We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Okay, die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um die Sonne beträgt 30 km/s[1], die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne um das Zentrum der Milchstraße beträgt ~200 km/s[2], die Rotationsgeschwindigkeit der Milchstraße beträgt 828.000 km/h [3] dh 230000 m/s. Da die Lichtgeschwindigkeit 300000000 m/s beträgt, bewegen wir uns also in noch größerem Maßstab (größer als Cluster) bereits schneller als die Lichtgeschwindigkeit? Oder liege ich total falsch?
Kurze Antwort
- NEIN.
Lange Antwort -
Die Erde "wackelt" auf ihrer Polachse. Diese Bewegung ist nicht relevant (IMO) für die Berechnungen, die erforderlich sind, um aus dem interstellaren Raum zur Erde zurückzukehren, da es sich um eine "in situ" -Bewegung handelt, aber sie existiert.
Die Erde dreht sich um ihre Achse. Für diese Berechnungen verwenden wir den Äquator mit einem Umfang von ca. 25.000 km. Eine Erdumdrehung beträgt ca. 24 Stunden. Auch dies ist eine "in situ"-Bewegung, die für die Raumfahrt nicht relevant ist, aber zu unserem "stationären Stuhl"-Modell 25000/24 = 1041,7 MPH . beiträgt
Einmal im Jahr umkreist die Erde die Sonne. Der Umfang der Erdumlaufbahn beträgt ca. 607,6 Millionen Meilen {oder 940 Millionen Kilometer}. Ein Jahr ist ca. 365 Tage 365 Tage X 24 = 8760 Stunden 607.600.000/8760 = 69.360,73 MPH
Bisher haben wir im Wesentlichen 3 Bewegungsrichtungen {Wobble, Spin and Orbit} und eine kombinierte Geschwindigkeit von 1041,70 + 69,360,73 = 70,402,43 MPH für eine Person, die auf einem Stuhl am Äquator sitzt.
Die Sonne {und damit das Sonnensystem} bewegt sich auf das Sternbild Herkules zu, nämlich auf den Stern Lambda Herculis mit 12 Meilen pro Sekunde {oder 20 Kilometer pro Sekunde}, der 43.200 MPH . beträgt
Das Sonnensystem bewegt sich auch nach oben, um 90 Grad zur Ebene der Milchstraße, mit 7,4 Meilen pro Sekunde oder 15.624 MPH. Aber wir verlassen die Galaxie tatsächlich, jetzt etwa 50 Lichtjahre, und bewegen uns auf 250 Lichtjahre hinaus, bevor sie sich umkehrt. Details zur Mechanik werden im folgenden Link erklärt. Wir überquerten auch die galaktische Ebene vor 2 Millionen Jahren.
Das Sonnensystem umkreist die Galaxie mit einer "geschätzten" Geschwindigkeit von 124 Meilen pro Sekunde {oder 200 Kilometer pro Sekunde}, was 446.400 MPH entspricht. Wie diese Zahl berechnet wurde, finden Sie unter dem folgenden Link. So bewegt sich unser "Sessel-Astronaut" jetzt durch 6 verschiedene Richtungen und eine kombinierte Geschwindigkeit von ungefähr 574.585 MPH
69.361 MPH Spin und Orbit 43.200 MPH in Richtung Lambda Herculis
15.624 MPH Senkrecht zur galaktischen Ebene 446.400 MPH umkreist das galaktische Zentrum {oder die galaktische Spinrate} 574,585 MPH oder 256862.478 m/s Geschwindigkeit der Erde in unserer GalaxieLicht = Geschwindigkeit = 3*10^8 m/s Also das Verhältnis = 256862.478 / 3*10^8 = 0,00085620826
Kurze Antwort: Nein.
Wenn Sie eine Geschwindigkeit erwähnen, müssen Sie angeben, zu welcher Geschwindigkeit Sie die Geschwindigkeit messen. Wenn ein Verkehrsschild Höchstgeschwindigkeit 50 km/h anzeigt, bedeutet dies relativ zur Erdoberfläche. Bei der Messung der Geschwindigkeit im Weltraum gibt es keinen solchen offensichtlichen Bezugsrahmen. Die Relativitätstheorie erlaubt es nicht, dass sich Objekte relativ zueinander mit Geschwindigkeiten über der Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen.
Bei Objekten innerhalb der Galaxie dominiert die Kraft der Galaxie ihre Bewegung. Wir befinden uns in einer Galaxie im Orbit, aber unsere Geschwindigkeit liegt relativ zu jedem anderen Teil der Galaxie weit unter der Lichtgeschwindigkeit.
Bei größeren Entfernungen dominiert die Hubble-Strömung die Bewegung: Ferne Galaxien entfernen sich von uns. Die weiter entfernten Galaxien entfernen sich schneller von uns. Galaxien mit mehr als etwa 4 Milliarden Parsec (oder 13 Milliarden Lichtjahren) würden sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit entfernen. Dies bricht die Relativitätstheorie nicht, da die Raumzeit zwischen ihnen und uns gedehnt wird. Objekte können sich nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen, aber wenn sich die Raumzeit zwischen Objekten ausdehnt, können sie sich je nach Standpunkt scheinbar schneller als Licht bewegen.
Keine dieser Antworten sollte als Widerspruch zur obigen kurzen Antwort aufgefasst werden.
Nein, bewegen wir uns relativ zu einem Objekt in unserem Bezugssystem nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit durch den Raum.
Du liegst völlig falsch, aber es ist eine gute Frage. Leonard Susskind verwendet tatsächlich so etwas wie das Szenario, auf das Sie sich beziehen, um zu demonstrieren, wie Geschwindigkeiten hinzugefügt werden, wenn Dinge wie die spezielle Relativitätstheorie (die sich ein wenig von dem unterscheidet, worüber Sie sprechen, aber für diese Diskussion ähnlich genug ist) Besorgnis, Sorge. Hier sind einige Links zur Mathematik hinter dem Hinzufügen von Geschwindigkeiten in der speziellen Relativitätstheorie (auch hier nicht technisch, worüber Sie sprechen, aber ähnlich genug).
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/velocity.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Relativ/einvel.html
Nichts in Ihrem Bezugssystem (stellen Sie sich vor, Sie wären ein Beobachter, für den sich die Sonne an der äußersten Grenze der Lichtgeschwindigkeit bewegt) kann sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit (in einem Vakuum) bewegen. Viele Leute können die Folgen davon sehr gut beschreiben (gut genug, um tatsächlich sichergestellt zu haben, dass es sowieso eine solide Theorie ist), aber ich glaube, niemand weiß es genau Warum die Lichtgeschwindigkeit wirkt wie eine kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung.
EDIT: Hier der Susskind-Vortrag: https://www.youtube.com/watch?v=qfTJP7Soto4
Wenn wir schneller als das Licht reisen könnten.
