Kvantefysikk - Relativitet / Addisjon av hastigheter UiA Logo

[Hovedmeny][Forrige][Neste] [SimVideo] [Video/Sim]
På forrige side antydet vi litt om vår naivitet angående naturforståelse.
På denne siden skal vi følge opp denne naiviteten mht hvor lett vi av og til kan tenke feil i relativt enkle situasjoner.

La oss ta et enkelt eksempel fra en togreise.
Vi tenker oss et tog som beveger seg langs en rett linje med hastighet 100 km/h i forhold til jorden.
Inne i dette toget har vi en person som beveger seg fremover i toget med en hastighet 5 km/h i forhold til toget.
Vi stiller nå følgende spørsmål: Hvor stor hastighet har denne personen i forhold til jorden?
De fleste vil raskt svare at personens hastighet i forhold til jorden er lik togets hastighet i forhold til jorda pluss personens hastighet i forhold til toget, dvs personens hastighet i forhold til jorda er lik 100 km/h + 5 km/h = 105 km/h.
Denne måten å tenke på virker selvinnlysende og den fungerer absolutt tilfredsstillende i de fleste tilfeller, men ikke alltid.
Beregningsmåten må endres når hastighetene blir svært store (av størrelsesorden lyshastigheten). Dette er overraskende. Hva er det som er feil i vår måte å tenke på når hastighetene blir svært store?

'Feilen' ligger i at vi har en gal forståelse av addisjon av hastigheter (som igjen har sammenheng med vår 'feilaktige' forståelse av tid).
I figuren til venstre vises øverst vår klassiske måte å tenke på (slik som referert ovenfor).
Nedenfor vises den relativistiske måten å tenke på.
I følge relativitetsteorien må vårt svar fra beregningene ovenfor deles med 1 pluss produktet av toghastigheten og personens hastighet delt med kvadratet av lyshastigheten c (= 300.000 km/s).
I vårt tilfelle (med denne togreisen) ser vi (hvis vi ikke tar med altfor mange desimaler) at svaret blir det samme som vi har beregnet ovenfor.
Så man kan jo spørre: Hva var hensikten med denne relativistiske beregningsmåten?

Mht til svar på det siste spørsmålet, viser vi på neste side et eksempel på bruk av GPS hvor det er svært viktig å regne på den relativistiske måten.

Nå må ikke innholdet på denne siden forståes dit hen at den ikke-relativistiske måten å regne på er 'feil'.
I vårt tog-eksempel er vår førstnevnte beregningsmåte absolutt tilfredsstillende. Når vi finner områder hvor gjeldende teori ikke er tilfredsstillende, må vi søke etter andre forbedrede teorier som forhåpentligvis dekker de nye områdene og helst også inkluderer de gamle områdene som et eventuelt grensetilfelle. Hvis nye teorier er 'vanskeligere' å benytte, er det ingen grunn til å forkaste de gamle teoriene der disse fungerer tilfredsstillende.
Det vi forsøker å si på denne siden, er at nye teorier av og til kan være svært overraskende bl.a. ved at de kan bryte med våre tradisjonelle tenkemåter. Når vi skal studere kvantefysikk, kan det være hensiktsmessig med et relativt åpent tankemønster.