काही बेसिक वैज्ञानिक प्रश्न

धाग्याचे नाव वाचुन अपेक्षेने उघडला आणि प्रश्न वाचताना टोपी उडाली. आपला पास!! स्टिफन हॉकिन्ग्सचे मराठी भाषांतर केलेले "ब्रिफ हिस्टरी ऑफ टाईम" मोठया हौसेने विकत घेतले. १०० पानी छोटे पुस्तक मी १-२ वर्षे झाली हळुहळु वाचतोय :(

एस यांचा प्रतिसाद आवडला. विज्ञानात बहुतांश वेळा गणित जास्त बोलते शब्दापेक्षा. उत्तम धागा अजून प्रश्न आणि उत्तरे येवू द्यात. https://cosmosmagazine.com/physics/why-can-t-anything-travel-faster-light In 1964, Bill Bertozzi at MIT accelerated electrons to a range of speeds. He then measured their kinetic energy and found that as their speeds approached the speed of light, the electrons became heavier and heavier – until the point they became so heavy it was impossible to make them go any faster. The maximum speed he could get the electrons to travel before they became too heavy to accelerate further? The speed of light. सोप्या भाषेत समजा तुम्हाला A या ठिकाणावरून B ह्या ठिकाणी जायचं आहे, तुमच्यावर एक condition आहे कि तुमची प्रत्येक नवीन स्टेप हि जुन्या स्टेप च्या अर्धी असेल. असे करत राहिलात तर तुम्ही कधीच B ठिकाणी पोहचू शकत नाही. तुम्ही जसे जसे प्रकाशाच्या वेगाकडे झाल तसे तुमचे वस्तुमान वाढेल आणि acceleration कमी होईल ज्यामुळे तुम्हाला प्रकाशाचा वेग घाटता येणार नाही. मग खालील प्रश्न पडतो १. मग प्रकाशच का प्रकाश्याच्या वेगाने जातो.? कारण प्रकाश म्हणजे photons ज्याच खर वस्तुमान शून्य आहे, त्यमुळे तो सर्वोत्तम वेग घेवू शकतो. म्हणूनच MIT मध्ये इलेक्ट्रोन वर केलेल्या प्रयोगात प्रकाशाचा वेग achieve करता आला नाही कारण कितीही झाल तरी इलेक्ट्रोन ला थोडफार वस्तुमान आहेच. हे वाचल्यावर पुडाचा प्रश्न पडतो २. photon वस्तुमान नाही तर प्रकाश energy कसा carry करतो कारण E=m*c*c. तसेच black होल प्रकाश कसे वळवू शकते ? याच उत्तर इथ मिळतंय. photon च real mass शून्य असल तरी relativistic mass शून्य नाहीये. photon ची energy momentum मधून मिळते. मग अता पुढचा प्रश्न पडतो ३. प्रकाश अंदाजे ३ लाख किलोमीटर पर सेकंद vaccum मध्ये ह्याच वेगाने का जातो आता याच उत्तर थोड कठीण आहे आणि सध्या यावर संशोधन चालू आहे. पण खात्रीलायक माहिती इथे वाचू शकता. प्रकाश हा electromagnetic wave आहे, त्यामुळे electromagnetic properties of the quantum vacuum आणि Maxwell थेअरी वापरून संशोधकांनी प्रकाशाचा वेग काडला आणि काय by surprise तो तेवदाच निघाला. पण यासाठी संशोधकांनी काही assumptions वापरल्या मुळे हे उत्तर अजून satisfying नाहीये. आणखीन प्रश्न पडलेत जालावर उत्तरे शोधणे चालू आहे. काही प्रतिसादातून छान माहिती मिळाली

