Скорость света - величина, с которой движется свет в вакууме, логично? Почему же Эйнштейн запретил материальным объектам двигаться в пространстве, как свет? В данной статье я простым языком расскажу природу света и причину его недостижимости для других тел.
В прошлой статье я описал, что свет обладает постоянной скоростью, которая равняется, как выяснилось в конце 10-го века, 299.792.458 метрам в секунду. Уже в 1905 году в своей Специальной Теории Относительности Альберт Эйнштейн теоретически доказал, почему скорость света - самая большая величина во Вселенной и почему ее невозможно достичь. Виной всему его знаменитое уравнение: e=mc2. Правда, в нашем случае его придется немного модифицировать:
Выглядит жутковато, но все очень просто, если применить математику. Так как наше тело движется со скоростью света, то “V” нужно заменить на “c” и теперь уравнение примет такой вид:
Делим “v2” на “v2” и теперь знаменатель прост: корень разницы единицы и единицы.
Как известно, делить на 0 нельзя. Но если же мы рискнем, то получим противоположность нулю - т.е. ВСЁ. А это означает, что для того, чтобы набрать скорость света, потребуется бесконечное количество энергии.
Чем больше скорость тела - тем больше его масса, а значит требуется большее ускорение для того, чтобы разогнать тело, как говорит Первый Закон Ньютона, а значит требуется больше энергии, как говорил Эйнштейн. При скорости света масса тела станет бесконечной, и количество энергии, соответственно, тоже бесконечным.
Тогда появляется другой вопрос: почему же свет может двигаться со скоростью света? Но тут все еще проще - свет - это фотон, а, как известно, фотон - частица, не обладающая собственной массой, т.е. фотону не требуется затрачивать бесконечную энергию для того, чтобы ему придавалось бесконечное ускорение для достижения скорости света.
При таком печальном известии у меня возникла идея: а что, если попытаться замедлить скорость света, и обогнать ее? На самом деле, свет замедлен - даже на Земле на него влияет атмосфера, и поэтому скорость света на Земле меньше скорости света в вакууме.
Мы все состоим из атомов, в которых есть электроны и протоны. Для их связи требуется свет - т.е. фотоны. И если мы замедлим свет, то замедлим себя, ведь, по сути, мы сами состоим из света. Поэтому, находясь в равных условиях, свет, без влияния на окружающую среду, замедлить невозможно. Но что если попробовать повлиять на свет в разных средах? По концепции варп-двигателя, который теоретически реален, мы можем взять то расстояние, которое нужно преодолеть, и немного уменьшить (сплюснуть). Уменьшив нужное пространство, мы сможем преодолевать расстояние намного быстрее, даже быстрее скорости света. И более того - мы не нарушаем законов физики и основных постулатов Теории Относительности, ведь, вместе с нами, свет будет перемещаться с нормальной скоростью, а вот для стороннего наблюдателя будет казаться, что мы летим быстрее скорости света. Вывод таков: теоретически скорость света можно достичь и даже преодолеть, но для этого требуется отрицательная энергия, которая еще неизвестна науке.
Есть и другая сторона монеты - достичь скорость света невозможно, потому что все во Вселенной уже движется со скоростью света. Отталкиваться нужно от того, что мы живем в четырехмерном мире. Помимо трех пространственных измерений - длины, ширины и высоты, присутствует временное измерение. Раз измерений четыре, то и скорость должна быть соответствующей. Ее называют 4-скорость - она показывает, насколько быстро тело движется в пространстве-времени. Вот график ее движения:
По горизонтали “V” обозначается скорость движения в пространстве, а по вертикали “Тау” - скорость движения во времени. Две эти составляющие образуют вектор 4-скорости. Тело в состоянии покоя движется только во времени, и поэтому вектор 4-скорости вертикален. Но если тело начнет перемещаться в пространстве, то вектор отклонится в сторону “V” и при этом “Тау” начнет уменьшаться, так как 4-скорость равна скорости света. Все тела движутся со скоростью света или 4-скоростью, независимо от вида деятельности, и изменить ее невозможно, нам доступно только менять ее направление. Т.е. чем быстрее тело движется в пространстве, тем медленнее оно движется во времени, и наоборот, как гласит Теория Относительности. Именно поэтому фотон, движущийся со скоростью света, имеет горизонтальный вектор 4-скорости, и поэтому время на него никак не влияет.
Вывод: скорость света или 4-скорость - компонента скорости в пространстве-времени, которая следует из свойств нашего мира и поэтому она не изменяется и является максимумом.
Стоит отметить, что это очень упрощенное объяснение, и что на самом деле в физике все намного сложнее. Я использовал все это для того, чтобы вы поняли азы устройства Вселенной. На самом деле - это лишь вершина айсберга, следствие более масштабных действий законов физики, и мир устроен намного сложнее, чем нам кажется. Именно поэтому я написал эту первую статью, чтобы вы со мной хоть немного поняли науку нашего дома - Вселенной. Очень надеюсь, что вы поменяете представление о нашем мире, и что картина происходящего перед вами будет интуитивно понятной.
