¿Cómo le explicarías a un niño de siete años por qué nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz?

Comenzaría diciendo que es el resultado de cómo el Espacio y el Tiempo funcionan juntos en nuestro universo.

El espacio-tiempo simplemente no permitirá que las cosas se muevan más rápido que la velocidad de la luz.

Funciona de modo que cuanto más te acercas a la velocidad de la luz, más y más energía necesitas para moverte un poco más rápido, hasta que estás en el punto en el que necesitarías toda la energía que podría haber para obtener mucha energía. Muy cerca de la velocidad de la luz.

Para llegar exactamente a la velocidad de la luz, necesitaría más energía de la que podría existir para siempre.

Entonces, imagina una playa de arena. Metes tu dedo en la arena. Si mueve su dedo lentamente, puede moverlo a través de la arena con bastante facilidad.
Si intenta moverlo más rápido, debe forzar su mano cada vez más, hasta que su dedo comience a doler.

Si intentas mover tu mano demasiado rápido, ¡tu dedo podría romperse!

Entonces, hay (en efecto) una velocidad máxima que puede mover su dedo a través de la arena. La arena es un poco como el espacio y el tiempo.

(¡La analogía se rompe si lo examina demasiado de cerca! Por ejemplo, reemplace el dedo con una varilla de hierro y conduzca a través de la arena con un tractor … Si el niño sale con eso, ¡consiga una cartilla de física decente!).

Les explicaría que la idea en realidad surgió de una ilusión.

Después de un rápido truco de cartas y un dedo extraíble se explicó para que entendieran que hay mecanismos subyacentes a la magia que seguiría …

Un tipo llamado Lorentz supuso que la luz les estaba jugando una mala pasada a todos, por lo que se le ocurrió una descripción interesante de lo que sucede cuando te mueves.

Sabía que cuando te mueves súper rápido, la luz tendría que ponerse al día y tomar más tiempo para hacer cosas (como rebotar de un lado a otro entre los espejos), pero probamos cosas y sabemos que vamos muy rápido alrededor del sol y nosotros no veo que suceda este efecto y eso es super raro.

Entonces le pareció que tal vez la cantidad de tiempo extra que llevaría más tiempo hacer las cosas se equilibraba de alguna manera. Tal vez hubo alguna ilusión o truco engañándonos. Entonces pensó: “¿Oye, tal vez la persona que se mueve rápido se pone en un extraño estado de cámara lenta?

Lo curioso es que cuando tu cerebro se ralentiza, todo lo demás se ve acelerado y más rápido, ¿verdad?

Hubo un truco para las cartas y un truco para el dedo, ¿puedes ver cómo podría funcionar este truco?

Déjame dar un ejemplo

Pensemos sin la cosa de cámara lenta por un segundo.

Entonces, si estás en un tren que viaja a la velocidad de una bala y una persona en el suelo al lado del tren dispara una bala en la misma dirección en que vas, pero justo a tu lado, ves la bala cabalgando a tu lado hasta se cae al suelo. Si su tren va un poco más lento que la bala, entonces la bala pasa lentamente.

Ahora traigamos de nuevo lo de la cámara lenta.

Si usara una pistola de rayos lenta en todos y todo en el tren, entonces cuando se miraban y hablaban, todos pensaban que todo era normal, pero incluso si el tren estaba parado, todos fuera del tren y todo lo que sucede afuera parecería estar extrañamente acelerado.

Bueno, ahora solo decimos que no hay tal cosa como la pistola de rayos de cámara lenta, ¡pero solo viajar en un tren súper rápido lo hace automáticamente!

Ahora déjame responder tu pregunta

Esto significa que si íbamos en un tren que viaja casi a la velocidad de una bala, deberíamos ver que la bala nos pasa lentamente, pero es cuando nuestro tiempo funciona de manera normal. Si nuestro tiempo se ralentizara, entonces esa bala podría pasar muy rápido.

…Prepárate para ello.