Angenommen, wir entwickeln eine Technologie, die uns mit über Lichtgeschwindigkeit in den interstellaren Raum schleudern kann. Nehmen wir nun an, unser Raumschiff ist mit einer solchen Technologie ausgestattet und eine Gruppe unerschrockener Astronauten wird beispielsweise in Richtung der etwa 2 Millionen Lichtjahre entfernten Andromeda-Galaxie geschickt. Da die Astronauten schneller als das Licht reisen und die Andromeda auf uns zukommt, wäre die relative Geschwindigkeit die Summe der Geschwindigkeit unseres Raumschiffs und der Andromeda-Galaxie. Meine Frage ist also, würden diese Astronauten sehen, wie sich die Andromeda-Galaxie um ihr Zentrum dreht, aber langsam, aber sehend, wie sich die Arme kräuseln und drehen? Wäre die Szene so, wie wenn Sie die "Schnellvorlauf"-Taste Ihres Videorecorders/DVD/Blu-Ray drücken?
Klingt dieses Szenario überhaupt logisch? Vielen Dank!
#2 ColoHank
#3 zawijava
auch wenn du schneller als die Lichtgeschwindigkeit gehst
Angenommen, Sie sitzen auf einer Bank auf dem Jahrmarkt und beobachten die Leute, die ihre Fahrten auf einem sich drehenden Karussell genießen. Wenn Sie von der Bank aufstehen und auf das Karussell zulaufen, würde es aussehen, als würde es sich schneller drehen? Würde es noch schneller erscheinen, wenn Sie stattdessen darauf zulaufen würden? Die Antwort auf beide Fragen wäre nein.
#4 PeterR280
#5 Rudra
Danke für Ihre Antwort. Ich ging davon aus, dass wir es "irgendwie" schaffen, schneller als das Licht zu reisen, und stellte mir vor, dass wir eine Technologie beherrschen, die uns helfen würde, schneller als das Licht zu sein.
ColoHank: Sie sind ein Szenario und die Antwort darauf bleibt wahr, wenn wir über Entfernungen auf der Erde sprechen. Das Gehen/Laufen in Richtung des "Merry-Go-Round" hat keinen beobachtbaren Einfluss auf unser Sehvermögen. Ich spreche jedoch von den riesigen Entfernungen im Universum, wie zum Beispiel der Entfernung zwischen der Erde und der Andromeda-Galaxie, die etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Die Informationen reisen auf uns zu und was wäre, wenn sie mit größerer Geschwindigkeit bei uns ankommen, dh sie erreichen uns vor der üblichen Zeit, genau wie ein Film, der tatsächlich eine Reihe von mehreren Bildern ist, die Sie im Schnellvorlauf anzeigen. Ein weiteres Beispiel dafür wäre so etwas wie ein Zeitrafferfilm, der den ganzen Tag in wenigen Sekunden Filmmaterial komprimiert.
#6 Shawnhar
#7 ianfromoz
Ich war schon immer fasziniert von dieser Art von Fragen zur Lichtgeschwindigkeit, ich habe mich gefragt, Shawn könntest du ein wenig mehr darüber sagen, was du gesagt hast, "mehr Masse als das gesamte Universum zu haben"?
Ich weiß, dass ein Objekt schneller reist, je schwerer es wird, aber wenn es bei C oder höher reist, warum sollte das Gewicht des Objekts so hoch sein?
#8 PeterR280
#9 ColoHank
ColoHank: Sie sind ein Szenario und die Antwort darauf bleibt wahr, wenn wir über Entfernungen auf der Erde sprechen. Das Gehen/Laufen in Richtung des "Merry-Go-Round" hat keinen beobachtbaren Einfluss auf unser Sehvermögen. Ich spreche jedoch von den riesigen Entfernungen im Universum, wie zum Beispiel der Entfernung zwischen der Erde und der Andromeda-Galaxie, die etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Die Informationen reisen auf uns zu und was wäre, wenn sie mit größerer Geschwindigkeit bei uns ankommen, dh sie erreichen uns vor der üblichen Zeit, genau wie ein Film, der tatsächlich eine Reihe von mehreren Bildern ist, die Sie im Schnelldurchlauf vorspulen. Ein weiteres Beispiel dafür wäre so etwas wie ein Zeitrafferfilm, der den ganzen Tag in wenigen Sekunden Filmmaterial komprimiert.
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist konstant und endlich und nicht additiv. Es spielt keine Rolle, ob ein hypothetischer Beobachter denkt, er reist mit Schrittgeschwindigkeit oder fast mit Lichtgeschwindigkeit relativ zu einem anderen Objekt (z. B. der Milchstraße) auf ein entferntes Ziel zu, die von diesem Ziel emittierten Photonen würden sein Auge immer erreichen bei keine höhere Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit. Wenn also das Ziel des Beobachters die Andromeda-Galaxie wäre, würde sich seine Wahrnehmung ihrer Rotation nicht mit Änderungen seiner scheinbaren oder angenommenen Geschwindigkeit ändern.
Die Analogie eines Films, der beschleunigt wird, um Zeitraffer zu erzeugen, ist nicht zutreffend. Auch hier ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant und endlich und kann nicht beschleunigt werden. Außer in der Vorstellung gibt es kein c + 1 oder Xc.
Wir sind alle gleich unbedeutend.
Sich schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen
Die Requisiten verstehe ich, aber ich würde den Impulsantrieb und vor allem den Hyperwarpantrieb lieben.
Kann ich bei Best Buy einen abholen?
ja und gute musikauswahl
Ich hätte nie gedacht, dass ich dieses Lied jemals unfreiwillig hören würde
Es ist wie im Film Heavy Metal. Im Weltraum reisen und zum Prog-Rock jammen. Ich liebe rosa Floyd.
Wirklich eine der besten Rockbands der Ära. Ich verwende Rock allgemein.
Vielleicht gibt es in unserer Galaxie kein anderes Leben, aber auf keinen Fall gibt es nirgendwo im Universum ein anderes Leben.
Es gibt auch keine Möglichkeit, dass es in unserer Galaxie kein Leben gibt, Hunderte Milliarden Sterne und das Kepler-Teleskop haben bereits Hunderte von erdähnlichen Planeten gefunden, wahrscheinlich gibt es überall in unserer Galaxie Leben life
Das ist, als ob Sie eine Ameise wären, die auf einer Insel mitten im Central Park lebt und sagt: „Vielleicht gibt es kein anderes Leben in New York City, aber auf keinen Fall gibt es auf der Welt kein anderes Leben!“
„Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder wir sind allein im Universum oder wir sind es nicht. Beide sind gleichermaßen erschreckend.“
Fermi könnte dieser Meinung nicht zustimmen.
Einer meiner Lieblings-Mindfucks ist, darüber nachzudenken, warum das Universum überhaupt existiert.
wir können So'ne Art verstehen, wie wir entstanden sind, so unwahrscheinlich es auch gewesen sein mag, aber warum in einem Meer des Nichts das Universum entstanden ist.
Wer ist der Schöpfer und wer hat den Schöpfer erschaffen? Warum? Was ist außerhalb des Universums? Was war vor dem Urknall? was wird existieren, nachdem es weg ist?
