Люди, привыкшие мыслить категориями трехмерного эвклидового пространства и строящие на нем понимание физической реальности, как правило не до конца верно понимают выражение "ничто не может двигаться быстрее света".
Часто они понимают это так, как будто просто люди еще не нашли способа ускорить что-то до скорости превышающей скорость света. Мне часто задают вопросы подтекст которых сводится к тому, что прогресс технологий рано или поздно сделает путешествия со скоростью превышающей скорость света возможными.
Причем речь идет не о каких-то червоточинах или искривляторах пространства типа пузыря Алькубьерре, когда корабль движется с досветовой скоростью в искривленном пространстве, что не противоречит физике, хотя мы пока и не умеем этого делать. Речь в вопросах такого рода идет об именно сверхсветовом движении в пространстве-времени с нулевой или близком к тому кривизной.
Так вот, когда физик говорит, о том, что скорость света является пределом, он говорит не о техническом пределе человечества, а о фундаментальном пределе скоростей существующем в природе. Не существует скорости больше скорости света, которую можно было бы определить в рамках физики. Возможность движения быстрее скорости света просто исчезает когда объект достигает скорости света, так как само понятие скорости в этот момент теряет смысл. Это происходит потому, что пространство-время, в общем-то не является геометрически эвклидовым.
Если мы научимся понимать Вселенную через ее истинную геометрию, то этот факт будет казаться не более фантастическим, чем например тот факт, что нельзя отправиться куда-либо севернее Северного полюса или что например нельзя измыслить цвет темнее чем черный. Эти утверждения являются истинными по определению. По аналогичным причинам геометрия пространства-времени накладывает ограничения на скорость. Давайте рассмотрим это немного подробнее.
Скорость объекта в пространстве равна расстоянию, которое объект проходит (с точки зрения наблюдателя) деленному на количество времени, которое проходит для этого наблюдателя.
Давайте представим, что мы запустим очень мощную ракету, способную ускоряться с ускорением в 1 g на протяжении 10 000 лет. На протяжении всего путешествия экипаж ракеты будет испытывать увеличение скорости на 9.8 метров в секунду каждую секунду. По мере изменения скорости ракеты будет изменяться и то, как течет время для экипажа ракеты. В системе отчета ракеты время начнет замедляться относительно времени в системе отсчета наблюдателя оставшегося на Земле.
Смысл этого в том, что хоть и каждый человек на борту ракеты будет испытывать ускорение равное 9.8 м/с², с точки зрения наблюдателя на Земле ускорение ракеты будет постоянно уменьшаться и асимптоматически приближаться к нулю по мере того, как скорость ракеты будет асимптоматически приближаться к скорости света.
Таким образом природное ограничение на максимальную скорость связано с тем, как взаимосвязаны и как взаимозаменяются пространство и время по мере увеличения скорости. По сути скорость света представляет собой такую скорость, при которой время в системе отсчета ракеты остановится. Если бы корабль достиг скорости света, он бы двигался бы во вселенной не испытывая изменения времени.
Как мы помним скорость равна расстоянию, деленному на время, за которое это расстояние пройдено. Но если в системе отсчета ракеты время остановилось, то получается время в этой формуле равно нулю, что приводит нас к противоречию: в знаменателе у нас ноль, результат стремится к бесконечности.
Читайте также: Почему скорость света равна именно 300 000 км/с.
Это возникающее бесконечное значение является одной из причин, почему скорость света является константой для любых систем отсчета: бесконечность равноудалена ото всех точек вселенной. Изменяя систему отсчета мы можем изменять значение в числителе дроби, но так как в знаменателе все равно остается ноль, то результат все равно будет один и тот же!
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.