Существует множество формул в современной физике которые легко объясняют тот или иной процесс, причем становиться абсолютно понятно, как происходит данное явление. В классической физике к таким формулам относятся Второй закон Ньютона, закон сохранения энергии и много еще можно приводить примеров. В теории относительности есть формула, которая объясняет не только явление, но и вообще строение всей вселенной, если в нее немного углубиться. Такой выражением является формула расчета релятивистского увеличения массы:
m = m0 /(√(1-v2/c2)), где (1)
m - масса в движущейся системе отчета в килограммах;
m0 - масса в неподвижной системе отчета в килограммах;
v - скорость объекта в м/с;
c - скорость света в м/с.
Из этой формулы ясно выходит, что при достижении скорости света, масса объекта будет стремиться к бесконечности, что само собой невозможно, поэтому принято считать, что скорость света недостижима для материальных объектов обладающих массой, а так же, что скорость света, это максимальная скорость во вселенной.
Давайте разберемся, так ли это.
На самом деле эта формула достаточно спорна и вызывает массу вопросов. Из всех формул, которые присутствуют в релятивистской механике, более или менее доказана экспериментально формула времени:
t = t0*(√(1-v2/c2)), где (2)
t - время в неподвижной системе отчета в секундах;
t0 - время в движущейся системе отчета в секундах;
v - скорость объекта в м/с;
c - скорость света в м/с.
Мы не будем приводить здесь примеры экспериментов, их много в интернете, но одно можно сказать определенно, что формула времени, пусть и с некоторыми погрешностями, все таки действует. Можно спорить о корректности формулы, например, есть ли в ней квадратный корень или вообще в этой формуле не корень, а кубический корень, это все казуистика. Понятно одно, что эта формула скорее допущение, т.е. определенный подгон результатов. Но все же эта формула в общий чертах работает. Я вообще считаю, что это выражение (√(1-v2/c2)) должно выглядеть так (π√(1-vπ/cπ)), но на данный момент это точно не доказуемо.
Самое главное, что эта формула подтверждается экспериментально, пусть и с погрешностью.
Итак, что же мы имеем, если разогнать объект до скорости света, то время для данной ИСО перестанет существовать (t=0), т.е. при движении на световых скоростях, сколько бы не прошло времени для СО в состоянии покоя, для движущегося объекта не пройдет ни секунды, а если не существует времени, то не происходит ни каких процессов.
Любой процесс, это производная времени, а это значит, что при замедлении времени действие будет замедляться по отношению стороннего наблюдателя. Поэтому легко можно провести эксперимент, например с атомными часами т.к. система единиц СИ определяет одну секунду, как 9 192 631 770 периодов электромагнитного излучения, а при скорости 11 км/с (вторая космическая скорость) секунда измениться на ≈ 0,9999999327777755, что в принципе даст необходимый результат.
Из этого вытекает, то, что внутри движущейся системы время будет идти как и прежде с той же скоростью, а погрешность будет возникать, только между процессами внутри движущейся ИСО и СО покоя.
Поэтому формула массы (1) справедлива только для наблюдателя в системе покоя, а для системы, которая двигается со скоростями близкими к скорости света, эта формула будет выглядеть не так, потому, что изменяется скорость движения времени, а так как скорость объекта производная времени, мы получим изменение скорости с изменением времени.
Формула скорости записывается как v=s/t, тогда формула массы внутри движущегося объекта запишется так:
m = m0 /(√(1-(s/t)2/c2)) , (3)
где время запишется по формуле (2) и даст следующий результат;
m = m0 /(√(1-(s/t0/(√(1-v2/c2)))2/c2)) , (4)
а это уже даст совершенно другой результат, скорость света внутри движущейся ИСО будет достигаться при значениях около 200 000 км в секунду (для неподвижной СО), можете проверить.
Но!!!
Константа c-скорость света, тоже измениться (внутри движущейся ИСО), на ту же величину, потому измерение происходят тоже с помощью времени, то есть скорость света будет около 450 000 км/с, но это уже не возможно по теории относительности, и выходит что либо не верно предположение, либо верна формула (4) именно с константой С , а это ведет к другим предположениям, что скорость приближающаяся к скорости света будет стремиться к бесконечности и будет создавать огромный минус в данном тождестве и значение конечной формуле будет нивелировать 0 в делителе.
То есть конечное значение, при скорости объекта равной скорости света будет выглядеть так:
m = m0 /-(∞) , (5)
Мы имеем два варианта: либо мы не можем достичь скорости света, потому, что скорость света будет увеличиваться постоянно вместе со скоростью движения объекта; либо бессмысленное, с математической точки зрения, выражение приобретает физический смысл, масса перестает существовать, как материальная величина, то есть вся масса приобретает форму энергии, а точнее становится фотоном, что вероятнее всего. Потому что при скорости света, длина равна нулю, время равно нулю, и масса как таковая не существует.
Далее мы поговорим, каким образом происходит сочетание релятивистской и классической физики.
Формулы в более корректной форме можно посмотреть здесь
