Tvillinger med ulik alder?

Paal, Bjørn og Turid lurte alle tre på det samme. Nå ble jeg fristet til å skrive et eventyr à la «Paal, Bjørn og Turid Askeladd,» men motstår glatt fristelsen. Og det skal du være glad for.

Ikke har jeg talenter som gjør at jeg kan skrive noe som overhodet minner om et eventyr. Og ikke minst, fordi denne saken ikke har noe som helst med eventyr å gjøre.

Men tilbake til Paal, Bjørn og Turid: De lurte ikke på helt det samme, men alt de spurte om har med lyshastighet og relativitet å gjøre.

Hvem er vel bedre egnet til å hjelpe oss enn folk som jobber med slike ting? Jeg tok kontakt med astronom Are Vidar Boye Hansen ved Universitetet i Oslo. Som vanlig kunne han hjelpe meg. Det vil si at det vel egentlig er Paal, Bjørn og Turid som får hjelp, men det er jo for flisespikkeri å regne.

Men før vi går løs på det disse tre fysakene lurte på, tenkte jeg å gi en lyninnføring i lyshastighet og relativitetsteorien.

Kort om om lysets hastighet

Det første kjente forsøket på å bestemme lyshastigheten ble utført av Galileo Galilei. Han utstyrte assistenten sin med en fjøslykt før de gikk opp på hver sin fjelltopp. I det Galilei avdekket sin egen lykt, skulle assistenten umiddelbart gjøre det samme, og Galilei ville ta tiden før han fikk øye på lyset. Optimistisk gikk de til verks og slik skulle lysfarten bestemmes.

Det eneste redskapet Galilei hadde for å måle tidsrommet var sine egne pulsslag, og dette satte naturlig nok visse begrensninger for nøyaktigheten av forsøket. Galilei konkluderte derfor med at dersom lyset gikk med endelig hastighet, så gikk det raskere enn han kunne måle på den måten.

Lysets hastighet i vakuum er en konstant hastighet, c, som i dag er definert til:

c = 299 792 458 meter per sekund.

Kort om relativitetsteorien

Relativitetsteorien er en teori om den fysiske betydning av begrepene rom og tid, i det vesentlige fremsatt av Albert Einstein i to hoveddeler.

Den spesielle relativitetsteori fra 1905 forklarer hvorfor naturlovene synes like for alle observatører som beveger seg jevnt og rettlinjet i forhold til hverandre.

Den generelle relativitetsteori fra 1916 beskriver gravitasjon som en egenskap ved det firedimensjonale tidsrommet.

Innen fysikken benyttes relativitetsteorien for å beskrive hvordan naturen oppfører seg ved ekstreme hastigheter eller gravitasjonsfelt.

Ok, da setter vi over til Are Vidar Boye Hansen:

Om du løper med lysets hastighet i mørket, med hodelykt, vil du da ha et opplyst område foran deg? Hva om du lyser i motsatt retning av bevegelsesretningen?

- Uansett hvor fort du beveger deg, vil lyset bevege seg med lyshastigheten i alle retninger i forhold til deg. Det er dette man mener med at lysets hastighet er konstant. Dette høres selvsagt helt sprøtt ut, men er bekreftet av utallige eksperimenter...

Enn hvis du ser en bil som kjører med lysets hastighet og den setter på lyset? Vil du se lyskjeglen eller ikke?

- Akkurat samme svar.

Hvorfor smeller det ikke når lyset bryter lydmuren?

- Lyset beveger seg alltid med lyshastigheten, som alltid er mye større enn lydhastigheten. Lyset bryter derfor aldri lydmuren.

Vi har et tvillingpar. Den ene reiser med lysets hastighet en viss tid. Vil det være større aldersforskjell mellom dem etterpå? Og hvordan vil en som reiser med lysets hastighet i ett år oppleve tiden i forhold til ett år i vanlig tilstand?

- Dette er vel en litt misforstått variant av det som kalles tvillingeffekten. Ingen kan reise med lysets hastighet. Men jo fortere du beveger deg, jo saktere går tiden for deg i forhold til de som står stille. En astronaut som har vært på romreise kan derfor komme tilbake til Jorda ett år eldre, mens tvillingen hans har blitt 50 år eldre.

Hva forteller den kjente likningen E=mc² oss?

- At energi og masse er to sider av samme sak. En kilo materie kan omdannes til en energimengde som er lik 1 kilo ganger 300 000 kilometer i sekundet opphøyd i annen.

- Det er nettopp dette som skjer i kjernekraftverk. Når man spalter en urankjerne får man to lettere atomkjerner. Den samlede massen til disse to kjernene er mindre enn massen til den urankjernen man begynte med.

- Massen som er til overs har blitt omdannet til energi. I sentrum av Sola og andre stjerner skjer det motsatte. Der smelter fire hydrogenatomkjerner sammen til en heliumatomkjerne. Hydrogenkjernene veier mer tilsammen enn heliumkjernen, og overskuddsmassen blir omdannet til energi. Lyset og varmen fra Sola stammer altså fra hydrogenatomer.

Denne artikkelen inngår i artikkelserien «Stein hjelper deg» . Jeg hjelper deg med livets små og store mysterier. Lurer du på hvorfor solen er gul eller hvorfor i all verden sjiraffen har så usannsynlig lang hals, er «Stein hjelper deg» redningen. Det finnes ikke dumme spørsmål. Intet spørsmål er for stort, og intet spørsmål er for lite.

Lurer du på noe? Vel, send meg spørsmålet, så skal jeg se hva jeg finner ut. Jeg kan ikke love at alle får svar, men jeg gjør så godt jeg kan. Jeg har dessverre ikke kapasitet til å svare på epost.