Wenn sich das Universum schneller als Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, widerspricht das nicht unseren aktuellen physikalischen Gesetzen?
Es ist der Raum, der sich schneller als Licht ausdehnt, keine physischen Objekte.
Diese ursprüngliche Frage ärgerte mich jahrelang, und ich ärgerte die Leute, die fragten, wie sich die Galaxien und Sterne und der Mist schneller als Licht ausdehnen könnten. Dann gab ein netter Physiker eine ziemlich verständliche Erklärung, dass es Platz das dehnt sich aus, und das Material im Der Raum bewegt sich nicht wirklich – er verglich es mit Rosinen im Teig, und Sie backen den Teig zu Brot. Die Rosinen wandern beim Backen und Aufgehen nicht über den Teig, der Teig dehnt sich aus, die Rosinen enden weiter auseinander, ohne sich im Raum ➾wegt' zu haben. Es gibt auch ein Problem zwischen 'Lokalität' und ɺstronomischen Entfernungen'.
Er erklärte auch, dass die Rotverschiebung nicht von der Tatsache herrühre, dass sich Galaxien ➾wegen,' sondern von der Tatsache, dass sich der Raum, durch den sich das Licht ausdehnte, seine Wellenlänge vergrößerte.
Bedeutet das, dass Photonen Raum besetzen?
Erstens ist es falsch / irreführend zu sagen, dass sich das "Universum schneller als Lichtgeschwindigkeit ausdehnt". Die Expansion ist nicht durch eine Geschwindigkeit gekennzeichnet, sondern eher durch eine Geschwindigkeit – etwa 72 km/s/Mpc. Das bedeutet, dass sich Objekte mit jedem Megaparsec, den wir von uns entfernen, im Durchschnitt 72 km/s schneller von uns entfernen.
Wie auch immer, irgendwann gibt es eine Entfernung, über die sich Objekte scheinbar schneller als die Lichtgeschwindigkeit von uns entfernen. Aber was schneller als Licht ist, ist nicht (die Geschwindigkeit, mit der sich Objekte durch den Raum bewegen), was nicht erlaubt wäre, sondern (die Geschwindigkeit, mit der sich die Entfernung, die wir zu diesen Objekten messen) ändert, was erlaubt ist.
Tatsächlich kann die kosmologische Theorie (in erster Ordnung) allein durch die allgemeine Relativitätstheorie beschrieben werden, so dass es unmöglich ist, die Relativitätsgesetze in ihrem Kontext zu verletzen.
Virtuelle schneller-als-Licht-Bewegung
Guten Tag. Ich habe gerade einen Online-Artikel auf der Website “Earth” der BBC gelesen, in dem es darum geht, warum die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann. Der Artikel erwähnt, dass beobachtet wurde, dass sich sehr weit entfernte Galaxien mit Geschwindigkeiten voneinander entfernen, von denen angenommen wird, dass sie schneller als das Licht sind. Ist das richtig? Wenn ja, wie kann etwas, das sich angeblich schneller als Licht bewegt, in irgendeiner Weise beobachtet werden? Und da nach der Speziellen Relativitätstheorie nichts mit Masse auch nur Lichtgeschwindigkeit erreichen kann, wie ist es dann möglich, dass Galaxien, die natürlich aus massehaltigen Körpern bestehen, eine solche Geschwindigkeit erreichen? Eine letzte Frage, wenn ich darf, betrifft die bekannte Geschwindigkeit. In einigen meiner alten Wissenschaftsbücher wird die Lichtgeschwindigkeit mit 186.272 Meilen pro Sekunde angegeben. Aber nach neueren Internetinformationen aus Quellen wie der NASA sehe ich, dass die Geschwindigkeit jetzt mit 186.282,397 Meilen pro Sekunde angegeben wird. Wurde die frühere Geschwindigkeit irgendwie falsch berechnet oder waren meine Bücher einfach falsch? Vielen Dank für die Bereitstellung dieser Plattform und vielen Dank für Ihre Zeit.
Grüße,
Joe Ruby
Antworten:
Ich glaube, was Sie beschreiben, ist die “Superluminal-Bewegung”, die ein Effekt ist, der bei einigen Objekten beobachtet wird, die Gasstrahlen aussenden, die sich mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Wenn man diese Jets über einen ausreichend langen Zeitraum beobachtet, kann es so aussehen, als seien sie mit Geschwindigkeiten über der Lichtgeschwindigkeit geflogen, aber dies ist nur eine Illusion. In Bezug auf Änderungen unseres Verständnisses des genauen Wertes für die Lichtgeschwindigkeit im Laufe der Zeit sind mir seit den 1920er Jahren keine signifikanten Änderungen (größer als einige km/s) bekannt. Normalerweise wird es in metrischen Einheiten (Meter oder Kilometer pro Sekunde) angegeben, daher könnten Ihre Werte in Meilen pro Sekunde einfach eine etwas andere Umrechnung von metrischen in US-Einheiten verwendet haben.
Warum kann sich Materie nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen?
Ich verstehe, dass die Gleichungen besagen, dass die Photonen / EM-Feldausbreitung maximal auf die Lichtgeschwindigkeit begrenzt ist, aber warum ist Materie (Atome und Moleküle und Dinge) auch auf die Lichtgeschwindigkeit als ihre maximale Geschwindigkeit begrenzt?
Wie können wir einfach die maximale Photonengeschwindigkeit auf Materie anwenden?
Wenn sich etwas mit genau Lichtgeschwindigkeit von uns wegbewegt und Photonen in unsere Richtung emittiert, wären diese Photonen dann stationär?
Der Kernpunkt der Frage liegt in der Energie. Beschleunigung braucht Energie. Alles, was sich in Ruhe befindet, benötigt Energie, um sich zu bewegen, und alles, was sich bereits bewegt, erfordert Energie zum Beschleunigen.
Einfach ausgedrückt, um Materie auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, benötigt man unendlich viel Energie. Ich werde nicht versuchen, den Grund dafür zu erklären, aber wenn Sie die Mathematik ausführen und die erforderliche Energie aufbringen, um ein Massenteilchen zu beschleunigen, erreicht es die Unendlichkeit, um den letzten Schritt auf Lichtgeschwindigkeit zu erreichen.
Außerdem ist die Lichtgeschwindigkeit weniger eine Geschwindigkeitsbegrenzung als vielmehr eine Barriere. Alles auf einer Seite kann nicht auf die andere übergehen - etwas, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, wird immer mit dieser Geschwindigkeit reisen und kann nicht abgebremst werden.
In Bezug auf Ihre zweite Frage, etwas, das sich mit Lichtgeschwindigkeit von Ihnen weg bewegt, sendet Fotos mit Lichtgeschwindigkeit auf Sie zu, und sie würden sich mit dieser Geschwindigkeit auf Sie zu bewegen. Die Geschwindigkeit des Objekts hat keinen Einfluss auf die Lichtgeschwindigkeit. Es ist immer die Lichtgeschwindigkeit, also die Relativität.