१) प्रकाशाच्या वेगानं जाण्याऱ्या यानात मी बसलो आहे. (प्रकाशाच्या वेगानं म्हणजे 99.99% of light) समजा माझ्या हातात एक बंदूक आहे. आणि त्यातून मी समोरच्या दिशेने एक गोळी झाडली तर त्या गोळीचा वेग किती? प्रकाशाच्या वेगापेक्षा जास्त ? = समजा मी आणि तुम्ही काही ठरावीक (परंतू कॉन्स्टंट) वेगाने जात आहोत. आता माझ्या दृष्टीकोनातून मी स्थीरच असेल आणि तुम्ही काही वेगाने जाताना दिसाल, आणि तुमच्या दृष्टीकोनातून तुम्ही स्थीर असाल आणि मी काही वेगाने (आणि विरुद्ध दिशेने) जाताना दिसेल. (हा परिणाम गाडी मधून जाताना झाडे मागे पळतात, यातून दिसतो). लक्षात घेण्यासारखी गोष्ट आशी की "स्थिरता" आणि "कॉन्स्टंट वेग" या संकल्पना सापेक्ष आहेत, निरपेक्ष नाहीत (आपल्या दृष्टीकोनातून आपण स्वतःला स्थिरच मानतो). कोण स्थिर आहे आणि कोण कॉन्स्टंट वेगाने जाते आहे हे सांगता येत नाही. या तत्वाला "गॅलीलीयन इन्व्हेरियन्स किंवा गॅलीलीयन रिलेटिव्हीटी" म्हणतात. आता तुमच्या प्रश्नाच्या संदर्भात गॅलीलीयन इन्व्हेरियन्स वापरून पाहू. समजा तुम्ही कॉन्स्टंट वेगाने (99.99% of light) जात आहात. परंतू कितीही वेगाने जात असाल तरी तुमच्या स्वतःच्या दृष्टीकोनातून तुम्ही स्थीरच असायला हवे, आणि पृथ्वी विरुद्ध दिशेने 99.99% of light वेगाने जाताना दिसायला हवा तसेच पृथ्वी वरच्या माणसाला तो स्वतः स्थीर आहे आणि तुम्ही 99.99% of light वेगाने जात आहात असे दिसायला हवे. मात्र गॅलीलीयन इन्व्हेरियन्स नुसार ही दोन्ही निरिक्षणे (तुमचे आणि पृथ्वीवरच्या माणसाचे) सापेक्ष असतील (म्हणजे आपापल्या दृष्टीकोनातून बरोबर असतील). अ‍ॅबसोल्यूट बरोबर आणि चूक कोणीही नसेल कारण वेग कोणातरी सापेक्षच मोजावा लागतो. समजा तुमच्या गोळीच्या वेगामध्ये काही फरक पडला (म्हणजे तुम्ही पृथ्वीवर असतानाचा तीचा वेग आणि वेगवान यानात बसून मोजलेला वेग) तर तुम्हाला निश्चीतपणे सांगता येयील की तुम्ही वेगात जात आहात आणि पृथ्वी स्थीर आहे. परंतू गॅलीलीयन इन्व्हेरियन्स नुसार तुम्हाला असं निरपेक्षपणे कधीच सांगता येत नाही. याचाच अर्थ तुम्हाला गोळीचा वेग तेवढाच दिसायला हवा जेवढा पृथ्वी वरच्या माणसाला दिसतो आहे.(१) आता पृथ्वीवरच्या माणसाच्या दृष्टीकोनातून विचार करून पाहू? त्याच्या दृष्टीने तर तुम्ही वेगवान यानात बसून जात आहात, तुमचा वेग 99.99% of light आहे आणि स्वतः (पृथ्वीवरच्या माणूस) स्थिरच आहे. मग त्याला तुमच्या गोळीचा वेग हा "0.9999 c + गोळीचा वेग" एवढा दिसेल का? समजा गोळीचा वेग 20% of light होता, तर पृथ्वीवरच्या माणसाला तो 119.99% of light वाटेल का? परंतू हा तर प्रकाशापेक्षा जास्त वेग झाला, आणि प्रकाशापेक्षा जास्त वेग असणे म्हणजे कार्यकारणभावाच्या वेगापेक्षा जास्त वेग असणे, जे शक्य नाही. म्हणजे पृथ्वीवरच्या माणसाच्या दृष्टीनेही गोळीचा वेग प्रकाशापेक्षा कमी असायला हवा.(२). आता (१) वरून असे कळते की पृथ्वी वरच्या माणसाने मोजलेला वेग आणि तुम्ही यानामधून मोजलेला वेग हे दोन्ही सारखेच हवेत. हे वेग सारखेच मोजले जाण्यासाठी "पृथ्वी वरच्या व्यक्तीच्या दृष्टीकोनातून यानाचे अवकाश आकुंचन पावलेले असायला हवे" (म्हणजे पृथ्वीवरच्या माणसाच्या दृष्टीकोनातून ज्याला १ मीटर म्हणतात त्यापेक्षा कमी अंतराला यानातील व्यक्ती १ मीटर म्हणेल) आणि "यानामधले घड्याळही पृथ्वीच्या दृष्टीकोनातून हळू चालायला हवे." (म्हणजे पृथ्वीवरच्या माणसाच्या दृष्टीकोनातून ज्याला १ सेकंद म्हणतात त्यापेक्षा जास्त वेळाला यानातील व्यक्ती १ सेकंद म्हणेल). त्याचप्रमाने पृथ्वीचे अवकाश आणि काळ यानाच्या दृष्टीकोणातून प्रसरण पावलेले असायला हवेत. अंतर व काळ कीती प्रमाणात बदलेल हे सांगणार्‍या सूत्रांना लोरेन्ट्झ ट्रान्स्फॉर्मेशन म्हणतात. अंतर आणि वेळ यांचा भागाकार करून वेग मिळेल जो दोघांसाठीही सारखाच असेल (अवकाश आणि काळाचे आकुंचन प्रसरण सारख्याच प्रमाणात झाल्यामुळे). बाकीचे नंतर टाईप करतो.

