Gyakran kapom a következő kérdést az olvasóimtól:
„Köztudott, hogy a fénysebességhez közeli sebességeknél lelassul az idő, a fénysebesség elérésekor pedig megáll. Mennyi idő telne el egy űrhajó legénysége számára, ha fénysebességgel repülnének a legközelebbi csillaghoz?”
Sokan úgy tudják, hogy a fénysebesség elérésekor megáll az idő, ez az állítás azonban így nem teljesen pontos. Ha megnézzük a relativisztikus idődilatáció képletét (lásd lejjebb) – ahol a t0 az űrhajósok által a fedélzeten tapasztalt idő –, láthatjuk, hogy amint az űrhajó eléri a fénysebességet, a képletben nullával kellene osztanunk. Vagyis a fénysebesség elérésekor az idő fogalma önmagában is teljesen elveszíti az értelmét.
Ráadásul egy űrhajó elméletben sem gyorsulhat fel a fénysebességre, mivel van nyugalmi tömege, azaz nem egy tömegtelen részecske. A fénysebességet azonban egészen extrém mértékben megközelítheti.
De vajon mennyi ideig tartana egy utazás a legközelebbi csillaghoz egy ilyen, fénysebességhez közeli tempóval a legénység szemszögéből? Tegyük fel, hogy az űrhajó egy pillanat alatt képes felgyorsulni és lefékezni, ráadásul tetszőlegesen megközelítheti a fénysebességet. Ebben az esetben az út a legénység számára megdöbbentően rövid lenne. Tarthatna akár egy napig, egyetlen percig vagy mindössze egy nanoszekundumig is – az időtartamot kizárólag az határozná meg, hogy az űrhajó sebessége mennyire van közel a fénysebességhez.
Hogyan lehetséges ez?
A speciális relativitáselmélet bővelkedik a legkülönfélébb, elképesztő fizikai jelenségekben – ezek egyike a Lorentz-féle hosszkontrakció.
Ezen elmélet szerint a mozgó vonatkoztatási rendszerben a mozgás irányába eső távolságok egyszerűen lecsökkennek. Egy kellően extrém sebességnél a fényéveknyi távolságok alig néhány kilométerre, vagy akár méterre zsugorodnak össze! Ennek a jelenségnek köszönhetően a fénysebességet súroló űrhajó akár a másodperc töredéke alatt is célba érhet.
A Földön maradt megfigyelők szemszögéből persze teljesen más lenne a helyzet: innen nézve az űrhajónak évekre lenne szüksége ahhoz, hogy elérje a legközelebbi csillagot. Ha létezne egy olyan brutális teljesítményű földi távcső, amellyel beláthatnánk a fedélzetre, elképesztő látvány tárulna elénk: az űrhajón minden folyamat lelassulna. Az űrhajósok mozgása lassított felvételnek tűnne, a fedélzeti órák pedig drámaian lassabban járnának, mint idehaza a Földön.
A valóságban persze fizikai képtelenség egyetlen pillanat alatt fénysebességhez közeli tempóra gyorsulni, ahogyan az azonnali fékezés is lehetetlen. Ráadásul az űrhajó gyorsulását sem lehet a végtelenségig növelni, hiszen a legénység a fellépő g-erők, vagyis a brutális túlterhelés miatt azonnal életét veszítené. Emiatt egy szomszédos csillagrendszerbe tett utazás időtartamának döntő részét a fokozatos gyorsítás és lassítás tenné ki, nem pedig a fénysebességhez közeli, tényleges utazás.
Ha tehát egy űrhajó mondjuk 2g (azaz 19,6 m/s²) gyorsulással érné el a fénysebesség 0,999-szeresét, egy ideig ezzel a tempóval haladna, végül pedig pontosan ugyanekkora lassulással fékezne le a célnál, akkor a Naphoz legközelebbi csillagrendszerhez (Proxima Centauri, 4,22 fényév) vezető utazás a legénység számára 2 évet, 3 hónapot és 16 napot venne igénybe. Mindeközben a Földön – a hátrahagyottak számára – 5 év, 1 hónap és 8 nap telne el.