Denn das ist die Höchstgeschwindigkeit unserer Simulation
Ich habe ernsthaft darüber nachgedacht. Wenn wir uns in einer Simulation befinden, wäre es viel einfacher, Ereignisse zu berechnen, die andere Bereiche des Universums betreffen, wenn die Simulation nur eine endliche Geschwindigkeit für die Ausbreitung von Ereignissen zulässt. Es wäre rechenintensiv, alles gleichzeitig im gesamten Universum auf alles andere wirken zu lassen.
Auch könnten Schwarze Löcher Beweise für das Leben in einer Simulation sein. Wenn Sie einmal zu viele Atome in einen ausreichend kleinen Raum zerquetschen, kann es zu schwierig sein, die Berechnungen aller Wechselwirkungen durchzuführen. Also kollabieren Sie einfach die Atome in der Mitte auf unendliche Dichte, weisen Sie ihr eine einzige Masse zu und vereinfachen Sie diesen Teil des Universums stark, damit die Berechnungen einfacher werden. Dies könnte automatisch bei einer bestimmten Dichte erfolgen, damit die Simulation nicht ausbricht.
Siehe auch Plankenlänge für minimale Pixelgröße
Es ist verrückt, darüber nachzudenken. Lichtgeschwindigkeit? Begrenzung der Prozessorgeschwindigkeit. Gruselige Action aus der Ferne? Globale Variablen / Umgebungen. Heisenberg-Unsicherheit / Doppelspaltexperiment / etc.? Engine rendert nur, was sichtbar ist.
Die Geschwindigkeitsbegrenzung des Universums ergibt sich also aus einer einzigen einfachen Regel: Alle in einem trägen (nicht beschleunigenden) Bezugssystem sind sich über die Lichtgeschwindigkeit einig.
Ich werde mich nicht mit Mathematik befassen, aber der einfachste Weg, ein Raumzeitmodell zu erstellen, das uns dies ermöglicht, besteht darin, Referenzsysteme mathematisch umzuwandeln (dh herauszufinden, wie ein bestimmtes Ereignis in zwei verschiedenen Referenzsystemen aussieht). ) hängt stark von einer Konstanten namens Gamma ab. Sie können Gamma aus der einfachen Anforderung ableiten, dass alle Bezugssysteme in der Lichtgeschwindigkeit übereinstimmen, aber es ist gleich 1/sqrt(1-v 2/c2), wobei c die Lichtgeschwindigkeit und v Ihre aktuelle ist Geschwindigkeit. Wenn man sich diese Konstante ansieht, wird deutlich, dass, wenn v sich c nähert, sie ins Unendliche steigt. Dies entspricht der Tatsache, dass nichts schneller sein kann als die Lichtgeschwindigkeit.
Bearbeiten: Gleichung und problematische Terminologie korrigiert
Dies entspricht der Tatsache, dass die objektive Geschwindigkeit von nichts schneller sein kann als die Lichtgeschwindigkeit.
Ich bin mir nicht sicher, was Sie mit "objektiver" Geschwindigkeit meinen, aber so etwas wie absolute Geschwindigkeit gibt es natürlich nicht. Alle Geschwindigkeit wird relativ zu etwas gemessen, aber egal wer die Messung durchführt, nichts mit Masse, die sich durch den Raum bewegt, wird jemals bei c oder darüber gemessen.
(Wenn wir von entfernten Galaxien sprechen, die schneller als c zurückweichen, liegt das daran, dass der Raum zwischen uns zunimmt, nicht weil sie sich so schnell bewegen.)
In dem häufig zitierten Beispiel, bei dem zwei Schiffe in entgegengesetzte Richtungen starten und jedes Schiff die Geschwindigkeit von 0,75 c relativ zum Startpunkt erreichen, würde jedes Schiff das andere als eine relative Geschwindigkeit von etwa 0,96 c und nicht 1,5 c messen. Das liegt daran, dass sich Geschwindigkeiten in unserem Universum nicht wirklich addieren, es ist nur so, dass für Geschwindigkeiten, die viel langsamer als die Lichtgeschwindigkeit sind, das additive Äquivalent des Gammafaktors so klein ist, dass es ungefähr null ist erscheinen einfach hinzufügen.
Schneller als das Licht? Neutronen-Stern-Fusion schoss einen Jet mit scheinbar unmöglicher Geschwindigkeit ab
Die dramatische Neutronen-Stern-Verschmelzung, die Astronomen letztes Jahr entdeckten, erzeugte einen Materialstrahl, der sich mit vierfacher Lichtgeschwindigkeit zu bewegen schien, berichtet eine neue Studie.
"Scheinen" ist hier das entscheidende Wort, natürlich sagen uns die Gesetze der Physik, dass nichts schneller durch den Weltraum reisen kann als Licht. Die superluminale Bewegung war also eine Illusion, die durch die (noch sehr schnelle) Geschwindigkeit des Jets und die Tatsache verursacht wurde, dass er fast direkt auf uns schoss, sagten die Forscher.
„Basierend auf unserer Analyse ist dieser Jet höchstwahrscheinlich sehr schmal, höchstens 5 Grad breit und nur 20 Grad von der Erdrichtung weg gerichtet“, sagte der Co-Autor der Studie, Adam Deller von der Swinburne University of Technology in Australien in einer Erklärung des National Radio Astronomy Observatory (NRAO), einer Einrichtung der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF). [Gravitationswellen von Neutronensternen: Die Entdeckung erklärt]
„Aber um unseren Beobachtungen zu entsprechen, muss das Material im Jet auch mit über 97 Prozent der Lichtgeschwindigkeit nach außen gesprengt werden“, fügte er hinzu.
Deller und seine Kollegen &mdash unter der Leitung von Kunal Mooley vom NRAO und dem California Institute of Technology in Pasadena &mdash nutzten eine Vielzahl von Radioteleskopen, um die Folgen der Neutronenstern-Kollision zu untersuchen, einem historischen Ereignis, das als GW170817 bekannt ist.
GW170817 war die erste dokumentierte Kollision zweier Neutronensterne, der superdichten Überreste massereicher Sterne, die bei Supernova-Explosionen gestorben sind. GW170817, das etwa 130 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt auftrat, eröffnete auch die Ära der "Multimessenger-Astronomie": Es war das erste Ereignis, das jemals über beide Gravitationswellen (die Wellen in der Raumzeit, die Albert Einstein vor einem Jahrhundert vorhersagte) entdeckt wurde. und elektromagnetische Strahlung.
Der Name GW170817 ist übrigens eine Anspielung auf diese Gravitationswellen sowie das Datum, an dem Astronomen das Ereignis beobachteten &ndash 17. August 2017.
Wissenschaftler glauben, dass die Fusion zu einer mächtigen Explosion führte, die eine Hülle aus Material weit in den Weltraum schleuderte. In dieser Hülle schufen die verschmolzenen Neutronensterne ein einzelnes Schwarzes Loch, das begann, viel Gas und Staub aufzusaugen. Dieses Material bildete in Kürze eine sich schnell drehende Scheibe um das Schwarze Loch, von den Polen dieser Scheibe schossen Zwillingsjets, sagten Mitglieder des Forschungsteams.
