Lorentz-tényező
A Lorentz-tényező az a tényező, amellyel az idő, a hosszúság és a tömeg változik a fénysebességhez közeli sebességgel (relativisztikus sebességgel) mozgó tárgyak esetében.
Az egyenlet a következő:
γ = 1 1 - ( v c ) 2 {\displaystyle \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-({\frac {v}{c}})^{2}}}}}
ahol v a tárgy sebessége, c pedig a fénysebesség. A (v/c) mennyiséget gyakran β-vel jelölik. (béta), és így a fenti egyenlet átírható:
Klasszikus relativitáselmélet
A klasszikus relativitáselmélet szerint, ha egy labdát 50 mérföld/órás sebességgel dobsz el, miközben 5 mérföld/órás sebességgel futsz, a labda 55 mérföld/órás sebességgel repül. Természetesen a labda még mindig 50 mérföld/órás sebességgel távolodik tőled, tehát ha valaki megkérdezné tőled, akkor azt látnád, hogy a labda 50 mérföld/órás sebességgel halad. Eközben Rory barátod látta, hogy te történetesen 5 mérföld/órás sebességgel futsz. Ő azt mondaná, hogy a labda 55 mérföld/órás sebességgel haladt. Mindkettőtöknek igaza van, csak történetesen együtt haladtatok a labdával.
A fény sebessége, c, 670,616,629 mph. Tehát ha egy autóban ülsz, amely a fénysebesség felével halad (0,5c), és bekapcsolod a fényszórókat, a fény 1 c-vel távolodik tőled... vagy 1,5 c-vel? Végül is c az c, bármi is legyen. A következő részben elmagyarázzuk, hogy miért nem c - 0,5c.
Időtágulás
Amikor az óra mozgásban van, egy apró γ-vel lassabban ketyeg, mint a többi. . A híres ikerparadoxon azt mondja, hogy ha két iker van, és az iker A a Földön marad, míg az iker B néhány évig c közelében utazik, akkor amikor az iker B visszatér a Földre, sok évvel fiatalabb lesz, mint az iker A (mert kevesebb időt tapasztalt). Például, ha B ikertestvér 20 évesen távozott, és 10 évig 0,9c-vel utazott, akkor amikor visszatér a Földre, B ikertestvér 30 éves lenne (20 év + 10 év), A ikertestvér pedig majdnem 43 éves:
20 + ( 10 ∗ 1 1 1 - . 9 2 ) = 42.9416 {\displaystyle 20+(10*{\frac {1}{\sqrt {1-.9^{2}}}})=42.9416}
Twin B egyáltalán nem venné észre, hogy az idő lelassult. Számára, ha kinézne az ablakon, úgy tűnne, mintha az univerzum elmozdulna mellette, és ezért lassabb lenne (ne feledjük, számára ő nyugalomban van). Az idő tehát relatív.
Hosszúság összehúzódás
A dolgok a mozgás irányában rövidülnek, amikor relativisztikus sebességgel haladnak. Az iker B utazása során valami furcsát vesz észre a világegyetemben. Észrevette, hogy az rövidebb lett (összehúzódott a mozgása irányában). És a tényező, amivel a dolgok rövidebbek lesznek, γ {\displaystyle \gamma}. .
Relativisztikus tömeg
A relativisztikus tömeg is növekszik. Ez megnehezíti a tolást. Tehát mire eléri a 0,9999c-t, már nagyon nagy erőre van szüksége ahhoz, hogy gyorsabban haladjon. Ez lehetetlenné teszi, hogy bármi elérje a fénysebességet.
Mégis, ha egy kicsit lassabban haladsz, mondjuk a fénysebesség 90%-ával, a tömeged csak 2,3-szorosára nő. Tehát, bár lehetetlen elérni a fénysebességet, mégis lehetséges, hogy megközelítsük azt - már ha van elég üzemanyagunk.
Kérdések és válaszok
K: Mi a Lorentz-tényező?
V: A Lorentz-együttható az az együttható, amellyel az idő, a hosszúság és a tömeg változik relativisztikus sebességgel (a fénysebességhez közel) egy mozgó objektum esetében.
K: Kinek a nevét viseli?
V: A Lorentz-tényezőt Hendrik Lorentz holland fizikusról nevezték el.
K: Melyik egyenlet írja le a Lorentz-tényezőt?
V: A Lorentz-tényező egyenlete a következő: gamma = 1/(sqrt(1-(v/c)^2)), ahol v az objektum sebessége és c a fénysebesség.
K: Mit jelent a (v/c) ebben az egyenletben?
V: Ebben az egyenletben a (v/c) a béta értéket, azaz a tárgy sebessége és a fénysebesség közötti kapcsolatot jelenti.
K: Hogyan írható át ez az egyenlet?
V: Ezt az egyenletet átírhatjuk gamma = 1/(sqrt(1-béta^2)).