Ha két fotont ellentétes irányokban bocsájtunk ki, akkor 2c-vel távolodnak?

Kérdező: Igen.

#1 A fotonnak nincs "szemszöge", a fotonhoz nem lehet inerciarendszert rendelni.

Kérdező: álljunk mi a képzeletbeli számegyenesen a 0 pontban, és bocsássuk ki ellentétes iránba a két fotonunkat! A számegyenes egészei (1,2,...stb és -1,-2, ... stb) jelöljék az egy másodperc alatt megtett útját a fénynek (ugye ekkor az 1 számjegy ~300.000 km-re lesz tőlünk, a 2 számjegy ~600.000 km-re, stb, és ugyanez negativ irányban is).

Egy másodperc múlva az egyik foton a -1-nél lesz, a másik az 1-nél ugye. Mekkora távolság is ez összesen? ~600ezer kilométer. A következő másodpercben a -2-nél -s a 2-nél lesznek, ami már ~1.200.000 km. Tehát a két foton közötti távolság minden másodpercben ~600.000 km-nyivel nő. Ez alapján nem nehéz belátni, hogy egymástól 2c-vel távolodnak.

Mielőtt a #3-ban írtak alapján bárki kihozná a dologból, hogy hohó, akkor mégiscsak lehet a fénysebességnél gyorsabban mozogni: sebességet két meghatározott pont között tudunk mérni. Megnézzük, hogy az egyik pont mennyit mozgott a másikhoz képest, és ezalatt mennyi idő telt el neki. És itt jön a bökkenő: a fotonnak nem telik az idő. Ez azzal egyenértékű, amit a #2-ben írtak: a fotonnak nincs szemszöge. A foton nem tudja megmondani, hogy xy távot mennyi idő alatt tett meg, így egy másik fotonhoz képest vett sebességét sem tudja értelmezni.

Tudom, akkor hogy lehet egyáltalán a fény sebességéről beszélni? Úgy hogy a fotonunk sebességét nem egy másik fotonhoz, hanem valami olyan valamihez viszonyítjuk, ami számára létezik és telik az idő. A Földhöz, egy vonathoz, űrhajóhoz, a Józsi zseblámpájához. Ekkor értelmezhető a sebesség. De két fotonnál egymáshoz képest nem. Így pedig egymáshoz képesti sebesség sem.

"A fotonnak nincs "szemszöge""

Ezért írtam, hogy biztosan nem.

Az ilyen problémában nem járatos ember számára elfogadhatatlan, hogy nem 2c, hiszen minden létező tapasztalata azt mondja, hogy az 2c. Ugyanakkor meg nem 2c. Mi a feloldás?

A hétköznapi ember a tapasztalatát (bár erről nem tud) a következőképpen szerzi. Indul két tárgy mellőle ellentétes irányban. Előzetesen kimért távolságokat, van precíz órája. Tárgyak és óra indul. Eltelik mondjuk egy perc, a tárgyak a jelzésekhez érnek. Emberünk meg az órájára pillant. Csakhogy ő onnan tudja, hogy a tárgyak megérkeztek, hogy azokról egy foton visszaverődik, és a szemében landol. Nem veszi figyelembe azt se, hogy a fotonnak is kell idő a megérkezéshez. Vagyis emberünk a méréshez használt méterrudat (távolság), órát és fotont, ami jelezte neki a megérkezés pillanatát, hogy az óráját megállíthassa és leolvashassa.

Nagyszerű, most vegyük a fotonokat. Mondjuk a mérés hasonló, a távolságok pedig legyenek valamelyik bolygók. Az egyik fotonunk rajtol a földől a marsig. Hogy odaért, azt kizárólag úgy tudhatjuk meg, hogy egy másik fotont megkérünk, szóljon (azaz a mérendő foton becsapódásának pillanatában indul hozzánk szólni). És bármennyire nem tetszik, mivel ez a foton is ugyanolyan gyors, ezért a mi mérésünk kétszer akkora időt fog mutatni. Ugyanis nincs végtelen hatású információáramlás, ami azonnal közli velünk, hogy stoppert kinyomni. Ugyanez a helyzet a másik irányban távozó fotonnal, tehát azt kapjuk, hogy a 2c mégiscsak c.

A megszokott méréseinknél sose vesszük figyelembe, hogy c sebességgel jön vissza az információ a megérkezésről, mert a sebességeink ehhez képest elhanyagolhatók. Így a valójában mért idő nem az út megtételéhez ténylegesen szükséges idő, hanem több (igaz, szinte mérhetetlenül kicsivel).

Ha most ezt általánosítjuk, talán megérthető, miért érvényes a relativitáselméletben használt számolás, és azzal összhangban miért nincs 2c sebesség.

#4

Képzeljünk el egy űrállomást, ahonnan elindítunk egy nagysebességű űrhajót, amely olyan gyorsulásra és sebességre képes, hogy egy év múlva az indítás pillanatától számított átlagsebessége pontosan a fény sebesség 5%-a lesz. Tételezzük fel, hogy az űrhajóról az indítás pillanatában kibocsátottunk egy fotont (nevezzük f1-nek), melynek iránya (egyenes mozgást feltételezve) az űrhajó haladási irányával azonos irányú lesz. Ugyanebben a pillanatban magáról az űrállomásról is kibocsátunk egy fotont (nevezzük f2-nek) ugyanabba az irányba f1-gyel párhuzamosan. Feltételezhetjük, hogy f1 és f2 a Földről nézve azonos sebességgel távolodik azonos irányba? Meg tudnád határozni f1 és f2 sebességét külön-külön az űrállomáshoz, illetve az űrhajóhoz viszonyítva? Következtethetünk -e ezekből az adatokból (akár Földhöz viszonyított sebességüket is figyelembe véve) f1 és f2 egymáshoz viszonyított sebességére? Mondjuk egy év múlva?