Si nuestro tiempo se ralentizara lo suficiente, ¡esa bala podría pasar por nuestra ventana a la velocidad normal de una bala!

… está bien así que “Whoa, eso suena genial” pero eso no responde a tu pregunta?

Bueno, en realidad lo hace; simplemente no has visto todo el truco todavía. Verá, para que el truco funcione, esa bala tiene que parecer que es la velocidad de una bala, no importa cuán rápido vaya. Esto significa que su tiempo siempre se ralentizará en la cantidad justa para compensar la velocidad del tren.

(y cuando te acercas mucho a la velocidad de la bala, tu tiempo tiene que ser MUY lento porque la bala te pasaría REALMENTE lento en el tiempo normal).

El problema es que si el tren llega a alcanzar exactamente la velocidad de la bala, la bala no se mueve más allá de ti … solo viaja a tu lado.

No importa cuánto desacelere tu tiempo, nunca podré hacer que esa bala te pase más rápido ya que no está pasando en absoluto.

Si ese tren puede viajar a la velocidad de una bala, ¡el truco ya no funciona!

Um, ¡gran historia pero te pregunté sobre la luz!

Lorentz hizo un montón de matemáticas para describir el truco del que te hablé, pero lo hizo por la luz porque la luz parece comportarse de manera extraña. No importa qué tan rápido vaya, parece que va a la misma velocidad en comparación con usted en algunas pruebas que hemos realizado.

Einstein llamó a esto “constancia” y convirtió esto en una regla que no se puede romper o tenemos que arrojar un montón de otras explicaciones para las cosas.

Si algo pudiera ir a la velocidad de la luz, todo el truco se rompería (al igual que la bala, la luz simplemente se quedaría allí) para que nada pueda ir más rápido que la luz o, o incluso la misma velocidad que la luz, o la regla de Einstein es incorrecta.

Hasta ahora, nadie ha podido demostrar que esa regla es incorrecta.

¿Qué es la velocidad?

Mientras una partícula se mueva a una velocidad uniforme y no se acelere, se puede seleccionar cualquier marco de referencia inercial para determinar su velocidad. La velocidad de la partícula se vuelve así arbitraria. No se puede detectar con los ojos cerrados porque es relativo a una referencia externa. Según el principio de relatividad, no se puede determinar una velocidad uniforme absoluta.

Tratamos la velocidad de la luz como absoluta. Esto parece ser una inconsistencia.

El caso con la aceleración es diferente. Es un cambio de velocidad independientemente de cuál sea la velocidad. Será lo mismo en todos los marcos inerciales. Podemos sentir la aceleración con los ojos cerrados. La aceleración se hace referencia por sí misma. No requiere un marco de referencia externo.

La aceleración es absoluta en la medida en que se hace referencia a sí misma.

Una partícula con inercia puede acelerarse porque ofrece resistencia al empuje. Pero a medida que se acelera, ofrece menos resistencia a ser empujado. Luego requiere una fuerza mayor para acelerarlo a una velocidad mayor. En otras palabras,

La inercia de una partícula se reduce a medida que se acelera.

A medida que aumenta la aceleración de una partícula, llega un punto en que la inercia se ha vuelto tan pequeña que no hay resistencia ni nada contra lo que empujar. Ningún empuje disponible puede aumentar aún más la velocidad de aceleración. Este valor límite de inercia es el mismo que la inercia de un fotón. La inercia de un fotón es tan pequeña que no se puede acelerar.

La velocidad de la luz es uniforme y constante porque un fotón no puede acelerarse.

La inercia de un fotón no es cero porque la inercia cero corresponderá a la velocidad infinita. La velocidad de la luz tiene un valor finito porque la inercia de un fotón no es cero, aunque es muy pequeña.
Entonces, hay un límite a la aceleración a la que una partícula puede estar sujeta. Esta aceleración limitante es equivalente a la “masa en reposo” de la partícula, cuando se mueve a una velocidad uniforme y no acelera.

