Найти тему
Блокнот математика

Как может свет двигаться со скоростью света относительно чего угодно??

Так ведь не только свет. Посмотрите на это так: все в мире движется со скоростью света. Вы тоже. Да-да, сейчас поясню.

Все еще не понял теорию относительности? Читай дальше. (https://anthropcl.ru/wp-content/uploads/2016/12/00-ALBERT-EINSTEIN-8.jpg)
Все еще не понял теорию относительности? Читай дальше. (https://anthropcl.ru/wp-content/uploads/2016/12/00-ALBERT-EINSTEIN-8.jpg)

Итак, возьмем любую материальную точку: центр масс тела, частицу, малый объем жидкости — что угодно. В каждый момент времени у нее есть вполне определенное пространственное положение. Иными словами, координаты в пространстве-времени. В разные моменты времени это могут быть различные положения, если точка движется. То есть, история движения точки есть линия в пространстве-времени.

Черные - "неподвижные" координаты. Синие движутся относительно черных. Зеленая линия - траектория материальной точки. Красные линии - световой конус. По ним движется свет, и ему нет дела ни до времени, ни до пространства. Малиновые касательные векторы все единичные, но направление разное: оно отражает обычную скорость и скорость во времени.
Черные - "неподвижные" координаты. Синие движутся относительно черных. Зеленая линия - траектория материальной точки. Красные линии - световой конус. По ним движется свет, и ему нет дела ни до времени, ни до пространства. Малиновые касательные векторы все единичные, но направление разное: оно отражает обычную скорость и скорость во времени.

У этой линии есть касательный вектор, указывающий направление. У любой кривой есть касательный вектор, если не рассматривать недифференцируемую экзотику, которая все равно в механике не встречается. Вектор этот единичный, так как указывает направление только.

Этот вектор называется 4-скоростью и величина этой скорости единица (в более привычных единицах измерения это c, скорость света). Поэтому все в мире движется в пространстве-времени со скоростью света. И здесь даже не важно, относительно чего. Касательный вектор — это скорость относительно начала отсчета. Переход в движущиеся системы отсчета - это поворот по особым правилам, начало при этом остается там же, так что по сути разницы никакой. Но даже если вы переместите начало, на длину вектора это никак не повлияет.

Иное дело, что при малых пространственных скоростях львиная доля скорости относится к движению во времени. Слишком уж разные масштабы. Но уже ясно, что если вы разогнались в пространстве, то повернули вектор, и проекция на ось времени стала меньше: вот вам и замедление времени.

Свет же всю свою скорость "тратит" на движение в пространстве. Его время стоит (с нашей точки зрения). А для него нет расстояний, потому что лоренцево сокращение: он и не летит, он уже прилетел.

Поэтому и разогнаться до скорости выше скорости света никак нельзя: как ни крути единичный вектор, он остается единичным вектором.

И даже тоньше: параметр гиперболического поворота — это не угол, а аналогичная углу величина. Для обычных поворотов угол определяется через окружность, либо длиной дуги, либо площадью сектора. Для гиперболических поворотов вместо окружности гипербола, длина не годится, а вот площадь вполне, и повороту "на 45 градусов" соответствует бесконечная площадь. То есть, разгон до скорости света есть поворот на бесконечный "угол", что и закрывает вопрос. Это угол иногда называют "быстротой".

Свет фар суперзвездолета отдаляется от него со скоростью с, а с точки зрения базы надо прибавить скорость самого звездолета; ну ладно, прибавьте к бесконечной быстроте света еще конечную быстроту звездолета. Получится бесконечная быстрота, соответствующая (арктангенс гиперболический) скорости с. С точки зрения чего угодно!

Для фотона энергия равна импульсу (в единицах, в которых c=1). поэтому имея энергию, он обладает и импульсом. А масса покоя у него нуль, поэтому он вынужден иметь скорость света, иначе никак не получится ненулевой импульс.

Вот и всё.

Оглавление рубрики

Путеводитель по каналу

Наука
7 млн интересуются