Es war unklar, ob diese Jets die Trümmerhülle durchbrachen, die bei der ursprünglichen Explosion entstanden war. Aber die Beobachtungen von Mooley und seinem Team &ndash, die 75 Tage und 230 Tage nach der ersten Entdeckung von GW170817 &ndash gemacht haben &ndash zeigen, dass dies tatsächlich passiert ist.
Zunächst interagierten die Jets mit den ausgestoßenen Trümmern und bildeten eine Art Kokon, der sich viel langsamer bewegte als die Jets selbst. Aber die Jets brachen schließlich in den interstellaren Raum aus.
„Unsere Interpretation ist, dass der Kokon die Radioemission bis etwa 60 Tage nach der Fusion dominierte und später die Emission von Jets dominierte“, sagte der Co-Autor der Studie, Ore Gottlieb, Theoretiker an der Universität Tel Aviv in Israel gleiche Aussage.
Nun zum überlichtschnellen Teil: In den 155 Tagen zwischen den beiden Beobachtungen schien der auf die Erde gerichtete Jet um 2 Lichtjahre vorzuspringen - eine Entfernung, die darauf hindeutet, dass er sich mit vierfacher Lichtgeschwindigkeit fortbewegt. Aber auch das war nur eine Illusion.
Die neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass Neutronen-Stern-Verschmelzungen wichtige Quellen für kurzzeitige Gammastrahlenausbrüche sind, sagten Mitglieder des Studienteams. Fusionsgenerierte Jets müssen nahezu mit der Erde ausgerichtet sein, damit diese Eruptionen von hochenergetischem Licht entdeckt werden können, fügten sie hinzu.
&bdquoDas Fusionsereignis war aus einer Reihe von Gründen wichtig und überrascht Astronomen weiterhin mit weiteren Informationen&ldquo, sagte Joe Pesce, NSF-Programmdirektor bei NRAO, in derselben Erklärung. "Jets sind rätselhafte Phänomene, die in einer Reihe von Umgebungen beobachtet werden können, und jetzt bieten diese exquisiten Beobachtungen im Radioteil des elektromagnetischen Spektrums faszinierende Einblicke in sie und helfen uns zu verstehen, wie sie funktionieren."
Die neue Studie wurde heute (5. September) online in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Wenn es möglich wäre, schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu reisen, würde sich die Zeit umkehren (wie eine Zeitreise rückwärts) oder einfach nicht existieren?
Ihre Frage ist sehr interessant, und es ist schön zu sehen, dass Sie auf diese Weise über die Theorie von Professor Einstein nachdenken, aber leider wird Ihnen die Antwort wahrscheinlich nicht gefallen. Wenn Sie davon ausgehen, dass es möglich ist, schneller als Lichtgeschwindigkeit zu reisen, nehmen Sie die Gesetze der Physik und schlagen sie in den Magen und werfen sie die Treppe hinunter.
Das Problem ist, dass Sie nicht sagen können: 'Hey, was würde passieren, wenn Sie schneller als Lichtgeschwindigkeit fahren könnten?' denn das ist physikalisch völlig unmöglich. Es ist nicht möglich, schneller als Lichtgeschwindigkeit zu sein, daher können die Gesetze der Physik unmöglich sagen, was passieren würde, wenn man sich die Dinge in einem hypothetischen Universum so vorstellt. Physik ist ein komplettes Paket: Sobald Sie sich entscheiden, ein physikalisches Gesetz zu ignorieren, ignorieren Sie sie alle.
Sie stoßen auf ein ähnliches Problem, wenn Sie fragen "Was wäre, wenn ich durch Null teilen könnte?" oder 'Was wäre, wenn ich ein Perpetuum Mobile bauen könnte?' oder 'Was wäre, wenn ich in der Zeit zurückreise und meinen Großvater tötete, bevor ich geboren wurde?' Es gibt keine Antwort, weil die Frage keinen Sinn ergibt.
Das stört die Autoren von Star Trek natürlich nicht. Sie fliegen in jeder Show schneller als Lichtgeschwindigkeit und reisen in die Vergangenheit, als wäre es eine Reise nach Disneyland. Dies bringt jedoch einen interessanten Punkt mit sich: Die Idee eines Space-Warping-Triebwerks ist NICHT ganz schlecht! Der Warping-Raum würde es Ihnen ermöglichen, so zu reisen, als ob Sie sich schneller als das Licht bewegen würden, indem Sie die Struktur des Universums zumindest vorübergehend ändern. Sie würden viel schneller an einem bestimmten Ort landen, als wenn Sie auf dem „normalen Weg“ dorthin reisen würden, eine Art Geheimgang. Zum Glück für die Relativitätstheorie würden Sie NOCH NICHT schneller als die Lichtgeschwindigkeit im lokalen Raum reisen, also gilt Einsteins "Geschwindigkeitslimit" immer noch.
Der Punkt ist, dass es zwar Spaß macht, über Science-Fiction nachzudenken und sie zu genießen, aber wirklich schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu sein, ist ein Verstoß gegen die Gesetze der Physik und kann daher von der Physik nicht wirklich diskutiert werden. Ich kann nicht sagen, dass sich die Zeit umkehren würde oder nicht existiert oder so, weil dies nicht einmal Optionen sind. Es ist, als ob ich dich zum Essen eingeladen hätte und du mir gesagt hast, dass du absolut nicht kommen könntest, aber dann habe ich dich gefragt, ob du die Suppe oder den Salat essen willst!
Beantwortet von: Steve Healey, Physikstudent, Rutgers University, New Jersey
Einer der Gründe, die verhindern, dass ein Objekt mit einer Masse mit Lichtgeschwindigkeit oder schneller als Lichtgeschwindigkeit ist, ist, dass die Masse nicht konstant ist - sie nimmt mit der Geschwindigkeit zu und geht mit Lichtgeschwindigkeit ins Unendliche. Damit man schließlich unendlich viel Energie braucht, um unendliche Masse über die Lichtgeschwindigkeitsmarke hinaus zu beschleunigen! (und soweit ich weiß, haben wir noch keine unendliche Energiequelle gefunden :-)
Wenn Sie jedoch immer noch wählen möchten, ob Sie die Suppe oder den Salat beim Abendessen haben, werden Sie hier nicht teilnehmen.