La “masa en reposo” de una partícula es la masa cuando no está acelerando

La “masa en reposo” de un fotón es cero porque no puede acelerarse desde su estado uniforme.

Entonces, el límite real para la luz es la inercia de fuga.

Puedes explicar que la masa y la energía están conectadas.

Esa masa se puede convertir en energía y viceversa.

Ese 1 kilogramo de materia = aproximadamente la energía de 20 millones de toneladas de TNT.

Que cuando comienzas a acelerar algo cerca de la velocidad de la luz, su masa crece más y más rápido.

Que incluso si consumieras todas las estrellas en nuestra galaxia y convirtieras la masa en energía cinética (de movimiento) usando algún tipo de fantástico motor de nave espacial, aún no alcanzarías la velocidad de la luz.

Esa luz, rayos UV, rayos X, microondas, radio e infrarrojos pueden considerarse pequeñas partículas llamadas fotones que no tienen masa ni existencia en reposo. Tienen que viajar a la velocidad de la luz.

Pero cualquier cosa que tenga masa como las personas o las naves espaciales nunca puede alcanzar la velocidad de la luz.

Puedes dejar la Relatividad general permitiendo que las Burbujas de distorsión estiren el espacio detrás de una nave estelar y compriman el espacio frente a ella, mientras que la nave no se mueve en relación con el espacio dentro de la burbuja …

… hasta que él o ella sea un poco mayor 🙂

Nunca patrocinar a los niños.

Cuando tenía 12 años, mi papá me dio un libro maravilloso sobre Relatividad Especial, completo con ecuaciones. Me encantaban las matemáticas, pero gran parte del libro era griego para mí. Eso comenzó algo 🙂

Explique que cualquier cosa que tenga masa no puede ir más rápido que la velocidad de la luz.

Digamos que para ir más rápido, necesitas aceleración, lo que requiere energía.
En general, cualquier cosa con masa necesitará una cantidad infinita de energía para viajar a la velocidad de la luz, aproximadamente 299 792 458 m / s.

Explique que las partículas de luz (fotones) no tienen masa y, por lo tanto, no requieren una cantidad infinita de energía para viajar tan rápido como lo hacen.

Si un niño de 7 años hace esa pregunta, la pregunta de repente, sin que usted o nadie le diga eso, y es posible que lo lea en alguna parte y esté bastante atormentado por la pregunta, debe decir él / ella que es una ley básica de la naturaleza bastante dura y que no se puede romper. Debe explicarlo, ya que esto no es algo que no pueda sobrepasar o se le multará. Es que simplemente no puedes, no importa cuán grande sea el motor que tengas. No es una ley hecha por el hombre, es una restricción del universo y cuál es exactamente la razón detrás de esto (la razón cuya ausencia puede anular esta restricción) aún es desconocida para la humanidad. Si el niño todavía tiene curiosidad acerca de la pregunta, explíquele qué pasará si esta restricción se supera de alguna manera.

Si él / ella te está preguntando porque acabas de decírselo, puedes decir que es una ley de la naturaleza, como si la tierra saliera por el este.

Consigue una antorcha. Envíe a su hijo a 20 metros de distancia. Grita “GO” en el mismo momento en que enciendes la antorcha. Deben comenzar a correr cuando escuchan “GO” y dejar de correr cuando ven que la antorcha se enciende. Si eso no los convence, ¡nada lo hará!

O haga que escuchen / miren los truenos / relámpagos que les expliquen que el sonido va 10 veces más rápido que los autos en la autopista (¡sin atascos!) Y que la luz aún lo golpea como si se arrastrara.

Luego dígales que nadie en toda la historia ha encontrado algo que vaya más rápido a pesar de que muchas de nuestras personas más inteligentes buscan algo que sí lo haga.

