آیا جسمی ساخته‌ایم که بتواند با سرعت 1% سرعت نور حرکت کند؟

آیا جسمی ساخته‌ایم که بتواند با سرعت 1% سرعت نور حرکت کند؟

در حالی که 1 درصد از هر چیزی زیاد به نظر نمی رسد، نور با سرعت ۳۰۰٬۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه بسیار سریع است و می تواند در کمتر از یک ثانیه از زمین به ماه برسد. در واقع، این سریعترین چیزی است که وجود دارد، و یک قانون جهان این است که هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند.

نور می تواند در کمتر از یک چشم به هم زدن از لس آنجلس تا نیویورک رد شود. با سرعت 1% نور، رسیدن از لس آنجلس به نیویورک کمی بیش از یک ثانیه طول می کشد. این بیش از 10000 برابر سریعتر از یک جت تجاری است.

سریع ترین چیزهایی که تا کنون ساخته شده است

گلوله ها می توانند 4200 کیلومتر در ساعت حرکت کنند که بیش از سه برابر سرعت صوت است.

سریعترین هواپیما، هواپیمای جت X3 ناسا با حداکثر سرعت 11200 کیلومتر در ساعت است. این قابل توجه به نظر می رسد، اما هنوز هم فقط 0.001٪ سرعت نور است. سریع ترین اشیاء ساخته شده توسط انسان فضاپیماها هستند. آنها از موشک برای رهایی از گرانش زمین استفاده می کنند که سرعت آن به 40000 کیلومتر در ساعت می رسد.

فضاپیمایی که سریعترین حرکت را دارد کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا است. پس از پرتاب از زمین در سال 2018، از جو سوزان خورشید عبور کرد و از گرانش خورشید برای رسیدن به سرعت 535000 کیلومتر در ساعت استفاده کرد. این سرعت کورکورانه است – اما تنها 0.05٪ سرعت نور است.

چرا حتی 1% سرعت نور سخت است چه چیزی بشریت را از رسیدن به 1% سرعت نور باز می دارد؟

در یک کلام انرژی. هر جسمی که در حال حرکت است به دلیل حرکتش انرژی دارد. فیزیکدانان به این انرژی جنبشی می گویند. برای اینکه سریعتر حرکت کنید، باید انرژی جنبشی را افزایش دهید. مشکل این است که برای افزایش سرعت انرژی جنبشی زیادی لازم است. برای اینکه چیزی دو برابر سریعتر پیش برود، چهار برابر انرژی می خواهد. برای اینکه کاری سه برابر سریعتر پیش برود، نه برابر انرژی نیاز دارد و غیره. به عنوان مثال، برای رسیدن به یک نوجوان با وزن 50 کیلوگرم تا 1 درصد سرعت نور، 200 تریلیون ژول (اندازه گیری انرژی) هزینه خواهد داشت. این تقریباً همان مقدار انرژی است که 2 میلیون نفر در ایالات متحده در روز از آن استفاده می کنند.

چقدر سریع می توانیم برویم؟

ممکن است چیزی به 1% سرعت نور برسد، اما صرفاً مقدار زیادی انرژی نیاز دارد. آیا انسان ها می توانند کاری کنند که حتی سریعتر پیش برود؟ آره! اما مهندسان باید راه‌های جدیدی برای حرکت دادن اشیا در فضا بیابند.

همه موشک‌ها، حتی موشک‌های جدید شیک مورد استفاده اسپیس‌ایکس و بلو اوریجین، سوخت موشکی می‌سوزانند که تفاوت چندانی با بنزین خودرو ندارد. مشکل این است که سوختن سوخت بسیار ناکارآمد است.

روش های دیگر برای هل دادن فضاپیما شامل استفاده از نیروهای الکتریکی یا مغناطیسی است. همجوشی هسته‌ای، فرآیندی که خورشید را نیرو می‌دهد، بسیار کارآمدتر از سوخت شیمیایی است. دانشمندان در حال تحقیق در مورد بسیاری از راه‌های دیگر برای سریع رفتن هستند – حتی درایوهای چرخشی، سفری سریع‌تر از نور که توسط Star Trek رایج شده است. یکی از راه‌های امیدوارکننده برای حرکت سریع چیزی استفاده از بادبان خورشیدی است. اینها ورقه های پلاستیکی بزرگ و نازکی هستند که به یک فضاپیما متصل شده و طوری طراحی شده اند که نور خورشید بتواند مانند باد در یک بادبان معمولی به آنها فشار بیاورد. تعداد کمی از فضاپیماها از بادبان های خورشیدی استفاده کرده اند تا نشان دهند که کار می کنند، و دانشمندان فکر می کنند که بادبان خورشیدی می تواند فضاپیما را تا 10 درصد سرعت نور پیش ببرد. یک روز، زمانی که بشریت به کسری کوچک از سرعت نور محدود نمی شود، ممکن است به ستاره ها سفر کنیم