Фото скорость света: Скорость света – кратко, фото и видео

Скорость света – кратко, фото и видео

Главная » Силы и частицы

Силы и частицы

Автор Анималов В.С. На чтение 3 мин Опубликовано Обновлено

Содержание:

Ограничение скорости на большинстве автострад от 90 до 110 километров. Хотя в вакууме космического пространства нет дорожных указателей, но и там есть ограничение скорости — это 1080000000 километров в час.

Самая большая скорость в природе

Это самая большая скорость света в природе. Ученые обычно приводят скорость света в километрах в секунду — 300 000 километров в секунду. Свет состоит из фотонов. Именно они могут летать с такой сумасшедшей скоростью.

Своеобразные частицы – фотоны

Своеобразные частицы – фотоны

Ученые называют фотоны частицами. Но это очень своеобразные частицы. У них нет массы покоя, то есть, в обычном смысле у них нет веса. Трудно себе представить что – то такое реальное, что было бы чистой энергией и не содержало бы ни крупицы вещества. Фотоны и есть такая реальность. Интересно сравнить предельную скорость фотонов с теми скоростями, которые мы привыкли считать большими.

Космический корабль, летящий со скоростью света, для стороннего наблюдателя не имел бы линейных размеров. Возьмем, например, ракету «Пионер», построенную для полетов за пределами Солнечной системы. Так вот, покидая пределы Солнечной системы, «Пионер» имел скорость 60 километров в секунду. Неплохо! Расстояние от Нью-Йорка до Сан-Франциско он мог бы покрыть за полторы минуты. Но в сравнении со скоростью фотона в 300 000 километров в секунду, скорость «Пионера» выглядит просто черепашьей. Или посмотрим, с какой скоростью перемещается в пространстве Солнце.

Зато время, что вы читаете это предложение, Солнце, Земля и прочие восемь планет нашей Солнечной системы несутся вокруг Млечного Пути, как карусельные лошадки, со скоростью 230 километров в секунду (при этом сами-то мы совершенно не замечаем, что летим с такой невероятной скоростью). Но и эта огромная скорость очень мала по сравнению со скоростью света и составляет около одного ее процента.

Скорость света и предметы

Если разогнать обычный предмет до около световой скорости, с ним начнут происходить необыкновенные приключения. При достижении телом таких скоростей наблюдатель отметит изменение линейных размеров и массы предмета. Даже время начнет меняться. Космический корабль, летящий со скоростью 90 процентов скорости света, уменьшится в размерах приблизительно наполовину. При увеличении скорости он будет уменьшаться все сильнее и сильнее, пока при достижении скорости света он совершенно не потеряет свои линейные размеры.

Скорость света и предметы

Астронавты на борту корабля будут воспринимать себя совершенно не изменившимися, корабль для них останется – таким же, каким он был до старта. Однако взглянув в иллюминатор, они увидят расплющенное пространство. При скорости, равной 90 процентам скорости света, сам космический корабль и все, что находится на его борту, увеличится в массе в три раза. Опять – таки на борту никто из пассажиров этого не заметит.

С увеличением скорости будет расти и масса, пока при скорости света масса не станет бесконечно большой. Ученые знают, что это реально, потому что при разгоне частиц в ускорителях до около световых скоростей их масса стремительно увеличивается.

Скорость света и время

Не менее странные явления происходят при этом и со временем. Если бы наблюдатели со стороны могли посмотреть на бортовые часы, они с удивлением обнаружили бы, что время замедлилось. Для пассажиров корабля никаких изменений в течение времени не произойдет. При достижении скорости света часы корабля для постороннего наблюдателя просто остановятся.