Le diría la verdad, que nadie sabe ‘por qué’ esto es así, pero hasta donde nosotros (la humanidad) podemos decir, a partir de muchos experimentos y pruebas, realizados por muchos científicos diferentes, en muchos países diferentes, eso es la forma en que parece ser el universo. También explicaría que un hombre muy inteligente llamado Albert Einstein utilizó este hecho básico, junto con algunas otras ideas, para construir un marco maravilloso llamado teoría, que ha sido extremadamente útil para la humanidad al describir y comprender muchas otras cosas sobre cómo el universo parece funcionar. Finalmente, le diría que esta forma de descubrir las cosas, usando una asociación de experimentos y teorías, se llama hacer ciencia, y que es una cosa valiosa e importante que debe tratar de aprender y usar.

Nota: Solo estoy usando ‘él’ como convención para referirme a cualquier niño, niño o niña.

Le diría al niño de siete años que con el conocimiento actual parece que no se cree que ningún objeto físico o cosa pueda moverse más rápido que la velocidad de la luz. A partir de este hecho aparente, parece que el viaje interestelar o intergaláctico está prácticamente fuera de discusión. Pero le diría a este niño que no se decepcione, ya que este conocimiento actual es tan limitado que los conceptos humanos de los viajes espaciales se basan en simples preceptos de movimiento físico y propulsión, porque esto era todo lo que las primeras civilizaciones conocían y seguían con el túnel. visión. Y cuando parece que nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz, el viaje espacial a distancias a muchos años luz de distancia parece llegar a su fin basado en la simple conciencia. Pero esto no es necesariamente así. Las razas de criaturas en áreas distantes, que son como la familia para ti solo con diferentes apariencias, han poseído tecnologías por períodos más largos y han tenido la oportunidad de crear bases de conocimiento y tecnologías mucho más grandes que las que tienes disponibles. Si tuviera ese conocimiento disponible, descubriría que gran parte de lo que ve y sabe a su alrededor ahora sería diferente. Descubriría que la mayor parte de lo que vio de su mundo ya no sería válido, y gran parte de lo que pasó por alto o pensó poco o nada sería de suma importancia para usted. Por lo tanto, es de vital importancia para usted y su generación mirar con ojos nuevos, incertidumbre y una visión lateral cuestionando todas las cosas a su alrededor, especialmente aquellas cosas que otros dicen que son conocidas “con seguridad”. Entrena para usar tus instintos, perspicacia, intuición e imaginación para mirar a tu alrededor. Respeta y agradece todo lo más mínimo que esté incrustado contigo en tu tiempo y espacio. Y ahora, me gustaría mirar hacia atrás a las limitaciones de los objetos que viajan más rápido que la velocidad de la luz. Las carreras avanzadas han tenido mucho más tiempo para pensar fuera de la caja. Han tenido tiempo de eludir, modificar directamente o ver claramente todas las limitaciones de las que los humanos son conscientes. No les preocupa en absoluto la velocidad de la luz como limitación de la transferencia interestelar, intergaláctica e interdimensional de objetos físicos. aunque existen problemas de compatibilidad, especialmente con respecto a la transferencia interdimensional. Pero en su mayor parte, el campo de transferencia de criaturas y objetos físicos está abierto de par en par. Su pensamiento afecta el presente, el pasado y el futuro de todo lo que existe, y no tiene absolutamente ninguna limitación a la claridad y la santidad universal de todo lo que hay con las bendiciones de las herramientas que recibió. Simplemente abra y mantenga abiertas estas herramientas, y su caja de herramientas y potencial se expandirán sobre sí mismos de manera ilimitada. El tiempo dedicado a preocuparse por las limitaciones de “moverse” a velocidades superiores a la velocidad de la luz podría ser más gratificante si estimulara el pensamiento fuera de la caja y pusiera menos énfasis en “moverse”.

Le mencionaría que su pieza electrónica favorita, por ejemplo, un juego, un teléfono, funciona igual en un tren en movimiento que en la estación de trenes. Las leyes de la física son las mismas. Estas mismas leyes de la física predicen el valor de la velocidad de la luz, lo que significa que las personas en el tren en movimiento miden el mismo valor que las personas en la estación de tren. Esto solo es posible si la velocidad de la luz no depende de la velocidad de la persona que la mide. Esto también significa que no importa qué tan rápido lo persigas, no puedes atrapar un rayo de luz: siempre se te escapará a la velocidad de la luz.

