על פי תורת היחסות הפרטית של איינשטיין שום מסה לא יכולה לנוע במהירות האור. ככל שהמהירות גדלה כך גם המסה עד שבמהירות האור המסה הופכת לאינסופית. מכיוון שכדי להאיץ מסה אינסופית צריך אנרגיה אינסופית... אני מניח שהתשובה ברורה שלא ניתן לנוע במהירות האור.
(מעניין לציין שהמסה גדלה גם במהירות נמוכה, כלומר מסתך תגדל כאשר תעבור מישיבה להליכה. אך כמובן שההבדל כל-כך קטן שאינו בר מדידה).

תופעה מעניינת אחרת שנגזרת מתוך המשוואות של תורת היחסות הפרטית היא שככל שנעים מהר יותר כך הזמן עובר לאט יותר. כלומר אם אח אחד יישאר על כדור הארץ ואחיו התיאום יטוס בחלל במהירויות גבוהות הרי כשיחזור לכדור הארץ הוא יגלה שאחיו הזדקן יחסית עליו.
האם ניתן לקרוא לכך "מסע בזמן"? באופן עקרוני כן אך מעשית לא הייתי מגדיר זאת כך. כי על פי הגדרה זו כולנו למעשה נוסעים בזמן! רק שאנו לא יכולים לשלוט בכיוון ובקצב - הקבועים תמיד (הכיוון קדימה והקצב אחיד), בדיוק כמו אותו אח תיאום שטס בחלל שמבחינתו הזמן עבר כרגיל. אח זה אולי הזדקן לאט יותר, אך כעת במידה והתחרט אינו יכול לחזור חזרה בזמן ולמנוע את יציאתו שלו עצמו.
אם מתעלמים מאחת ההנחות בתורת היחסות הפרטית של איינשטיין (הנחה, לא הוכחה!) שלא ניתן לנוע מהר ממהירות האור הרי שע"י פיתוחים שונים של הנוסחאות ניתן להצביע על תופעות חזויות הנוגדות את היקום המוכר לנו במהירויות תיאורטיות הגבוהות ממהירות האור. אחת מהאפשרויות מצביעה על מסע בזמן כאופציה, אך כפי שכבר ציינתי כך הדיון נכון להיום, הוא תיאורטי לחלוטין.

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

10 תגובות

  • יגאל

    עיוות הזמן

    ישנו את התופה גם של עיווט זמן ע"י חור שחור, בהתקרבות לחור שחור הזמן ינוע לאט הרבה יותר מהזמן של כדור הארץ
    ולכן אם אם יש 2 תאומים אחד על כדור הארץ ואחד נושא לעבר חור שחור שנמצא במרחק חודש מכדור הארץ
    בחזור האח שיצא יהיה הרבה יותר צעיר מהאח שנשאר בכדור הארץ כל דקה ליד החור שחור זה שנים על כדור הארץ מספיק שישאר שם 24 שעות והאח יהיה מאוד זקן אם לא מת כבר

  • עומר

    פרדוקס התאומים

    לפי איינשטיין, אין משמעות
    לתנועה סתם כך אלא רק לתנועה יחסית,
    כלומר ביחס לגוף אחר. מצד שני, לפי
    תורת היחסות הפרטית, הזמן של גוף הנע
    ביחס לגוף אחר, נע לאט יותר. גם לפי
    פרדוקס התאומים, התאום שעוזב את כדור
    הארץ, חוזר ורואה שאחיו שנשאר על כדור
    הארץ, הזדקן יותר מהר ממנו. אם אפשר
    לומר שגוף א' נע ביחס לגוף ב' שנח,
    בדיוק כמו שאפשר לומר שגוף א' נח וגוף
    ב' נע ביחס אליו, מדוע הזמן של אחד
    עובר לאט יותר ביחס לשני? מה הופך את
    אחד הגופים ל"נע באמת" ואת השני ל"נח
    באמת"?

  • ירון גרוס

    תאוצה - התשובה לפרדוקס התאומים

    שלום עומר
    כפי שצינת לכאורה כל אחד מהתאומים חושב שהוא זה שבמנוחה ואילו השני הוא שנע ביחס אליו. לכן כל אחד מהם היה טוען שהוא זה שצריך להזדקן בעוד השני ישאר צעיר. זהו בדיוק הפרדוקס, כייצד שניהם יכולים לטעון זאת ברור שרק אחד מהם יזדקן והשני לא

    התשובה לכך היא שהם לא לוקחים בחשבון כי מערכות הייחוס שלהן אינן במהירות יחסת קבועה כל הזמן, קיימים פרקי זמן קצרים מאוד שבהם התאום שעלה על החללית מאייץ, זה קורה כאשר הוא עוזב את כדור הארץ, שוב כאשר הוא מגיע ליעד שלו ומאט כדי לעצור ואז מאיץ חזרה לכיוון כדור הארץ, ושוב כאשר הוא מגיע לכדור הארץ ומאט על מנת לעצור ולפוגש את אחיו התאום
    התאוצות הללו שוברות את הסימטריה בין שני התאומים, ולמעשה ההפרשים בזמנים שלהם נוצרים ברובם בזמן זה (גם אם הוא קצר ביותר מנקודת ראותו של המאיץ)

  • עומר

    בהמשך לתגובתך

    פרדוקס התאומים הוא רק דוגמה תיאורטית לתופעה. אני מבין את ההסבר באמצעות התאוצה (אם כי גם כאשר יש תאוצה של גוף אחד ביחס לשני, אפשר לומר באותה מידה שהשני מאיץ ביחס לראשון, הלא כן?).