Wir wissen wirklich nicht, was mit der Zeit passieren würde, wenn ein Objekt die Lichtgeschwindigkeit überschreitet. Das einzige, worauf wir uns verlassen müssen, ist die Spezielle Relativitätstheorie (Einstein 1905) und danach vergeht die Zeit in einem bewegten Bezugssystem (z . Tatsächlich ist die Gleichung, die diese sogenannte Zeitdilatation bestimmt, unten angegeben:
Sie sehen also, wenn Sie beginnen - bei Nullgeschwindigkeit (0% der Lichtgeschwindigkeit) ist Ihre Zeit nur normal, dh der Zeitverlangsamungsfaktor (xt) ist gleich 1. Wenn Sie beschleunigen, läuft Ihre Zeit um den auf angezeigten Faktor langsamer die y-Achse. Wenn Sie sich 100% der Lichtgeschwindigkeit nähern, verlangsamt sich Ihre Zeit immer mehr, bis sie unendlich verlangsamt wird. (Sie sollten erkennen, dass sich alles verlangsamt, einschließlich Ihres Herzschlags, Ihrer Gedanken usw.) Also zum Beispiel, wenn Ihr Schiff mit 98% der Lichtgeschwindigkeit fährt und Sie eine einjährige Reise unternehmen, wenn Sie fünf Jahre zur Erde zurückkehren sind vorbeigegangen.
Dieser Bereich von Geschwindigkeiten unter 100 % der Lichtgeschwindigkeit ist der Bereich unserer regulären Zeit oder Echtzeit.
Sagen Sie nun, Sie konnten irgendwie schneller als die Lichtgeschwindigkeit fahren (dh das v in der obigen Gleichung ist jetzt größer als die Lichtgeschwindigkeit c). Die Gleichung liefert uns dann eine Quadratwurzel einer negativen Zahl auf der rechten Seite (die eine imaginäre Zahl ist). Nun, ich kann die imaginäre Einheitszahl (i oder die Quadratwurzel von minus eins) herausrechnen und das Ergebnis auf auftragen die gleiche Grafik. Diese Region nenne ich Imaginäre Zeit, da es sich um eine seltsame Zeit handelt, an die eine imaginäre Einheit angehängt ist (also weiß ich nicht wirklich, was diese Zeit bedeutet.)
Sie sehen jedoch, dass sich die Zeit in diesem imaginären Bereich von Unendlich auf die reguläre Zeitgeschwindigkeit 1 beschleunigt und sich weiter beschleunigt. Bei 140 % oder höherer Lichtgeschwindigkeit ist der Zeitverlangsamungsfaktor kleiner als eins, d. h. die Zeit vergeht schneller als im stationären Rahmen! Wenn Ihr Schiff zum Beispiel mit 200% der Lichtgeschwindigkeit fährt und Sie eine einjährige Reise unternehmen, sind bei Ihrer Rückkehr zur Erde nur etwa 7 Monate vergangen. Ich muss jedoch noch einmal betonen, dass dies nur ein verrücktes Gedankenexperiment ist, das eine seltsame imaginäre Zeit erzeugt und keine physikalische Bedeutung hat.
Beantwortet von: Anton Skorucak, M.S. Physik, PhysLink.com Editor
„Es kommt eine Zeit, in der der Verstand eine höhere Wissensebene annimmt, aber nie beweisen kann, wie er dorthin gelangt ist. Alle großen Entdeckungen haben einen solchen Sprung mit sich gebracht. Wichtig ist, nicht aufhören zu fragen.'
So bringen Physiker Teilchen dazu, schneller als Licht zu werden
Der Kern des Advanced Test Reactor im Idaho National Laboratory leuchtet nicht blau, weil es welche gibt. [+] Blaulicht beteiligt, sondern weil es sich um einen Kernreaktor handelt, der relativistische, geladene Teilchen produziert, die von Wasser umgeben sind. Wenn die Teilchen dieses Wasser passieren, überschreiten sie die Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium, wodurch sie Cherenkov-Strahlung emittieren, die als dieses leuchtende blaue Licht erscheint.
Argonne National Laboratory
Nichts kann sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen. Als Einstein seine Relativitätstheorie aufstellte, war dies sein unantastbares Postulat: dass es eine ultimative kosmische Geschwindigkeitsgrenze gibt und dass nur masselose Teilchen diese jemals erreichen könnten. Alle massereichen Teilchen könnten sich ihm nur nähern, würden es aber nie erreichen. Die Lichtgeschwindigkeit war nach Einstein für alle Beobachter in allen Bezugssystemen gleich, und keine Materie konnte sie jemals erreichen.
Aber diese Interpretation von Einstein lässt einen wichtigen Vorbehalt aus: All dies gilt nur im Vakuum des reinen, vollkommen leeren Raumes. Durch ein Medium jeglicher Art – ob Luft, Wasser, Glas, Acryl oder ein beliebiges Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff – bewegt sich Licht mit einer messbar geringeren Geschwindigkeit. Energetische Teilchen hingegen bewegen sich zwangsläufig nur im Vakuum langsamer als Licht, nicht aber Licht in einem Medium. Indem wir diese Eigenschaft der Natur nutzen, können wir wirklich schneller als das Licht sein.
Das von der Sonne emittierte Licht bewegt sich mit genau 299.792.458 m/s durch das Vakuum des Weltraums: die . [+] ultimative kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung. Sobald dieses Licht jedoch auf ein Medium trifft, einschließlich etwas wie die Erdatmosphäre, wird die Geschwindigkeit dieser Photonen sinken, da sie sich nur mit Lichtgeschwindigkeit durch dieses Medium bewegen. Während im Vakuum kein massereiches Teilchen jemals Lichtgeschwindigkeit erreichen kann, kann es in einem Medium leicht die Lichtgeschwindigkeit erreichen oder sogar überschreiten.
Fjodor Jurtschichin / Russische Raumfahrtbehörde
Stellen Sie sich einen Lichtstrahl vor, der sich direkt von der Sonne fortbewegt. Wenn im Vakuum des Weltraums keine Teilchen oder Materie vorhanden sind, bewegt es sich tatsächlich mit der ultimativen kosmischen Geschwindigkeitsgrenze, c: 299.792.458 m/s, die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Although humanity has produced extremely energetic particles in colliders and accelerators — and detected even more energetic particles coming from extragalactic sources — we know we cannot break this limit.
At the LHC, the accelerated protons can reach speeds up to 299,792,455 m/s, just 3 m/s below the speed of light. At LEP, which accelerated electrons and positrons instead of protons in the same CERN tunnel that the LHC now occupies, the top particle speed was 299,792,457.9964 m/s, which is the fastest accelerated particle ever created. And the highest-energy cosmic ray clocks in with an extraordinary speed of 299,792,457.999999999999918 m/s, which would lose a race with a photon to Andromeda and back by only six seconds.
All massless particles travel at the speed of light, but the speed of light changes depending on . [+] whether it's traveling through vacuum or a medium. If you were to race the highest-energy cosmic ray particle ever discovered with a photon to the Andromeda galaxy and back, a journey of
5 million light-years, the particle would lose the race by approximately 6 seconds.
NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet
We can accelerate matter particles very close to the speed of light in a vacuum, but can never reach or exceed it. However, this doesn't mean we can never go faster than light it only means we cannot go faster than light in a vacuum. In a medium, the story is extremely different.
You can see this for yourself by passing a ray of sunlight that strikes Earth through a prism. While light moving through the air might be traveling at speeds so close to the speed of light in a vacuum that its departure is imperceptible, light through a prism clearly bends. This is due to the fact that the speed of light drops significantly in a denser medium: it's just
225,000,000 m/s in water and just 197,000,000 m/s in crown glass. This slow speed, combined with a variety of conservation laws, ensures that light both bends and disperses in a medium.
