Szabó Gábor válaszol a fel nem tett kérdésekre

 

Professzor úr azt mondta, hogy ha egy ollót egyenletes (szög)sebességgel csukunk össze, akkor a két él metszéspontjának "sebessége" ctg a-val arányos, így az egészen kicsi összecsukási szögeknél ez a pont nagyon gyorsan "halad", mi több, túllépheti a fény sebességét. Kiemelte azonban, hogy ennek ellenére ezt a módszert nem lehet jelek továbbítására használni. Két problémám is van:

1.) Miért ne lehetne jelek továbbítására használni? Egy 300 000 km távolságban lévő megfigyelőhöz ez a metszéspont pillanatok alatt eljuthat, és ha eltekintünk a mérési problémáktól, beláthatjuk, hogy egyáltalán nincs szüksége egy másodpercre a megfigyelőnek ahhoz, hogy detektálja a metszéspont megérkezését.

2.) Szerintem nem lépheti túl a metszéspont a fény sebességét. Ugyanis az olló szárai acélból vannak, így ha 300 000 km hosszúak, akkor elhajlanak (ha gyémántból vannak, akkor is), legalábbis annyira biztosan, hogy ez a pont ne haladhasson gyorsabban, mint a fény - hiszen tulajdonképpen egy, az ollószárakon végigfutó transzverzális hullámról van szó, és ez ilyen távolságokban markánsan kiütközne. Hasonlóan ahhoz, ahogy egy lézerpointerrel az égre köröket rajzolva, a lézersugár végpontja sem lépheti túl a fénysebességet, akármilyen messzi "gömbhéjon" írok is le kört, hiszen ha elfordítom a világítótestet, az általa kiadott sugár úgy viselkedik, mint a hirtelen elfordított
locsolócső: "szétkeni" a sugarat.

Erre a két kérdésre célszerű egyben válaszolni. Az ollós példa Einsteintől származik, ezért említettem, de van ennél sokkal jobb példa, ami ráadásul meg is valósítható. A 80-as években munkacsoportunk kidolgozta az ún. haladóhullámú gerjesztési elvet. Ennek lényege a következő. Ha egy fénynyalábot, amelyben ultrarövid fényimpulzus terjed, alkalmas optikai rendszerre (pl. reflexiós rácsra) ejtünk, akkor megmutatható, hogy az impulzusfront a nyaláb tengelyéhez képest megdől (lásd az ábrát). A dőlés szöge (az ábrán gamma) a rács alkalmas

megválasztásával gyakorlatilag tetszőlegesen változtatható. A céltárgy (az ábrán festékcella) falának és az impulzusfrontnak a metszéspontja tehát a dőlési szögből következő sebességgel halad a fal mentén. (Miután maga a fényimpulzus fénysebességgel terjed, ezért gamma=45° esetén a metszéspont is fénysebességgel halad, ha a szög ennél kisebb, a haladási sebesség a fénysebességnél nagyobb.) Ha pl. a céltárgy egy lumineszkáló festékoldatot tartalmazó küvetta - mint ahogy ez volt abban a kísérletben is, amelyből az ábra származik - akkor a küvetta fala mentén egy világító folt a fénysebességet meghaladó sebességgel halad. (Ez a példa az "Einstein-ollónál" szerintem sokkal jobb, mert ténylegesen meg is valósítható, amit meg is tettünk.) Ha ezek szerint a küvetta fala mellett tekintünk két pontot, akkor azok között egy fényfolt fénysebességnél nagyobb sebességgel halad. Ellentmond-e ez a speciális relativitáselméletnek? Nyilvánvalóan nem, mert ezzel jelet az egyik pontból a másikba nem küldhetünk. Ennek megértéséhez képzeljük magunkat az egyik pontba, és próbáljunk meg jelet küldeni a másikba. Ezt megpróbálhatnánk úgy, hogy amikor a jel éppen nálunk jár, valamilyen módon megváltoztatjuk, például legyengítjük. Ez azonban semmilyen hatással nem lesz a másik pontban észlelhető jelre, miután az már útban van, és változatlanul fog beérkezni a másik pontba. Ezért tehát a nálunk keletkezett információt nem tudjuk a másik pontba eljuttatni.

Hogyan lehetne igazolni azt, hogy Einstein speciális relativitáselmélete igaz? (andorka)
- A speciális relativitáselméletnek számos kísérleti igazolása van, ezek közül csak kettőt említenék. Az idő-dilatáció jelenségét (itt arról van szó, hogy egy hozzánk képest nagy sebességgel mozgó rendszert - mondjuk űrhajót - figyelve azt észleljük, hogy az abban levő órák járása lelassul, azaz az idő lassabban múlik) amerikai kutatók közvetlenül igazolták a 70-es évek elején, amikor egy atomórát repülőgépre helyezve körberepülték a Földet. A kísérlet végén azt tapasztalták, hogy az óra a Földön hagyott hasonló atomórához képest a relativitáselmélet által megjósolt eltérést mutatta. A másik példa a relativisztikus tömegnövekedés. (A jelenség lényege: relativitáselmélet szerint a nagy sebességgel mozgó testek tömege a nyugalmi tömegükhöz képest meg kell hogy növekedjék.) Az ciklotronnak nevezett részecskegyorsítókban az elektronokat az ún. Lorentz-erő tartja körpályán. A Lorentz-erő akkor lép fel, ha töltött részecske mágneses térben mozog, az erő nagysága a mágneses térerősség mellett a részecske töltésével arányos. Az elektronok mozgását tehát végeredményben az e/m hányados határozza meg, ahol e az elektron töltése (hiszen ettől függ az erő), m az elektron tömege (hiszen ez jelenik meg a mozgást meghatározó erő=tömeg x gyorsulás formulában). A ciklotronokban kísérletileg is jól megfigyelhető, hogy az e/m változik, éspedig olyan módon, mint ahogy azt a relativitáselmélet alapján várjuk.

Hogyan működik pontosan a torziós inga, mit "csinál" működés közben?
(septi)
- A torziós inga egy igen finom torziós szálra függesztett rúdból áll, amelynek végein (súlyzószerűen) két tömeg helyezkedik el. Ha ezekre a tömegekre ható erők csak nagyon kismértékben különböznek, akkor a torziós szál elcsavarodik és a rúd elfordul. A rúd elfordulását nagyon érzékenyen lehet detektálni úgy, hogy a rúdra egy tükröt erősítenek, amely a ráeső fénysugarat az elfordulástól függően más szögben veri vissza. A torziós inga tehát általában igen kis erőkülönbségek mérésére szolgál. Eötvös Loránd a tömegvonzás tanulmányozására használta fel.