Descargo de responsabilidad: no tengo hijos, por lo que mi explicación nunca fue probada en versión beta.

Puede explicar que algunos científicos creen que nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz. Einstein postuló esta propiedad del universo analizando ecuaciones matemáticas, y desafortunadamente el cosmos no se comporta mágicamente estrictamente de acuerdo con las ecuaciones derivadas de un científico del siglo XX.

Dado que la ciencia aún no ha descrito una causa de gravedad decente, ni ha dado explicaciones particularmente detalladas de lo que podemos ver en el cosmos, no es absolutamente seguro acerca de las fórmulas matemáticas de un científico que nació y murió antes de que alguien lanzara un satélite al espacio y mucho menos un telescopio. Una cosa a tener en cuenta es que las teorías de Einstein tienen una gran cantidad de personas que declaran que los agujeros de gusano son reales, a pesar de que nunca se ha observado nada ni remotamente relacionado con los agujeros de gusano.

En realidad, no tenemos una manera de hacer mediciones precisas de la masa de los objetos celestes como la Tierra, la Luna o el Sol, sin embargo, los cálculos se realizan de forma regular como una forma de verificar las teorías modernas, como la relatividad y las propiedades. de luz. La forma en que se dedujo originalmente la masa de los objetos celestes fue mediante el cálculo inverso de otros valores aproximados a través de las propias ecuaciones teóricas de la ciencia.

Si la velocidad de la luz variara muy ligeramente en las diferentes regiones principales del cosmos existente (fuera del universo observable), en realidad no sabríamos nada al respecto.

Se puede decir que la ciencia tiene una mejor suposición sobre si algo puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, pero que no es seguro y que no todos creen ese detalle particular de las teorías modernas.

Mi explicación no es científicamente sólida, pero ¿qué tal esto? Para que un empujador empuje algo, el empujador debe poder moverse un poco más rápido de lo que está empujando. Entonces, para empujar algo más allá de la velocidad de la luz, necesitas algo que se mueva más rápido que la luz, y ¿cómo lo logras?

Imagínate esto. Un papá está en el parque y hay un tiovivo. Empuja el tiovivo hasta que va tan rápido que su brazo simplemente no puede hacerlo ir más rápido. Entonces saca una pistola. Él dispara un punto en el tiovivo, haciéndolo ir más rápido hasta ahora casi la velocidad de la bala. ¿Que sigue? ¿Cómo puede hacer que el carrusel gire más rápido que la bala? Una vez que no queda nada que pueda ir lo suficientemente rápido, ni siquiera la luz, el tiovivo no puede ir más rápido.

Ahora sé que esto no es científicamente sólido, pero puede ayudar a un niño de 7 años a comprender los límites.

Si un niño pequeño me hiciera la pregunta, he aquí cómo respondería. Estas son las cosas que quisiera tratar de decir: me sorprendería mucho si esa conversación realmente fuera así y si los recordara a todos.

Probablemente no lo mencionaría con un niño de siete años como algo que explicar de la nada.

Es algo para hablar y explorar, realmente, no para explicar o dar una conferencia.

Primero, diría que no tengo idea de por qué es así y que es una muy, muy buena pregunta. Es bueno preguntarse.

Diría que nadie sabe realmente por qué, pero parece ser cierto.

Yo diría que la luz es muy especial. No es como una pelota que puedes lanzar. Puedes hacerlo pero se escapa de ti inmediatamente.

Diría que desde cualquier parte del mundo los rayos de luz pueden moverse. Los rayos de luz atraviesan todo el mundo y todo lo que no es luz queda atrapado detrás de los rayos de luz que siempre se alejan de él.

