Argiaren abiaduraren unibertsaltasuna
Zientziaren beste paradoxa bat, Albert Einsteinek formulatu zuen erlatibitatearen teoriatik ondoriozta daiteke. Teoria honen arabera, argiaren abiadura behatzaile guztientzat beti berdina da, 300000 km/s ingurukoa alegia. Adibide batzuk ipintze aldera, abiadura horretan, segundu bakarrean munduari zazpi bira emango genizkioke, edo ilargitik lurrerako distantzia ia segundu bakarrean osatuko genuke. Dudarik gabe, abiadura hori ez dago gure esku. Esate baterako, duela gutxi Martera iritsi zen Curiosity espazio-ontzia, batazbeste 12000 km/h ingurura joan zen, eta hori, argiaren abiadura baino 90000 aldiz txikiagoa da.
Dena den, gure eguneroko behaketekin talka egiten duena, abiaduraren zenbatekoa baino, bere unibertsaltasuna da, behatzaile guztientzat argiaren abiadura berdina izatea alegia. Honek zer esan nahi duen hobeto ulertzeko, gatozen abiadura txikiagoetara.
Kotxe bat 120 km/h-ko abiadurara badoa, errepide bazterrean dagoen persona batek 120 km/h-ra doala esango du. Aldiz, 100 km/h-ra doan kotxe batentzat, 20 km/h-ra doala esan daiteke, beregandik abiadura horretan urrunduko baita. Aldiz, kotxe horren ordez argia jartzen badugu, eta beste kotxea argiaren abiaduraren erdira joan daitekeen espazio-ontzi batez ordezkatzen badugu, bai espazio-ontziarentzat eta bai geldi dagoen behatzailearentzat argiaren abiadura 300000 km/s-koa izango da. Nola da hau posible? Espazio-ontziarentzat, argiaren abiaduraren erdira doala kontuan hartuta, ez al litzateke 150000 km/s-ko abiadan higitu behar argia?
Ikus dezagun beste adibide bat paradoxa hau hobeto ulertzeko. Demagun trenean goazela, eta persona bat pasiloan aurrera doala. Guretzat, persona hori 2 km/h inguruko abiaduraz higituko da. Aldiz, trenbide ondoan eserita dagoen persona batentzat pasilokoa zein abiaduratara doan jakiteko, trenaren abiadura ere kontuan hartu beharko da. Adibide horren arabera bestela behar bazukeen ere, trenak gauez argiak pizten dituenean, argiaren abiadura berdina izango da trenean doan pertsonarentzat eta trenbide ondoan eserita dagoenarentzat.
Izan ere, lehenago aipatu bezala argiaren abiadura berdina da behatzaile guztientzat. Hau ulertzeko, argiaren abiadurara hurbildu ahala denbora dilatatu egiten dela kontuan hartu behar da. Lehenengo adibidera itzuliz, espazio-ontzia argiaren abiaduraren erdira doanean, argiak denbora tarte berean geldi dagoenari ateratzen dion distantziaren erdia aterako dio argiaren abiaduraren erdira doan espazio-ontziari. Denbora tarte hori ordea, ez da berdina izango geldi dagoenarentzat eta espazio-ontziarentzat, bigarren honentzat denbora motelago pasako baita. Hala, abiadura distantzia/denbora dela kontuan hartuta, argiaren abiadura berdina izango da bi erreferentzi puntuentzat.
Hau guztia islatzeko, Albert Einsteinek bi bixkien paradoxa proposatu zuen.Demagun bi bixki hartu eta horietako bat lurrean uzten dugun bitartean, bestea argiaren abiaduratik gertu bidaia dezakeen espazio-ontzi batean urruneko galaxia batera bidaltzen dugula. Galaxiak elkarrengandik oso urrun daude, eta espazio-ontziak Lurrera itzultzeko hogei urte beharko ditu (zerbait esatearren). Hala, bidaiaren ostean bi bixkiak elkartzen direnean, Lurrean geratu denak hogei urte izango lituzkeen bitartean, bidaiariak hogei urte baino gutxiago izango lituzke. Izan ere, argiaren abiaduratik gertu bidaiatzean, bigarrenarentzat denbora motelago pasako litzateke.
Gaur egun ezinezkoa da era horretako esperimentuak egitea, ezinezkoa baita argiaren abiadurara mugitzen den ontzirik egitea. Hala ere, teoria hau asmakeria hutsa ez dela adieraziko zukeen esperimentuak egin izan dira. Behin batean, bi erloju momentu berean martxan jarri ziren: bat lurrean geldirik, eta bestea hegazkin baten barruan. Hegazkina beste erlojua zegoen lekura iritsi zenean, bi erlojuak batera gelditu zituzten, baina hegazkinekoak besteak baino mikrosegundu (segundua baino miloi bat aldiz txikiagoa den unitatea) batzuk gutxiago markatzen zituen. Diferentzia hau oso oso txikia da, eta baliteke akats baten ondorio izatea, baina erlatibitatearen teoriak ere horrelako zerbait aurreikusten du. Kontua da argiaren abiadura (300000 km/s) hegazkinarena (800 km/h edo) baino askoz ere haundiagoa dela, eta beraz, abiadura horretan denbora ez da ia dilatatzen.
