Часто ко мне обращаются с вопросом о том, почему невозможно превысить или даже достичь скорости света. Давайте разберем этот вопрос подробно.
Суть в том, что в реальности все объекты во Вселенной постоянно движутся со скоростью света. Это может показаться странным, но объяснение следующее: мы привыкли к трехмерному пространству с его длиной, шириной и высотой. Однако примерно сто лет назад Альберт Эйнштейн показал, что время также является измерением и имеет такую же значимость, как и пространство. Следовательно, у нас не 3 измерения, а 4: длина, ширина, высота и время. Движение в этом четырехмерном пространстве описывается четырехмерной скоростью, известной как 4-скорость. Она имеет одну компоненту, описывающую движение во времени, и три другие компоненты, характеризующие движение в пространстве.
Показано, что 4-скорость всегда равна скорости света, и меняется лишь её направление в разных ситуациях. По аналогии это можно сравнить с автомобилем без педалей газа и тормоза: мы не можем изменить скорость, но можем изменять направление движения, поворачивая руль.
В четырех измерениях траектория объекта изображается мировой линией, которая отражает его движение и в пространстве, и во времени. 4-скорость можно изобразить на двумерном графике, где одна ось представляет перемещение в пространстве, а координата "t" - во времени.
Если человек находится в покое, его движение происходит только во времени, и его 4-скорость направлена вверх. Если он начинает двигаться в пространстве, стрелка наклоняется в сторону. При этом скорость движения во времени немного уменьшается. Чем быстрее он двигается в пространстве, тем больше наклоняется стрелка, и тем медленнее он двигается во времени.
Когда скорость движения в пространстве достигает скорости света, стрелка переходит в горизонтальное положение. Это означает, что объект перемещается только в пространстве, не затрагивая время. Дальнейшее ускорение становится невозможным, так как стрелка может менять только направление, но не длину. Это подобно попытке двигаться севернее северного полюса.
Хорошо, превысить скорость света нельзя, но почему нельзя достичь скорости света?
Дело в том, что скорость движения в пространстве определяется как отношение пройденного расстояния от точки А до точки В к времени, затраченному на это движение. Когда объект достигает скорости света, он больше не двигается во времени, и расстояние между точками становится нулевым. Однако деление на ноль, как нам известно еще со школьной скамьи, математически невозможно.
Есть также физическое объяснение этому явлению. Можно провести аналогию с ростом расхода топлива автомобилем при увеличении скорости. При разгоне скорость увеличивается, и для дальнейшего ускорения требуется больше энергии. На низких скоростях это может показаться незначительным, но при приближении к скорости света эффект становится громадным. По достижении скорости света потребуется бесконечное количество энергии, так как происходит деление на ноль, что противоречит математическим законам. Следовательно, чтобы разогнать массивный объект до скорости света, потребовалось бы гораздо больше энергии, чем доступно в нашей Вселенной.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