 

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться с друзьями

Оцените автора

( 1 оценка, среднее 1 из 5 )

тахионы, способные обогнать фотон, 8 картинок и текст 136218 Слова «нельзя», «невозможно», «предел» вызывают у человека ещё больший

shutok. ru » Картинки » Быстрее, чем скорость света: тахионы, способные обогнать фотон, 8 картинок и текст

На главную

  1. Слова «нельзя», «невозможно», «предел» вызывают у человека ещё больший азарт: что значит, нельзя двигаться быстрее скорости света? И хотя мы не знаем даже, как можно достичь пусть и околосветовых скоростей, мы всё равно уже начинаем мечтать о том, как двигаться быстрее скорости света, или хотя бы найти того, кому под силу обогнать фотон.
  2. Впервые идея о том, что может быть частица, способная двигаться быстрее скорости света в вакууме, рассматривалась немецким физиком-теоретиком Зоммерфельдом в 1904 году. В 1939 году математическую модель описания подобных частиц предложил американский физик Вигнер, и только в 1962 году Джеральд Фейнберг, учёный из Колумбийского университета, предложил термин «тахион». Также данная концепция рассматривалась в 1923 году советским учёным Львом Яковлевичем Штрумом. Именно Лев Яковлевич Штрум разработал данную концепцию гипотетических частиц, имеющих сверхсветовую скорость, не используя, конечно, придуманный позже термин «тахион».
  3. Что же такое тахионы?

    Это гипотетические субатомные частицы, которые способны двигаться быстрее скорости света. Согласно Теории относительности Эйнштейна, чем быстрее скорость объекта, тем медленнее идёт время. При движении в пространстве с околосветовыми скоростями время будет замедляться, а на скорости света оно остановится вообще. Но как же тогда будет идти время для того, кто сможет обогнать свет? Теоретически, мы никогда не сможем познакомиться с тахионами, потому что они всегда будут в будущем. Однако некоторые исследователи считают, что именно в тахионах можно найти разгадку путешествий во времени.

    Однако в квантовой теории много разных моментов, которые трудно укладываются в голове. Согласно концепции о тахионах, они «живут» в странном мире, где всё движется быстрее света. Тахионы способны излучаться, поглощаться и переносить энергию, а если они её теряют, то движутся быстрее – это противоречит здравому смыслу.Ведь чтобы бежать быстрее, нам понадобится затратить больше энергии! А тут наоборот! И это ещё не все странности: потерявший полностью всю энергию, тахион движется с бесконечной скоростью. Приобретая энергию, тахионы начинают «тормозить», и процесс их «торможения» будет до тех пор, пока они не сбросят скорость до скорости света.

    Энергию тахион будет терять, когда он будет двигаться сквозь вещество. В этом моменте все логично: куда проще идти по суше, чем под водой, к примеру. Но почему же он, теряя энергию, ускоряется? Здесь не всё так просто. При движении сквозь вещество тахионы сталкиваются с другими частицами, а при ускорении столкновения происходят всё чаще, удары их друг об друга становятся сильнее, и, по идее, эти удары должны вызвать дальнейшую потерю энергии и дальнейшее ускорение, то есть частицы сами уже ещё сильнее своими ударами расталкивают тахионы, как бы разгоняя их. То есть, тахион потратил энергию, чтобы ворваться в вещество, а дальше частицы этого вещества «пинают» его, как футбольный мяч, перекидывая от одной частицы к другой и так до бесконечности.

    Джеральд Фейнберг.

  4. Звучит всё это невероятно и интересно, но никто никогда не видел тахион в лаборатории или в космосе. Джеральд Фейнберг предлагал изучать лазерный луч до его включения. Ведь если тахионы существуют, то луч должен появиться раньше, чем лазер будет включен.

    В начале статьи упоминалось, что именно при помощи тахионов могут быть возможны путешествия во времени. В научной фантастике тахионы используются для отправки сообщений в прошлое (вспомним хотя бы «Звёздный путь», где нередко тахионы упоминаются, когда речь заходит о времени). Однако путешествия во времени часто ставят под сомнения хотя бы потому, что нарушается причинно-следственная связь.

  5. Есть мнение, что тахионы, возможно, существовали в момент Большого взрыва, нарушая причинность, но теперь мы их больше никогда не найдём и не узнаем о них ничего, так как они уже исполнили свой долг – именно благодаря ним родилась наша Вселенная, какую мы знаем.

     Какую роль они сыграли в процессе Большого взрыва?