Yo diría que la luz comenzó en el principio del mundo y se dirige al fin del mundo.

Diría que vemos con luz y cuando está oscuro nos cuesta ver las cosas.

¿Qué pasaría si no hubiera luz?

Diría que nada sólido, nada real puede moverse más rápido que la luz, y que nadie ha hecho que eso suceda ni haya visto que eso suceda. Diría que nada real ha ido tan rápido como la luz, excepto la luz misma.

Diría que cuando las personas intentan hacer que las cosas vayan muy rápido, pueden hacer que vayan más y más rápido, y que las cosas siempre parecen acelerarse, siempre se aceleran un poco si podemos seguir empujándolas, pero nunca vaya tan rápido como la luz. Pueden llegar casi a la velocidad de la luz y la gente lo ha hecho y lo ha visto.

Y luego haría algunas preguntas:

¿Cómo crees que sería si pudieras ir tan rápido como la luz?

¿Qué crees que verías?

¿Podrías ver frente a ti?

¿Podrías ver detrás de ti?

De hecho, tal vez haría esas preguntas antes que nada.

Se necesita energía para hacer que algo se mueva, y cuanto más pesado es algo, más energía se necesita. Ligero, no pesa nada y TODAVÍA no puede moverse más rápido que 186,000 mi / seg. Entonces tampoco puede ninguno que pese más que la luz.

Una explicación es que todo convierte el espacio-tiempo a razón de c, y esto se divide en velocidad y dilatación del tiempo. No puedes dividir algo más grande que c de c.

¿Por qué quieres hacerlo?

Creo que lo que crees que quieres llegar es ‘¿por qué hay un límite de velocidad?’. A nada.

La velocidad de la luz no es tan especial. Es exactamente como la cifra de tasa c que se puede expresar en m / so furlongs / quincena o años luz / año, y los valores no importan. Podríamos establecer c = 1 en cualquier sistema y su física aún tendría sentido.

Su importancia de que c sea ​​finito es que significa que no hay magia, ni antepasados ​​que lleguen a tiempo para modificar su destino; sin antecedentes que se remontan en el tiempo, etc., etc.

Entonces: ¿tu hijo de 7 años quiere magia? Multa; bueno; olvida la relatividad.
¿Le gustan los problemas geniales?
Bueno.
Paso 1) encuentra un buen espectáculo de fuegos artificiales
Paso 2) retroceda unos 10-15 km
El resto es tuyo para describirlo.

Mantenlo simple. Pregúntele si le duele más encontrarse con algo cuando corre más rápido. Luego explique que a medida que avanza más rápido, se vuelve un poquito más pequeño. A partir de ahí, puede explicar que la luz pasa tan rápido que cualquier cosa que intente ir más rápido sería tan grande como todo y no tendría a dónde ir. Cuando llegue a la física cuántica, se dará cuenta de que su explicación fue muy exacta.

Una de las formas posibles: dígale a su hijo que los científicos han realizado varios experimentos y calcularon que la velocidad de la luz es de 3 lakhs km / s. Ahora compare esta velocidad con la velocidad máxima de su automóvil 140 km / h, el automóvil más rápido 300-400 km / h, el tren más rápido 500 km / h, el avión más rápido 2000 km / h. Esto le dará al niño una idea de cuán rápido viaja realmente la luz.

Además, dígale cómo la luz solar tarda 8 minutos en llegar a la tierra y la luz de las estrellas lleva años. Ahora, dígale a su hijo que, de todas las cosas que los científicos han estudiado, la luz es la más rápida.

Si alguien intenta ir más allá de la velocidad de la luz, viajará a la oscuridad donde no podrá viajar. La luz es necesaria para viajar en la oscuridad y, por lo tanto, nadie puede viajar a una velocidad mayor que la velocidad de la luz.

Le respondería diciéndole que nadie más puede correr más rápido que Usain Bols de la misma manera que nada puede moverse más rápido que la luz. Al mostrar otros ejemplos, el niño podrá comprender fácilmente