Свет распространяется со скоростью примерно 300 000 километров в секунду. Это невероятно быстро. За одну секунду свет преодолевает расстояние, равное семи с половиной оборотам вокруг Земли. Но ключевое свойство скорости света не ее величина, а то, что это максимально возможная скорость во Вселенной. Ничто не способно двигаться быстрее. Это фундаментальное правило вытекает из теории относительности Альберта Эйнштейна.
Следствия движения со скоростью света.
Законы физики должны действовать одинаково для всех наблюдателей, независимо от их движения. Эйнштейн установил, что для выполнения этого условия скорость света в вакууме должна быть постоянной величиной. Независимо от того, измеряет ли скорость света неподвижный человек или наблюдатель, движущийся с огромной скоростью на ракете, результат всегда будет одинаковым — 300 000 км/с.
Это постоянство скорости света приводит к важным следствиям. Пространство и время не являются абсолютными и неизменными величинами. Они взаимосвязаны и зависят от движения. Чтобы скорость света оставалась постоянной для всех наблюдателей, пространство и время изменяются. Поэтому, при скоростях, близких к скорости света время замедляется. Часы, движущиеся с такой скоростью, идут медленнее по сравнению с часами в неподвижной системе отсчета. Также сокращаются размеры объектов. Размеры объектов в направлении движения уменьшаются. Именно об этом явлении и говорится в парадоксе шеста и сарая.
Это ещё не всё. Энергия и масса стремительно растут. Для большего ускорения объекта, уже движущегося с околосветовой скоростью, требуется все больше энергии. Эта энергия проявляется как увеличение инерционных свойств объекта.
Но может ли что-то перемещаться ещё быстрее, чем скорость света?
ДА! Но это касается не движения объектов в пространстве, а самого расширения пространства Вселенной. Наблюдения показывают, что Вселенная расширяется. Это всем уже давно известно. Галактики удаляются друг от друга. Чем дальше находится галактика, тем быстрее она от нас удаляется. Эту закономерность описывает закон Хаббла: скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до нее. Для очень далеких галактик расчетная скорость удаления превышает скорость света. Это не нарушает теорию относительности, так как вызвано другим процессом.
Также, сама Вселенная расширяется быстрее скорости света. Это расширение просто не ограничено скоростью света.
Ещё я хочу упомянуть сверхбрадион. Проще говоря, это теоретическая частица, которая может двигаться быстрее скорости света. Сверхбрадион - сверхсветовая частица с настоящей массой, не ломающая формулы энергии (но ломающая теорию относительности!). Это сложная тема, не буду в нее сильно углубляться.
Но почему же говорят, что объекты, имеющие массу, не могут достичь скорости света?
Объекты, обладающие массой: планеты, звезды, частицы, люди и т.п - никогда не смогут разогнаться до скорости света. Это связано с тем, что по мере приближения скорости объекта к скорости света, его кинетическая энергия стремится к бесконечности. Это прямо следует из уравнений Эйнштейна. Для достижения самой скорости света потребовалось бы сообщить объекту бесконечное количество энергии. Такой источник энергии физически невозможен. И да, вечный двигатель - не вариант.
Еще одна из причин невозможности этого заключается в том, что чем ближе скорость объекта к скорости света, тем больше его сопротивление ускорению. Каждая следующая порция энергии дает все меньший прирост скорости. Ускорение стремится к нулю по мере приближения к световому барьеру.
Скорость света — не произвольное значение, а фундаментальная константа природы (обозначаемая буквой 'c'). Это верхний предел скорости для передачи любой информации, энергии или движения материи в локальном пространстве-времени. Ее абсолютное постоянство для всех наблюдателей — основа теории относительности, определяющая свойства пространства и времени.
Хотя расширение Вселенной приводит к сверхсветовому "разбеганию" далеких галактик за счет растяжения пространства, ни один объект, обладающий массой, не может достичь или превысить скорость света при движении в пространстве. Бесконечные энергетические затраты и фундаментальные изменения в свойствах пространства-времени делают скорость света непреодолимым вселенским барьером для материи.