Hvor hurtigt kan noget egentlig bevæge sig i rummet?
De kloge hoveder siger, at lysets hastighed er den øvre grænse for al bevægelse. Men er det nu også det? Vores læser Henrik Krogen hopper i hvert fald ikke på den forklaring.
Derfor har han skrevet ind til Videnskab.dk og præsenteret sine argumenter for, at det må være muligt at få et rumskib til at flyve hurtigere end lysets hastighed.
Hans argumenter lyder sådan her:
»Så vidt jeg ved, er der ingen luftmodstand i rummet. Så hvis man bare bliver ved med at tilføre energi, må rumskibet da blive ved med at accelerere ubegrænset. Hvorfor kan man så ikke flyve hurtigere end lyset?« skriver Henrik i sin mail til Spørg Videnskaben.
Da vi ikke selv kan besvare spørgsmålet og komme med gode modargumenter, har vi med lynets hast sendt det videre til professor i astronomi ved Aarhus Universitet, Jørgen Christensen-Dalsgaard. Han må kunne stå på mål for videnskaben og samtidig fortælle Henrik, hvorfor hans argumenter ikke helt holder.
Til at begynde med får vi dog et svar i den lidt tungere ende.
»Ingenting kan bevæge sig hurtigere end lyset. Det siger Einsteins specielle relativitetsteori jo,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard og fortsætter med at forklare, hvordan teorien efterhånden er blevet eftervist så mange gange i videnskabelige forsøg, at man må gå ud fra, at dens forudsigelser holder.
Vil kræve uendeligt meget energi
Når vi beder professoren om et lidt mere letforståeligt svar, får vi heldigvis uddybet, hvad han snakker om.
\ Fakta
Einsteins specielle relativitetsteori er en generelt accepteret fysisk teori, som Einstein formulerede i 1905, omkring forholdet mellem rum og tid. Teorien er den mest præcise model for at beregne hastighed generelt og i særdeleshed tæt på lysets hastighed. Teorien er ’speciel’, idet den kun gælder i det omfang, at bøjningen af rumtid på grund af tyngdekraft er minimal. I andre tilfælde gælder Einsteins generelle relativitetsteori, som fysikeren formulerede i 1915.
Einsteins specielle relativitetsteori siger nemlig, at det vil kræve uendelig meget energi at accelerere en partikel - eller et rumskib, om du vil - op til lysets hastighed.
Problemet er, at jo hurtigere et objekt bevæger sig, des tungere bliver det, og jo tungere et objekt bliver, des mere kraft skal der til for at få det op i højere fart.
Omkring lysets hastighed skal der altså en ordentlig omgang brændstof til, før rumskibet flyver hurtigere.
»Det er essensen i teorien. Man skal bruge mere og mere energi for at øge farten. Når man kommer op i nærheden af lysets hastighed, skal man bruge uendelig meget energi for at kunne accelerere yderligere, og derfor er det umuligt. At lys kan flyve med lysets hastighed skyldes, at lyspartikler ikke har nogen masse. Uden masse kræver det ingen energi at accelerere dem, og derfor kan de komme op på den maksimalt opnåelige hastighed,« forklarer Jørgen Christensen-Dalgaard.
Ingen energiprocesser er effektive nok
Vi må altså skyde en hvid pil efter at kunne flyve af sted med lysets hastighed, og ifølge Jørgen Christensen-Dalsgaard kan vi ikke en gang komme op på halvdelen af den hastighed.
Det skyldes ene og alene ligevægtsforholdet mellem masse og energi.
Bevægelsesenergien af et objekt er defineret som en halv gange massen af objektet gange objektets hastighed ganget med sig selv.
Det ser sådan her ud på formel: E=½mv2
For at komme op på halvdelen af lysets hastighed skal man ifølge Jørgen Christensen-Dalsgaards hurtige hovedregninger have et rumskib, hvor man kan omdanne en ottendedel af rumskibets masse til ren bevægelsesenergi.
\ Fakta
I den tunge ende af den teoretiske fysik findes partikler, som forskere kalder tachyoner. Tachyoner er teoretiske partikler, som konstant bevæger sig hurtigere end lysets hastighed. Partiklerne vil kræve uendelig meget energi, hvis de skulle bremses ned til lysets hastighed, og så længe de bevæger sig hurtigere end lyset, kan vi ikke opfange dem med eksperimenter, da instrumenter ikke vil kunne registrere dem.
Den slags rumskibe findes ikke, og de kommer formentlig ikke til at eksistere lige foreløbig.
»I dag kender vi slet ikke til processer, som har så effektiv en energiomdannelse. End ikke kerneprocesser. Det skulle da lige være, hvis man kunne få brint og antibrint til at kombinere. Så ville man have 100 procents energiomdannelse af massen, men det er stadig science fiction at spekulere i de baner,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard.
42.000 år til nærmeste stjerne
Lyset hastighed er altså umulig, og det samme er halvdelen af hastigheden også.
Ifølge Jørgen Christensen-Dalsgaard vil det endda være meget svært blot at nå op på 1/100-del af lysets hastighed.
Rumsonden New Horizon er det hurtigste objekt, som mennesker nogensinde har skabt. Det flyver med omkring 1/10.000-del af lysets hastighed, og hurtigere kommer vi nok ikke med nutidens kemiske raketter, hvor accelerationen sker ved at brænde brændstof af i bunden af raketten og skyde det af sted modsat bevægelsesretningen.
Så hvis Henrik har en drøm om at komme til den nærmeste stjerne (Proxima Centauri), kan vi oplyse, at den befinder sig 4,2 lysår væk, og at det derfor vil tage omkring 42.000 år med vores nuværende teknologi at komme derud.
»Før vi bliver klogere på ormehuller eller noget i den retning, skal vi ikke gøre os forventninger om at komme ud til den nærmeste stjerne inden for en menneskealder. Man kan jo desværre ikke lave om på fysikkens love,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard.
Vi håber, at Henrik fik det svar, han søgte. Vi kvitterer i hvert fald for spørgsmålet og sender med lysets hastighed en T-shirt i hans retning som tak for den gode undren.
Vi takker også Jørgen Christensen-Dalsgaard for det udførlige svar.
Har du et spørgsmål, som du mangler videnskabeligt svar på, kan du altid sende det ind til os på sv@videnskab.dk.