The behavior of white light as it passes through a prism demonstrates how light of different . [+] energies move at different speeds through a medium, but not through a vacuum. Newton was the first to explain reflection, refraction, absorption and transmission, as well as the ability of white light to break up into different colors.
This property leads to an amazing prediction: the possibility that you can move faster than light, so long as you're in a medium where the speed of light is below the speed of light in a vacuum. For example, many nuclear processes cause the emission of a charged particle — such as an electron — through fusion, fission, or radioactive decay. While these charged particles might be energetic and fast-moving, they can never reach the speed of light in a vacuum.
But if you pass that particle through a medium, even if it's something as simple as water, it will suddenly find that it's moving faster than the speed of light in that medium. As long as that medium is made up of matter particles and the faster-than-light particle is charged, it will emit a special form of radiation that is characteristic of this configuration: Čerenkov (pronounced Cherenkov) radiation.
Reactor nuclear experimental RA-6 (Republica Argentina 6), en marcha, showing the characteristic . [+] Cherenkov radiation from the faster-than-light-in-water particles emitted. The neutrinos (or more accurately, antineutrinos) first hypothesized by Pauli in 1930 were detected from a similar nuclear reactor in 1956. Modern experiments continue to observe a neutrino deficiency, but are working hard to quantify it as never before, while the detection of Cherenkov radiation has revolutionized particle physics.
Centro Atomico Bariloche, via Pieck Darío
Čerenkov radiation characteristically appears as a blue glow, and gets emitted whenever a charged particle travels faster than light in a particular medium. It's most commonly seen, as above, in the water surrounding nuclear reactors. The reactions inside cause the emission of high-energy particles that move faster than light in water, but substantial amounts of water surround the reactor in order to shield the external environment from the harmful emission of radiation.
This is remarkably effective! There are electromagnetic interactions that occur between the charged particle in motion and the (charged) particles making up the medium it's traveling through, and those interactions cause the traveling particle to emit radiation of a particular energy in all allowable directions: radially outward, perpendicular to the direction of its motion.
This animation showcases what happens when a relativistic, charged particle moves faster than light . [+] in a medium. The interactions cause the particle to emit a cone of radiation known as Cherenkov radiation, which is dependent on the speed and energy of the incident particle. Detecting the properties of this radiation is an enormously useful and widespread technique in experimental particle physics.
vlastni dilo / H. Seldon / public domain
But since the particle emitting the radiation is in motion, and since it's moving so quickly, all of those emitted photons are going to be boosted. Instead of getting a ring of photons that simply moves outward, this particle — moving faster than light in the medium it travels through — will emit a cone of radiation that travels in the same direction of motion as the particle emitting it.
The Čerenkov radiation comes out at an angle defined by two factors only:
- the speed of the particle (vparticle, faster than light in the medium but slower than light in a vacuum),
- and the speed of light in the medium (vlight).
In fact, the formula is really simple: θ = cos -1 (vlight/vparticle). In plain English, this means that the angle that the light comes off at is the inverse cosine of the ratio of those two speeds, the speed of light in the medium to the speed of the particle.
The water-filled tank at Super Kamiokande, which has set the most stringent limits on the lifetime . [+] of the proton. This enormous tank is not only filled with liquid, but lined with photomultiplier tubes. When an interaction occurs, such as a neutrino strike, a radioactive decay, or (theoretically) a proton decay, Cherenkov light is produced, and can be detected by the photomultiplier tubes which allow us to reconstruct the particle's properties and origins.
ICRR, Kamioka Observatory, University of Tokyo
There are a few important things to notice about Čerenkov radiation. The first is that it carries both energy and momentum, which by necessity has to come from the particle that's moving faster than light in the medium. This means that particles that emit Čerenkov radiation slow down due to its emission.
The second is that the angle that the Čerenkov radiation is emitted at allows us to determine the speed of the particle that caused its emission. If you can measure the Čerenkov light that originates from a particular particle, you can reconstruct that particle's properties. The way this works, in practice, is that you can set up a large tank of material with photomultiplier tubes (capable of detecting individual photons) lining the edge, and the detected Čerenkov radiation allows you to reconstruct properties of the incoming particle, including where it originated in your detector.
A neutrino event, identifiable by the rings of Cerenkov radiation that show up along the . [+] photomultiplier tubes lining the detector walls, showcase the successful methodology of neutrino astronomy and leveraging the use of Cherenkov radiation. This image shows multiple events, and is part of the suite of experiments paving our way to a greater understanding of neutrinos.
Super Kamiokande collaboration
Interestingly enough, Čerenkov radiation was theorized even before Einstein's theory of relativity, where it languished in obscurity. Mathematician Oliver Heaviside predicted it in 1888-9, and independently Arnold Sommerfeld (who helped quantize the hydrogen atom) did it in 1904. But with the advent of Einstein's 1905 special relativity, nobody was interested enough in this line of thought to pick it up again. Even when Marie Curie observed blue light in a concentrated radium solution (in 1910), she did not investigate its origin.
Instead, it fell to a young researcher named Pavel Čerenkov, who was working on the luminescence of heavy elements. When you excite an element, its electrons spontaneously de-excite, cascading down in energy levels and emitting light as they do. What Čerenkov noticed, and then investigated, was blue light that did not fit solely within this framework. Something else was at play.
Cosmic rays, which are ultra-high energy particles originating from all over the Universe, strike . [+] protons in the upper atmosphere and produce showers of new particles. The fast-moving charged particles also emit light due to Cherenkov radiation as they move faster than the speed of light in Earth's atmosphere. There are currently telescope arrays being built and expanded to detect this Cherenkov light directly.
Simon Swordy (U. Chicago), NASA
Čerenkov prepared aqueous solutions that were rich in radioactivity, and noticed that characteristic blue light. When you have a fluorescent phenomenon, where electrons de-excite and emit visible radiation, that radiation is isotropic: the same in all directions. But with a radioactive source in water, the radiation wasn't isotropic, but rather came out in cones. Those cones were later shown to correspond to emitted charged particles. The new form of radiation, poorly understood at the time of Čerenkov's 1934 discovery, was therefore named Čerenkov radiation.
Three years later, Čerenkov's theoretical colleagues Igor Tamm and Ilya Frank were able to successfully describe these effects within the context of relativity and electromagnetism, which led to Čerenkov detectors becoming a useful and standard technique in experimental particle physics. The three shared the Nobel Prize in Physics in 1958.
In 1958, the Nobel Prize in physics was awarded to the three individual primarily responsible for . [+] revealing the experimental and theoretical properties of radiation emitted when charged particles move faster than light in a medium. The blue glow, known today as Čerenkov radiation, has enormous applications in physics even today.