    אבל באופן מעשי, למשל כאשר בוחנים את השגיאה בסנכרון של לווייני הGPS שחגים סביב כדור הארץ במהירות קבועה, מדוע דווקא השעונים של הלוויינים מאטים ולא של כדור הארץ? הרי מדובר במהירות יחסית בין הלוויינים לכדור הארץ ובדיוק כפי שניתן לומר שהלוויינים חגים סביב כדור הארץ הנח, ניתן לומר שהלוויינים נמצאים במנוחה וכדור הארץ מסתובב סביב צירו ביחס ללוויינים (כמובן בלי קשר לעובדה שהוא מסתובב סביב צירו גם ללא קשר ללוויינים).

  • מאיר ברק

    תשובה

    לצופה מבחוץ אם היה יכול להסתכל אל תוך הנוסע במהירות הקרובה למהירות האור הוא היה רואה שהכול מעט (אני משתמש במושג אם היה מכיוון שזה היפותטי). לנוסע עצמו לא הייתה כל תחושה כזאת מכיוון שמבחיתו השמן עובר בקצב רגיל. ההסבר לכך ניתן בתשובות רבות שניתנו באתר.

    קישורים:
    מהירות האור וחור שחור
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

    מדוע אם ננוע במהירות האור הזמן יעצור
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

    מה יקרה לגוף שיתקרב למהירות האור
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

  • יונתן

    מהירות האור וזמן

    כשנוסעים במהירות קרובה למהירות האור הזמן "נע לאט יותר".
    במה זה מתבטא?
    בהאטה של תהליכים ביולוגיים?
    נגיד-הלב פועם יותר לאט?

  • מאיר ברק

    התשובה פשוטה- גם המרחק משתנה!

    הסבר טוב על השתנות האורך תוכל לקרוא בקישור הראשון:
    כמו כן תוכל לקרוא כאן
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

    על תורת היחסות ואפקט ההתקצרות במהירות הקרובה למהירות האור
    קישורים:
    תורת היחסות (אתר רשימות)
    http://www.notes.co.il/ben-hateva/25504.asp

    מה יקרה לגוף שיתקרב למהירות האור
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

    האם יש משהוא המהיר ממהירות האור?
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1446&incat=1412&a...

  • סטס

    שאלה

    נגיד שהחללית נעה 99% ממהירות האור ביחס לצופה העומד על פני כדור הארץ .
    השאלה היא :
    אם האדם היושב בחללית ימדוד את מהירותו ביחס לכדור הארץ הוא יגלה כי הוא נע במהירות גבוהה מזו שחושבה ע"י הצופה, הרי "שככל שנעים מהר יותר כך הזמן עובר לאט יותר" (הזמן משתנה אך המרחק לא ) ?

  • לירז

    אפשר לקבל בבקשה פירוט של תופעת האחים

    "כלומר אם אח אחד יישאר על כדור הארץ ואחיו התיאום יטוס בחלל במהירויות גבוהות הרי כשיחזור לכדור הארץ הוא יגלה שאחיו הזדקן יחסית עליו."

    אפשר פירוט לגבי התופעה וממצאיה

  • מאיר ברק

    "תופעת התאומים" או "פרדוקס התאומים"

    התופעה של תאום זקן ותאום צעיר יותר בגלל נסיעה במהירות הקרובה למהירות האור לא נחזתה עדיין מכיוון שעדיין לא הגענו לשלב של מסע במהירויות כאלו אך כל העדויות והחישובים על פי תיאוריית היחסות מצביעים שכך יתרחש.

    יותר מכך, למעשה התופעה כבר נחזתה בניסוי שבוצע בעבר.
    ב 1971 טסו פיזיקאים אמריקאים עם שעונים אטומיים מאוד מדוייקים. התברר ששעון שטס פיגר מעט אחרי השעון שנשאר על פני הקרקע.

    תופעה נוספת הקשורה להתארכות הזמן נצפת בחלקיקים תת-אטומיים.
    חלקיקים תת-אטומיים מסויימים הנעים במהירות קרובה למהירות האור מתפרקים בפרק זמן קצר מאוד, אך פרק זמן זה עדיין ארוך יותר מהמחושב להם על פי התיאורייה או שהוא ארוך יותר לעומת חלקיק זהה הנמצא במנוחה.
    הסיבה היא שמבחינת החלקיק הנע במהירות הקרובה למהירות האור הזמן עובר לאט יותר לעומת חלקיק זהה איטי או לעומת חישוב תיאורטי שלא לוקח בחשבון את האפקטים של תורת היחסות.

    צרפתי קישורים למטה להרחבה בנושא
    קישורים:
    סרטון המדגים את הפרדוקס
    http://math.ucr.edu/~jdp/Relativity/TwinParadox.html

    מאמר שהתפרסם בגלילאו
    http://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-3351090,00.html

    תשובה של בלדד השוחי
    http://news.nana10.co.il/Article/?ArticleID=111996