איך לשבור את מהירות האור?

אביאל היקר,

המצב אף גרוע ממה שאתה מתאר. לא רק שדברים בעלי מסה לא עוברים את מהירות האור, הם אפילו לא מגיעים אליה. פיזיקאים רציניים יספרו לך שזו בכלל לא המסה שמפריעה (כי הרי גם לאור יש מסה), אלא דבר קצת שונה שנקרא "מסת מנוחה", אבל האמת היא שאפשר להניח לרגע את המסה בצד ולפשט: שום דבר לא יכול להאיץ למהירות האור. אפילו לא האור עצמו. האור, כמובן, לא צריך להאיץ; לא כי אין לו מסה, אלא כי אין לו מנוחה. מי שתמיד נע במהירות האור לעולם אינו נאלץ לשנות מהירות. אבל דברים שלא נעים במהירות הזו מלכתחילה, לעולם לא יגיעו אליה.

בעצם זה די פשוט: ככל שמשהו נע מהר יותר כך קשה יותר להאיץ אותו. אותה אנרגיה שתאיץ כדור נייח ל־100 קמ"ש לא תספיק כדי להאיץ אותו מ־100 ל־200. צריך לשלם עוד מס זעיר, שמתנפח וצובר ריביות ככל שהמהירות עולה. וכשהמהירות שואפת למהירות האור המס נהיה אינסופי. שום כמות סופית של כח לא תצליח להאיץ שום דבר למהירות האור.

איך לשבור את מהירות האור? | איור: ערן מנדל

אז מה עם המכונית והכדור? גם זה פשוט. לנו, המורגלים במהירויות נמוכות, נדמה שמהירויות מתווספות אחת לשנייה באופן מלא. שאם אתה נוסע במהירות 100 קמ"ש ומשליך קדימה כדור בעוד 100 קמ"ש, אזי יחסית לצופה נייח הכדור יטוס ב־200 מאתיים קמ"ש. אבל הוא לא. אחרי שמחברים את שתי המהירויות צריך עוד לחסר איזה אחוזון, כדי לשלם את מס המהירות.

עבור מהירויות נמוכות הגירעון זניח. 100 קמ"ש ועוד 100 קמ"ש הם כמעט בדיוק 200 קמ"ש. כך בדיוק נוצרת האשליה שמדובר בסכום פשוט. אך כשהמהירויות גדלות הגירעון מטפס. לדוגמה, אם תנוע במחצית ממהירות האור ותשליך כדור בעוד מחצית ממהירות האור, הגירעון יגיע ל־20%, ומדידה חיצונית תגלה לך שכשמדובר במהירות האור חצי ועוד חצי שווים רק 80%. הגירעון הזה דואג לכך שגם בסכומים לעולם אי אפשר לעבור את מהירות האור.

הסיבוך היחיד כאן הוא שמנקודת המבט שלך הכדור מתרחק ממך במחצית ממהירות האור, ואילו מנקודת המבט של הצופה שנותר מאחור נדמה שהוא מתרחק ממך לאט יותר. והרי שניכם מודדים את מהירות הכדור בהתאם לתנועתו בזמן ובמרחב. איך ייתכן שתמדדו מהירויות שונות?

זו בדיוק הסיבה לכך שאיינשטיין קרא לתיאוריה שלו "תורת היחסות". הזמן והמרחב משתנים עבור צופים שנעים בהם באופן שונה. כשאתה זז במחצית ממהירות האור, גם הקילומטר שלך וגם השעה שלך יהיו שונים לגמרי מהקילומטר והשעה של הצופה מבחוץ, ובאופן לא מפתיע – גם המהירות שתמדדו תהיה שונה. ואתה לא צריך לדאוג אם זה נשמע לך מוזר. זה באמת לא אתה, זה העולם.

שאלות לבלדד השוחי: askbildad@calcalist.co.il