बंदुकीच्या गोळीचा स्पीड प्रकाशाच्या वेगापेक्षा कमी असला तर यान जोराने पुढे जाताना ती गोळी, बंदुक मारणार्‍याच्याच छातीत घुसेल का ?

प्रश्न आवडले आणि त्यापेक्षा हे प्रश्न पडतात हे जास्त महत्वाचे. मी बर्‍याच वर्षांपासून फिजिक्स, अ‍ॅस्ट्रोफिजिक्स आणि काही ईतर शास्त्रांमधील शोध, विकास यावर नजर ठेवून आहे (आवड म्हणून). माझं निरिक्षण असं आहे की आजही आपल्याला (मानव जातीला) फारच कमी माहिती आहे. जितके शोध लागतात त्यापेक्षा जास्त क्लिष्ट प्रश्न निर्माण होतात. आज जे अश्क्य वाटते ते थोड्याच काळात शक्य वाटू लागते. आवड अस्ल्यास काही युट्युब चॅनेल सुचवतो, बर्‍याच प्र्श्नांची उत्तरे तिथे मिळतील आणि प्रश्नही विचारु शकता. १. PBS Nova - https://www.youtube.com/user/NOVAonline/videos २. PBS Space Time - https://www.youtube.com/channel/UC7_gcs09iThXybpVgjHZ_7g ३. Curiosity stream - https://curiositystream.com/ ४. डी न्युज - https://www.youtube.com/channel/UCzWQYUVCpZqtN93H8RR44Qw ५.टेड एड - https://www.youtube.com/teded धन्यवाद.

> त्यातून मी समोरच्या दिशेने एक गोळी झाडली तर त्या गोळीचा वेग किती? बुलेट ची गती निर्धारीत करण्याचा फॉर्मुला खालील प्रकारे आहे : w = (u + v)/(1 + uv/c²) अर्थात आपण प्रकाशाच्या वेगाने जात असल्याने आपल्यासाठी काळाची गती मंदावेल आणि तुम्हाला साधारण बंदूक झाडल्याप्रमाणेच जाणवेल.