    Теория инфляционной (расширяющейся) Вселенной утверждает, что она возникла как крошечный пузырек пространства-времени, переживший сверхбыстрый период расширения (инфляции). Изначально был лишь ложный вакуум. Но присутствие тахиона дестабилизировало вакуум, и образовались крошечные пузырьки. Внутри одного из этих пузырьков инфляционное поле оказалось в состоянии истинного вакуума. Этот пузырек начал стремительно раздуваться, пока не превратился в нашу Вселенную. Получается, что тахионы представляют собой причудливое квантовое состояние, в котором объекты движутся быстрее света и, быть может, даже нарушается причинность. Но тахионы давно исчезли, дав при этом, возможно, жизнь самой Вселенной.

  6. Теоретически тахионы дестабилизируют «вакуум», т. е. самое низкоэнергетическое состояние системы. Если в системе присутствуют тахионы, значит, она находится в состоянии «ложного вакуума», а следовательно, нестабильна и будет разрушаться до состояния истинного вакуума.
  7. Объясняя понятие ложного вакуума, учёные предлагают представить плотину, которая удерживает воду в озере. Это и есть ложный вакуум. Хотя плотина и кажется надежной, существует состояние с еще более низкой энергией. И если в плотине появляется трещина, вода начинает стремительно вытекать из озера и стекать на уровень моря — тогда-то система и достигает состояния истинного вакуума.
  8. Точно так же считается, что Вселенная до Большого взрыва существовала в состоянии ложного вакуума, где были тахионы. Но их присутствие означало, что это не самое низкоэнергетическое состояние системы, а потому система нестабильна. Затем в ткани пространства-времени появилась крошечная трещина, представляющая истинный вакуум. Трещина начала увеличиваться, появился пузырь. Вне пузыря тахионы по-прежнему существовали, но внутри их уже не было. С ростом пузыря появилась та Вселенная, которую мы знаем, — Вселенная без тахионов. Это и был Большой взрыв.

    Может быть, тахионы всё ещё существуют за границей нашей Вселенной. Если они и есть, то, судя по всему, явно не у нас, поэтому возвращаемся к началу: даже если в нашей Вселенной они есть, они в будущем, и мы не можем их обнаружить, а если они уже сыграли для нас свою роль, то придётся признать, что всё-таки фотон так и останется на первом месте по званию самой быстрой частицы во Вселенной! Ну, по крайней мере, пока.

Картинки, Источник

Предыдущая публикацияСледующая публикация

Эта камера фиксирует скорость света

Технологии

Ученые Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института создали камеру, которая может регистрировать скорость света, делая снимок менее чем за две триллионных доли секунды.

Ребекка Гринфилд

Эта статья из архива нашего партнера.

Ученые Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института создали камеру, способную измерять скорость света и делать снимок менее чем за две триллионных секунды. Используя несколько камер, датчиков, импульсный источник света и зеркала, исследователи создают видеоролики с замедленным движением света, проходящего через объекты и жидкости. Они называют эту технику фемтофотографией. «Мы создали виртуальную камеру для замедленной съемки, с помощью которой мы можем видеть фотоны или световые частицы в космосе», — сказал доцент Рамеш Раскар в видеоинтервью. «Фотоны путешествуют примерно в миллион раз, фотоны путешествуют в миллион раз быстрее, чем пули. Таким образом, наша камера может видеть фотоны или световые пули, путешествующие в космосе».

Проект начался как попытка создать камеру, которая заглядывает за углы, сказал Раскар The New York Times Джону Маркоффу. То, что началось как попытка зафиксировать и вычислить путь отраженного света, превратилось в настоящую фемтофотографию. Медиа-лаборатория Массачусетского технологического института объясняет, как это работает:

Лазерный импульс длительностью менее одной триллионной секунды используется в качестве вспышка и свет, возвращающийся со сцены, собираются камерой со скоростью, эквивалентной примерно 1 триллиону кадров в секунду. Однако из-за очень короткого времени выдержки (примерно одна триллионная доля секунды) и узкого поля зрения камеры видео снимается в течение нескольких минут путем многократной и периодической выборки.

