Miksi mitäkin

Täytyisi tuntea joku yläasteen tai lukion luonnontieteellisen aineen opettaja. Taidan kyllä tunteakin. Voi olla että useatkin luokkatoverit ja nuoruusvuosien kaverit ovat muiden toimiensa ohella opettaneet fysiikkaa.

Seurustelu lapsenlasten kanssa on hyvin opettavaa. Kukaan heistä ei ole vielä esittänyt kysymystä, miksi muka valon nopeutta ei voi ylittää. Elias tosin viimeksi tavatessamme selvästi mietti tätä asiaa, mutta hän ei osaa vielä puhua.

Miksi valon nopeutta ei voi ylittää?

Tiedätte varmaan, että hyvinkin tyhmiä kysymyksiä voi esittää Googlessa, ja vastaukset ovat usein hyviä. Tuon kysymyksen kohdalla (englanniksi) kysyjä oli ponteva amerikkalainen nuori, joka ilmoitti, ettei kirjoista löydy mitään järkevää vastausta tähän kysymykseen, ja hän arveleekin, että totuus on toinen. Fyysikkojen salaliitto on vastuussa tällaisesta perättömästä väitteestä.

Vastaus oli sitten sellainen, jonka hyvässä koulussa saisi, mutta en tiedä, mitä siitä ymmärtäisi kovin nuori lapsenlapsi, jolle Newtoninkin liikelait ovat vielä tuntemattomia.

’Massa’ tarkoittaa useimmiten samaa asiaa kuin paino. Kun heität pallon, siihen tarvitaan voimaa. Voimaa tarvitaan sitä enemmän, mitä painavampia pallo on.

Suhteellisuusteorian mukaan kun tuo pallo – leikisti vaikka maapallo – kiitää jotain kaksisataa tuhatta metriä sekunnissa, sen massa kasvaa.

(Näin lapsia opetetaan – lause on virheellinen. Lapsenlapsi ei ymmärtäisi, jos lisäisin, että kappaleen inertia eli hitaus ei riipu sen massasta, vaan energiasta, ja matemaattisessa kaavassa Lorenz-kerroin riippuu nopeudesta.)

Jos sen pallon vauhtia haluaisi lisätä vielä puolella eli yhä lähemmäs valon nopeutta, se muuttuisi aina vain painavammaksi, ja lopulta se olisi äärettömän painava.

Jotta sitä voisi kiihdyttää kohti valon nopeutta, tarvittaisiin äärettömästi voimaa (energiaa). Maailmankaikkeudessa ei ole äärettömästi energiaa. Ja sitten on sekin harmillinen takaisku, että nopeuden kasvaessa aika hidastuu.

Tuo painon lisääntyminen on todistettu kokeellisesti usein.

Epäilen, että joku lapsenlapsi keksisi kysyä, että kuinka valo sitten voi kulkea valon nopeudella.

Siinä kohdassa olisin jo vaikeuksissa, koska ainoa järkevä vastaus on: koska valolla ei ole massaa. Se on aaltoliikettä. Ja kohta oltaisiin fotoneissa ja aalto-hiukkasdualismissa.

Varmaan kysyisin, haluatko lisää pikkuleipää. Viisitoistavuotiaina ne kysyisivät jo aaltofunktion romahtamisesta, jolloin iskisin asianomaiselle käteen Valtaojan tai Enqvistin kirjan.

Jutun kuva on puhtaasti kiusantekomielessä mukaan otettu. Se esittää Tserenkovin säteilyä, jossa varatun hiukkasen nopeus ylittää valon nopeuden. Trikki on helppo: se tapahtuu eristeessä tai vastaavassa aineessa. Puhuttaessa valon nopeudesta  tarkoitetaan nopeutta tyhjiössä. Muussa aineessa, kuten vaikka vedessä, nopeus on vain kolme neljättä osaa tyhjiönopeudesta. Valon nopeuden ylittäminen siis sekä on totta että oikeastaan harhaanjohtavaa, koska Einsteinin teoria jää voimaan.

Ja siitä vaikenen, että alkuräjähdyksen yhteydessä liene esiintynyt valon nopeuden ylittänyttä vilskettä. Kai se on eri asia, kun massa vasta alkaa muodostua.

Olisin kiitollinen, jos joku kommentoija tunnustaisi, että asia on aina tuntunut omituiselta ja jäi selityksen jälkeen edelleen hämäräksi. Joku toinen kommentoija voisi kertoa, kuuluuko tämä nykyisin peruskoulun oppimäärään vai lukion.