Hau guztia asmakeria hutsa ez dela argi uzten duen beste adierazle bat, gaur egungo hainbat aplikazio teknologikotan daukagu. Funtsean, baliabide teknologiko baten garapenak teoria honek dioena aplikatzea eskatzen badu, benetan azalpena zuzena dela esan dezakegu, bestela ezingo bailirateke baliabide horrek eskeintzen dituen emaitza onak lortu. Baliabide horietako bat GPSena da. Jakina den bezala, GPSak satelite batzuk bidalitako seinaleek hartzailera iristeko behar duten denboraren arabera, gorputz baten kokapen zehatza kalkulatzen dute. Sateliteen denborak eta lurreko denborak ordea, abiadura ezberdina duten gorputzei dagozkien heinean, ez datoz guztiz bat. Hala, erlatibitatearen teoriaren arabera denbora hauek bateratu ezean, ezinezkoa litzateke lurreko gorputzen kokapena gaur egun eskura ditugun tresnek eskeintzen diguten adinako zehaztasunarekin antzematea.
Hortaz, sarrera honetan mintzagai izan dugun argiaren abiaduraren unibertsaltasuna ere zientziaren paradoxa gisa deskriba genezake, gure eguneroko behaketetan gorputz baten abiadura erreferentzi puntuaren araberakoa baita. Hau goian aipatu ditugun kotxeen eta trenaren adibideekin argi ikusten da. Kontua da gure behaketak baldintza edo egoera batzuetara mugaturik daudela, eta ez dugula argiaren abiaduratik gertuko erreferentzi punturik eskura. Muturreko abiadura horietan, gure eguneroko bizitzan agertzen ez den denboraren dilatazioa gertatzen da. Zientziak muturreko baldintza horiek aintzat hartzen ditu, honen antzeko ezustekoak iragarriz.
Sarrera hau idaztez bukatzean, zientzia munduan ez dabilen jendearentzat agian zail xamarra atera zaidala iruditu zait. Egia esan, imaginazio pixka bat eskatzen duela uste dut, eguneroko bizitzan agertzen ez den kontzeptu bat aipatzen baitut bertan, denboraren dilatazioa alegia. Ez dakit, irakurtzez bukatzen duzuenean zaplasteko bat eman nahiko didazue agian. Bada, zuen iruzkina idatziz eman diezadakezue muturrekoa. Baina aurrena irakurri, eta gero gerokoak!
10 Iruzkin
Trackbacks/Pingbacks
- Unibertsoko zulo beltzak, gure baitakoen ispilu | Zientziaren labirintoan kokatuz - […] gertu denbora askoz ere motelago pasatuko baita. Hau da, muturreko baldintzetan, grabitateak abiaduraren antzeko eragina duela esan genezake. Ni…
Kaixo Oier,
Denboraren dilatazioaz ez nuen sekula entzun. Baina interesgaria iruditu zait argiaren abiaduraren, eta erlatibitatearen teoriaren inguruko azalpena. Ez dut guztia ulertu baina interesgarria iruditu zait, eta adibideak nahiko ulergarriak, beraz gai konplexu hauek horrela lantzeagatik zoriondu nahi zaitut.
Zorionak!
Eskerrik asko, Mikel. Egia esan zalantzak izan nituen gai hau hautatzeko garaian. Alde batetik, ez da zehazki nik ikasi dudan arloa eta idatzi aurretik nik ere informatu beharra izan nuen. Eta bestetik, gai konplikatuegia ote zen irudipena ere izan nuen. Horregatik, asko eskertzen da jendeak irakurri duela eta interesgarria iruditu zaiola esatea!
Zorionak Oier, benetan oso ondo azalduta! Argiaren abiaduraren ingurko inkognita hoiek betidanik iruditu zaizkit interesgarriak. Hemen oso ondo azaltzen duzu. Atzo pixkat kolapsatua geratu nintzen, ideia honekin bueltaka, duela gutxi irakurri nuen beste artikulu batekin lotura eginda. Artikulu honetan, zioten, argiaren abiaduraren antzekoan dabilela baita ere unibertsoa espanditzen (big-bang-arekin hasitako espantsioa). Eta horregatik badirela puntu batzuk ezin ditugunak ikusi gu alde batera mugitzen goazelako eta beste atal hauen argia ez da iristen. Hau oso oso modu infantilean esplikatuta, ez bait naiz gai honetan aditua. Ados zaude ideia honekin? Eta gainera denboraren dilatazioaren kontzeptua gehituta… benetan ideia konplexua.