Захват частиц с такими скоростями с «достаточной яркостью» был бы невозможен при прямой записи света, объясняют исследователи в своем тезисе. Поэтому в этой технике используется сложное приспособление, использующее камеры и зеркала для создания замедленных фильмов, отслеживающих движение света по сцене, как показано в следующей демонстрации.

Конечный продукт точно отображает то, как выглядит свет при прохождении через различные объекты. Здесь у нас есть еще одно видео этой техники, которая захватывает лазерные импульсы со скоростью 1 триллион кадров в секунду, когда свет проходит через помидор.

Раскар и его коллеги считают, что не только выглядит круто, но и может оказаться полезным в медицине, а также в коммерческой фотографии, где фотографы всегда стараются подобрать правильное освещение. Это также имеет повседневные последствия, объяснил Раскар Маркоффу. «Представьте, что это будет у вас в телефоне лет через 10», — сказал он. «Вы сможете пойти в свой супермаркет и сказать, созрели ли ваши фрукты».

Эта статья из архива нашего партнера Провод .

Вот как выглядит скорость света в замедленной съемке

Свет движется со скоростью 186 000 миль в секунду (300 миллионов метров в секунду) и, как полагают, устанавливает непревзойденный предел скорости во Вселенной. Но как на самом деле выглядит скорость света?

Это может показаться нелепым вопросом, но оптические исследователи из Калифорнийского технологического института недавно создали самую быструю в мире камеру, чтобы найти ответ. В новом видео, размещенном на YouTube-канале The Slow Mo Guys, исследователи Калифорнийского технологического института продемонстрировали возможности своей камеры, сняв лазерный луч, проходящий через бутылку с молоком, со скоростью около 100 миллиардов кадров в секунду. (Для сравнения, большинство фильмов снимают с частотой 24 кадра в секунду.) [18 величайших неразгаданных тайн физики]

На отснятом материале фотоны отчетливо проносятся сквозь молоко голубым пятном, когда лазер движется по экрану слева направо. Молекулы молока помогали рассеивать фотоны в лазерном луче подобно тому, как облака космической пыли рассеивают свет от невидимых иначе звезд. По словам Пэн Вана, аспиранта Калифорнийского технологического института, который продемонстрировал камеру в новом видео, свет проходит через бутылку примерно за 2000 пикосекунд, или 2 миллиардных доли секунды.

Удивительно, но 100 миллиардов кадров в секунду — это лишь малая часть того, что способна зафиксировать камера Калифорнийского технологического института. Камера, известная как T-CUP, была впервые описана в октябрьской статье 2018 года в журнале Light: Science and Applications (открывается в новой вкладке) и, как сообщается, способна фотографировать свет со скоростью 10 триллионов кадров в секунду. Исследователи разработали T-CUP специально для съемки ультракоротких лазерных импульсов с невероятной детализацией — другими словами, для захвата скорости света.

В то время как камера на вашем телефоне делает двухмерные фотографии, T-CUP — это тип линейной камеры, которая очень быстро записывает изображения в одном измерении. В отличие от предшествующих полосовых камер, которые создают составные изображения света, записывая различные горизонтальные срезы лазера в течение нескольких лазерных импульсов, T-CUP может отображать весь лазерный импульс в одном кадре. Он делает это, направляя лазерный луч одновременно на две разные камеры, а затем используя компьютерную программу для объединения двух изображений.

Еще более примечательно то, что вскоре исследователи смогут превзойти мощность T-CUP с камерой, способной записывать 1 квадриллион кадров в секунду, по словам Лихонга Вана, профессора Калифорнийского технологического института и одного из изобретателей камеры. Камеры с такой скоростью могут однажды попасть в медицинские исследования, сказал Ван The Slow Mo Guys в последующем видео. Это позволит исследователям отображать живые ткани человека (включая мозг) с беспрецедентной детализацией. Мы бы посоветовали вам следить за новыми обновлениями, но вы, вероятно, все равно не достаточно быстры, чтобы их увидеть.