Čerenkov radiation is such a remarkable phenomenon that when the first accelerated electrons, in the early days of particle physics in the United States, physicists would close one eye and put it in the path of where the electron beam ought to have been. If the beam was on, the electrons would produce Čerenkov radiation in the aqueous environment of the physicist's eyeball, and those flashes of light would indicate that relativistic electrons were being produced. Once the effects of radiation on the human body became better understood, safety precautions were put in place to prevent physicists from poisoning themselves.
But the underlying phenomenon is the same no matter where you go: a charged particle moving faster than light moves in a medium will emit a cone of blue radiation, slowing down while revealing information about its energy and momentum. You still can't break the ultimate cosmic speed limit, but unless you're in a true, perfect vacuum, you can always go faster than light. All you need is enough energy.
We Already Know How to Build a Time Machine
It’s just a matter of time before we build one that can take us into the far future.
In September 2015, cosmonaut Gennady Padalka arrived back on Earth for the last time. He had just completed his sixth mission in space and broke the record for most cumulative time spent beyond Earth’s atmosphere: 879 days. And because of these 2.5 years spent orbiting the planet at high speeds, Padalka also became a time traveler, experiencing Einstein’s theory of general relativity in action.
“When Mr. Padalka came back from his adventures, he found the Earth to be 1/44th of a second to the future of where he expected it to be,” explains J. Richard Gott, Princeton physicist and author of the 2001 book Time Travel in Einstein’s Universe, “He literally traveled…into the future.”
While being a fraction of a second younger than if he had stayed on Earth isn’t mind-bending stuff, it nonetheless gave Padalka, the distinction as the “current time traveler record,” according to Gott.
Although not exactly a plutonium-charged DeLorean, time travel is anything but fiction. Real astrophysicists like Gott are pretty sure they know how to build a time machine, and intense speed—much, much faster than Padalka’s orbital jaunt—is the key ingredient.
A Time Travel Crash Course
Bettmann Getty Images Until the 20th century, time was believed to be completely immutable and time travel a scientific impossibility. In the 1680s, Sir Isaac Newton’s thought time progressed at a consistent pace throughout the universe, regardless of outside forces or location. And for two centuries, the scientific world subscribed to Newton’s theory.
Until 26-year-old Albert Einstein came along.
In 1905, Einstein revealed his ideas on special relativity, using this framework for his theory of general relativity a decade later. Einstein’s universe-defining calculations introduced, well, lots of things, but also some concepts related to time. The most important being that time is elastic and dependent on speed, slowing down or speeding up depending on how fast an object—or person— is moving.
In 1971, four cesium beam atomic clocks flew around the world and were then compared to ground-based clocks. The resulting minuscule time difference proved that Einstein was onto something. There’s also another technology, tucked inside your smartphone, that also validates Einstein’s theory.
“Without Einstein’s general theory of relatively, our GPS system wouldn’t be working.”
“Without Einstein’s general theory of relatively, our GPS system wouldn’t be working,” says Ron Mallet, an astrophysicist and author of the book Time Traveler: A Scientist’s Personal Mission to Make Time Travel a Reality. “That’s also proof that Einstein’s [theories are] correct.”
But apart from this mutable version of time, Einstein also calculated the speed of light. At 300,000,000 meters (or 186,282 miles) per second, Einstein describes the figure as the “ultimate speed limit” and a universal constant no matter if one is sitting on a bench or traveling in a rocket ship. This content is imported from The last bit of Einstein’s time-bending ideas suggest that gravity also slows time, meaning time runs faster where gravity is weaker like the vast emptiness among massive celestial bodies like the sun, Jupiter, and Earth. Fast forward a century later, and all of these theories—highly summarized, of course—now form the building blocks of astrophysics, and buried among all this expert-level math, Einstein also proved that time travel was possible. In fact, not only is time travel possible, it’s already happened—it just doesn’t look like your typical sci-fi film. Returning to our time-traveling cosmonaut Padalka, his 1/44-second jump into the future is so minuscule because he was only traveling 17,000 miles per hour. That isn’t very fast, at least in comparison to the speed of light. But what would happen if we created something that could go much faster than geostationary orbit? We are not talking a commercial jetliner (550 to 600 miles an hour) or a 21st century rocket to the ISS (25,000 miles per hour), but something that could approach 186,282 miles per second? “On a subatomic level, it’s been done,” says Mallett. “An example is…the Large Hadron Collider. It routinely sends subatomic particles into the future.” The particle accelerator has the ability to propel protons at 99.999999 percent the speed of light, a speed at which their relative time is moving about 6,900 times slower compared to their stationary human observers. “The Large Hadron Collider…routinely sends subatomic particles into the future.”The Subatomic Time Machine
James Brittain Getty Images
So, yes, we’ve been sending atoms into the future and we’ve been doing it for the last decade, but humans are another matter.
Gott says given that we propel particles nearly the speed of light on a regular basis, conceptually, it’s rather simple for humans to time travel into the future. “If you want to visit Earth in the year 3000,” Gott says, “all you have to do is to get on a spaceship and go 99.995 percent the speed of light.”
Let’s say a human is put on such a ship and sent to a planet that’s a little less than 500 light years away (for example, Kepler 186f), meaning if they traveled at 99.995 percent of the speed of light, it would take them about 500 years to get there since they are going at nearly the speed of light. 
Just a quick 550-light year jaunt to Kepler-186f. NASA Ames
After a quick snack and a bathroom break, they would then turn around and head back to Earth, which would take another 500 years. So in total, it would take about a thousand years for them to arrive safely back home. And, on Earth, it would be the year 3018.
However, since they were moving so fast, the resulting time dilation wouldn’t seem like a thousand years for them since their internal clock has slowed. “[Their] clock will be ticking at 1/100th of the rate of the clocks on Earth. [They] are only going to age about 10 years,” says Gott. While a millennium would pass for us, for them it would be a decade.
“If we [on Earth] were watching through the window, they would be eating breakfast veeeerrry slooooowly,” says Gott, “But to [them], everything would be normal.”
But there is a massive gulf between what is theoretical and what is real. So how do we overcome the immense technological challenges of building a time machine?
The Not-So-Distant Future of Human Time Travel
Building a time-traveling spaceship may be the best place to start, but the engineering obstacles, at least for now, are enormous. For one, we are not even close to having a spaceship that can travel the speed of light. The fastest spacecraft ever created will soon be the Parker Solar Probe, which will launch this summer and travel only .00067 percent the speed of light.
There’s also the enormous amount of energy that would be needed to propel a ship to go that fast. Gott suggests that highly efficient antimatter fuel could be the key and other world agencies and scientists also think such a fuel could be a potentially invaluable piece to interstellar travel.
But ensuring the safety of the human cargo on such a futuristic mission would also be tricky. First of all, the ship would need to carry enough supplies, like food, water, and medicine, and be self-sufficient for the entire journey.
Then there’s the whole acceleration thing. To make sure our hypothetical traveler wouldn’t be obliterated by overwhelming g-forces, the ship would need to gradually and steadily accelerate. While steady 1g acceleration (like what we feel on Earth) for a long period of time would eventually get the ship to approach near speed of light, it would add to the length of the trip and minimize how far in the future one could go.
