysty kiistämään sanomisiasi, mutta tiedätkö mikä tässä on hauskaa. Se, että jottei valonnopeutta ylitettäisi fysiikanlait muuttuvat. Tai en tiedä muuttuvatko, mutta tälläisen käsityksen sain.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
wark
Janne Mikola

Kotioloissa valonnopeuden voi ylittää vaikkapa heilauttamalla sormea kynttilän edessä. Sormen varjo liikkuu esimerkiksi Kuun pinnan yli ylivalonnopeutta.




Mutta kun tuo ei ole totta. Sovitaan ensin vaikka, että valolla kestää minuutti kuuhun. Kun siirrät sormesi kynttilän eteen, niin kuuhun ilmestyy varjo vasta minuutin kuluttua.



On se vaan totta. Ei se haittaa, vaikka se varjo ylittää kuun yli valon nopeudella vasta minuutin kuluttua. Ylittää kuitenkin.

sound

Hehe. En pysty kiistämään sanomisiasi, mutta tiedätkö mikä tässä on hauskaa. Se, että jottei valonnopeutta ylitettäisi fysiikanlait muuttuvat. Tai en tiedä muuttuvatko, mutta tälläisen käsityksen sain.

Käsitys täytyy sitten olla väärä. Ei fysiikan lait muutu. Jätetään vain se Newtonin mekaniikka omaan rauhaan. Pitää kirjoittaa vastaava yhtälö nelivektoreilla, kun ollaan kovissa nopeuksissa.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33538
sound

Hehe. En pysty kiistämään sanomisiasi, mutta tiedätkö mikä tässä on hauskaa. Se, että jottei valonnopeutta ylitettäisi fysiikanlait muuttuvat. Tai en tiedä muuttuvatko, mutta tälläisen käsityksen sain.

No, täsmennän asiaa. Todellisuudessa luonnonlait ovat mitä ovat. Niitä ei ole kirjoitettuna missään kirjoissa eikä kansissa, vaan ne pitää päätellä siitä mitä pystytään havaitsemaan.

Fysiikan teoriat ovat matemaattisia malleja, jotka pyrkivät kuvaamaan havaittuja luonnonlakeja. Kaikilla teorioilla on tietty pätevyysalue, esimerkiksi klassinen mekaniikka toimii valon nopeuteen verrattuna pienillä nopeuksilla. Kaikki mekaaniset laitteet rakennetaan klassisen fysiikan pohjalta, joten teoria on omalla alueellaan erittäin hyvin luonnonlakeja kuvaava. Mutta suurilla nopeuksilla tilanne muuttuu, maailma ei enää käyttäydy klassisen mekaniikan ennusteiden mukaisesti.

Kun klassinen mekaniikka kehitettiin, ei ollut tietoa suurten nopeuksien ilmiöistä. Itse asiassa 1800-luvun lopulla oli tilanne, jolloin klassinen mekaniikka ja sähkömagnetismi olivat kehittyneet liki huippuunsa ja varteenotettavatkin piirit ennustivat fysiikaan olevan kuoleva tieteenala. Kun muutama vähäpätöinen anomalia olisi selvitetty, luonnonlait tunnettaisiin täydellisesti. Loppu olisi enää matematiikkaa ja laskentamenetelmien kehittämistä. Kunnes sitten havaittiin joukko uusia klassiseen malliin sopimattomia luonnonilmiöitä, esimerkiksi mustan kappaleen säteilyspektri, valosähköinen ilmiö, valon nopeuden riippumattomuus maan ratanopeuden suunnasta. Piti laatia uusia teorioita kuvaamaan havaittua maailmaa. Syntyi kvanttimekaniikka kuvaamaan mikromaailmaa ja suhteellisuusteoria suuria energioita ja gravitaatiokenttiä.

Tietenkään luonnonlait eivät tuolloin muuttuneet: valon nopeus ei ole suurin mahdollinen nopeus koska suhteellisuusteoria sanoo niin. Suhteellisuusteoria väittää tuollaista, koska sellainen ilmiö seuraa havaituista tosiasioista. Suhteellisuusteoriakaan ei ole täydellinen totuus luonnonlaeista. Toistaiseksi ei ole pystytty havaitsemaan mitään, mikä rikkoisi teorian ennusteita, mutta painovoimaa kuvaava yleinen suhteellisuusteoria antaa "älyttömiä" ennusteita tietyissä tilanteissa. Tuollainen "älytön" ennuste on esimerkiksi aineen äärettömän suuri tiheys, singulariteetti, mustan aukon keskuksessa. On enemmän kuin odotettavaa, että sellaisissa oloissa odottaa uusia ennestään tuntemattomia lainalaisuuksia.

de Selby
Seuraa 
Viestejä1231
bosoni
de Selby
Tuleepi kuni spiraaligalaksi koko putkesta vaikka ompi täydellisen jäykkää einestä...



Enpä ihan äkkiä uskoisi tuohon...

Kiitän valaisevasta artikkelista.

Olen ilahtunut siitä, ettei ihmiskäden, materiatutkimuksen, insinööritaidon ja arkkitehtuurin suurinta tulevaa saavutusta, äärettömän pitkää ja äärettömän jäykkää terästankoa, jota Antiikin seitsemän ihmettäkin nöyrästi kumartavat, tarvitse heti alkuunsa mutkalle vääntää.

Gravity sucks.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat