Почему нельзя превысить скорость света

Скорость света – абсолют, к которому практически невозможно приблизиться и уж тем более превзойти. Это каждый любознательный человек знает и помнит со школьной статьи. Некоторые ещё вспомнят, что к этому утверждению имеет какое-то отношение Альберт Эйнштейн. Вот только в школах редко объясняют, почему же невозможно превысить скорость света. А ведь вопрос очень интересный! Постараемся с ним разобраться.

Почему нельзя превысить скорость света

Кратко самое интересное

Скорость света – абсолютный максимум?

Да, это так и ничто во вселенной не может её превзойти.

Какова скорость частиц в адронном коллайдере?

Близка к скорости света, но все-таки на 3 м/с ниже.

Почему нельзя двигаться быстрее скорости света?

Это нарушит связку "пространство-время", что полностью противоречит законам Вселенной.

Какова скорость света?

На этот вопрос легко ответит каждый человек, отучившийся в школе – близко к 300 тысячам километров в секунду. Или, если говорить более точно, 299 792 458 метров в секунду – весьма впечатляющий показатель. Благодаря такой скорости лучи света преодолевают огромное расстояние (но крохотное по астрономическим меркам), разделяющее Солнце и Землю, всего за восемь минут. И все-таки даже луч света, направленный к ближайшей звезде – Проксиме Центавре – будет идти целых 4,2 года. Почему же так долго и почему нельзя превысить скорость света?

Меняем привычную картину мира

Просто здесь не будет – придется преодолеть привычные стереотипы, разрушить и воссоздать собственное мировоззрение.

Для начала представьте себе весь мир – в привычном понимании он является трехмерным. Ведь каждый предмет имеет три измерения: высоту, длину и толщину. Даже если какие-то кажутся одномерными, к примеру, нитка, она все-таки имеет три измерения, хотя лишь один из них является длинным, а остальные два крохотны. Но даже доля миллиметра – это тоже измерение. И передвигаться человек может в любом из трех измерений – пойти вперед или назад, влево или вправо, подпрыгнуть или присесть – в любом из этих случаев человек измеряется в одном из трех координатных измерений.

Но что если предположить, что передвигаться можно и в четвертом измерении? А именно – во времени. Вот это – единственное измерение, в котором человек движется всегда, независимо от того, хочет или нет. Ведь он постоянно перемещается – из вчера в сегодня, из сегодня в завтра. Причем сутки это более крупный и наглядный пример. А ведь человек перемещается непрерывно – из одной секунды в другую, из одной минуты в следующую. И происходит это даже в момент, когда человек неподвижно сидит за компьютером или же вообще спит. К тому же, касается это не только человека, но и любого объекта – начиная от собаки и заканчивая песчинкой в пустыне.

Так что, чтобы перемещаться куда-то, вовсе не обязательно идти, ехать или лететь – можно делать это в неподвижности, если речь идет про движение во времени. Поэтому в дальнейшем будем пользоваться связкой "время-пространство", когда речь идет о любом перемещении.

Казалось бы, какое это отношение имеет к скорости света и её преодолению? На самом деле – самое непосредственное. Только правильное восприятие всего окружающего мира позволяет понять основной вопрос статьи.

Что мешает превысить скорость света?

Возвращаемся к уже упомянутой выше связке "время-пространство" и постараемся представить её в виде обычного графика с двумя осями. Да, для упрощения возьмем всего две оси, а не четыре, как следовало бы для полной достоверности. Горизонтальную (V)будем рассматривать как скорость при перемещении в пространстве, а вертикальную (t)– при перемещении во времени.

Теперь откладываем на этом графике луч, показывающий передвижение с ускорением. Причем ускорение может быть как плавным, так и резким – но постоянным. До тех пор, пока он не достигнет скорости света. Кстати, этот луч физики называют "четыре-скорость", так как он показывает передвижение в четырех измерениях, а не привычных трех. Конечно, луч не нарушает законов физики и движется только вперед во всех измерениях, включая и время.

При увеличении скорости объект будет находиться все дальше от нуля – начала отсчета координат – то есть, всё правее. Здесь никаких проблем не возникает – ведь скорость по оси V можно свободно увеличивать. Для этого достаточно прибавить шагу, вдавить в пол педаль газа или же добавить сжигаемого топлива на космическом корабле. А вот ускориться по оси t невозможно – время вокруг нас всегда течет с одинаковой скоростью. Поэтому по мере возрастания скорости график неминуемо будет наклоняться вниз, приближаясь к оси V. Именно это дает тот самый известный эффект, который вывел Альберт Эйнштейн, связав воедино время и пространство – теорию относительности. Чем ближе скорость объекта к скорости света, тем медленнее течет для него (но для окружающего мира!) время.

Но что ж будет, если при возрастании скорости график будет наклоняться все ниже, приближаясь к оси V. Что же произойдет, когда наш график совпадет с нею? Именно в этот момент скорость объекта совпадет со скоростью света. Но как же увеличить скорость ещё больше, если она и так уже достигла максимума и легла на график? Для этого пришлось бы растянуть график, то есть, по сути, растянуть само пространство! А это уже невозможно даже в принципе.

Именно такое ограничение и существует во вселенной. Увы, выйти за пределы графика, как минимум при современном развитии науки и техники, невозможно. Не исключено, что однажды появится гениальный ученый, который внесет какие-то коррективы в существующее мировоззрение, позволяя превысить скорость света. Но пока что этого не произошло.

Какова скорость частиц в Большом адронном коллайдере?

Говоря про скорость света, никак нельзя не упомянуть про БАК. Ведь одна из целей, с которой он был построен, это именно разгон частиц до скорости света или хотя бы близкой к ней, а если повезет, то и большей! Какой же результат дало многолетнее наблюдение?

Взяв протон (частица настоль крохотная, что её невозможно увидеть без сложнейшего оборудования) и приложив к нему около 7 триллионов электронвольт удалось разогнать его до скорости 299 792 455 метров в секунду! Это действительно огромная скорость, какую даже сложно представить. Увы, до скорости света она все равно не дотягивает, уступая ей 3 метра в секунду. Так что, наш график уже вплотную приблизился к шкале V, но пока что не лег на неё. Проблема этих последних трёх метров в том, что для них надо прикладывать просто невероятное количество энергии. Чем ближе к скорости света, тем больше энергии надо.

Материал: Ссылки и источники

Добавить комментарий