Kaixo Arantxa:
Gai honen inguruan egiten dizkidazuen galderek beldur apur bat ere ematen didate! Izan ere, nire aurkezpeneko sarreran aipatzen nuen bezala, ni kimikaria (teorikoa) naiz, eta sarrera hau idazteko informazioa bildu behar izan nuen.
Zure galderak zalantzan utzi nau, izan ere, argiaren abiadura unibertsala den heinean, gorputz baten abiadurak ez luke igortzen duen argiaren abiaduran eraginik izan behar.
Baina beno, hori nire lehen hurbilketa bat baino ez da. Utzidazu apur bat pentsatzen, eta hurrengo sarreraren batean horri buruz idazten saiatuko naiz.
Eskerrik asko berriz ere! oso interesgarria izan da.
Bitxikeria polita eta bai ongi azaldua! Galdera pila bat etorri zaizkit, eta honatx bat, erantzuna baldin badakizu eskertuko nizuke azalpenen bat: argiaren abiadurara hurbiltzen den makina bat bagenu, zenbat urte beharko lituzke pertsona batek bera ez lehertzeko moduko azelerazio batez argiaren abiadura lortzeko? Gerta liteke edo ezinezkoa da? (Fikziozko flmetan egiten dute, behintzat!)
Kaixo Markel:
Arantxari esan diodan gauza bera esan behar zuri ere, ze beldurra!
Galdera oso interesgarria iruditu zait. Izan ere, denboraren dilataziorik ez balego, 1 m/s2 eko azelerazio batekin, lau egun baino gutxiagotan argiaren abiadura lortu ahalko litzateke. Aldiz, denboraren dilatazioak abiadura haunditu ahala azelerazioa zailtzea dakar, eta beraz askoz denbora gehiago beharko litzateke. Honen harira, nonbait entzun dudala uste dut, argiaren abiadura ezingo dela sekula lortu. Baina nik behintzat ezin dizut hori ziurtatu.
Bestalde, argiaren abiaduratik gertuko atomoen arteko talketan, energia izugarria askatzen da (hori da LHCn egiten dena), eta beraz, hau ere argiaren abiadurara hurbiltzea galeraziko zukeen beste arazo bat da.
Ez dakit hau esanda aski izango zaizun. Hori galdetzen duenak nire azalpena ere badakiela iruditzen zait.
Eskerrik asko, erantzunagatik! Susmatzen nuen ezinezkoa izanen zela sekula abiadura hori lortzea, baina arrazoiaren arrastorik ez. Zure azalpenetatik etorri zait galdera, eta konforme gelditzen naiz erantzunarekin. Esker mila, berriz ere!
Iepa!
Interesgarria artikulua eta emandako adibideak.
Aportazio txiki bat masa duen gorputz bat argiaren abiaduran mugitu daitekeen inguruan:
Fisika erlatibistaren teorian, guk ezagutzen dugu masa “pausaguneko masa” deitzen zaio eta teoria horretako masari “masa erlatibista”. Biak erlazionaturik daude:
masa erlatibista= konstantea bat . pausaguneko masa
Konstante hori (Lorentz-en transformaziorako konstantea) gorputzak duen abiadurarekin aldatzen da. Argiaren abiadurarekin konparatuz txikiak diren abiaduretarako (kotxe baten abiadura adibidez), konstante horrek 1 balio du eta beraz masa erlatibista eta pausaguneko masa berdinak dira.
Aldiz, argiaren abiaduraren inguruko abiaduretarako konstante hori handitzen doa.
Baina gorputzak argiaren abiadura izanen balu, konstantea “infinitua” izanen litzateke.
Horregatik, pausaguneko masa duen edozein gorputzak EZIN DU argiaren abiadura hartu,
Markelek gorago esan duen bezala lehertuko litzatekeelako.
Animo eta segi hortan! Zientziaren dibulgazioa geroz eta handiagoa bada hobe!
Kaixo!
Eskerrik asko zure aportazioagatik, Aritz! Bai, masarena alde batera utzia neukan, baina propietate hau ere abiaduraren araberakoa da: argiaren abiaduratik geroz eta hurbilago egon, orduan eta masa haundiagoa izango du gorputzak. Eta tira, orain ohartu naiz Markelek “lehertu” hitza zergatik erabili zuen. Beraz, denboraren dilatazioak norabide horretan bagaramatza ere, masa kontuan hartuta, argiaren abiadura gainditzea ezinezkoa dela argiago azaltzen da!
Eskerrik asko berriz ere zure (eta beste guztien) aportazioagatik. Zientzia dibulgatzeaz gain, pozgarria da nik ere blogarekin izugarri ikasiko dudala jakitea!