Существует мнение, что Эйнштейн придумал теорию относительности, задумавшись над этим вопросом. Задумаемся и мы.
Представьте странную картину. Вы разогнались… до скорости света. И летите рядом с зеркалом. Сможете ли вы увидеть своё отражение?
Вопрос звучит как фантастика, но за ним прячется очень красивая физика.
Сначала важный момент: по законам природы человек с массой не может двигаться со скоростью света. Чтобы разогнать что-то материальное до такой скорости, потребовалась бы бесконечная энергия. А бесконечной энергии в природе, увы (или к счастью), нет. Поэтому ситуация «человек летит со скоростью света» — это мысленный эксперимент. Но такие эксперименты физики обожают. Они помогают понять, как устроен мир.
Теперь к зеркалу.
Мы видим своё отражение потому, что свет от нашего лица летит к зеркалу, отражается и возвращается обратно к глазам. Всё просто: свет туда — свет обратно.
А что будет, если вы вдруг движетесь с той же скоростью, что и свет?
Есть популярное мнение: «Раз я лечу вместе со светом, то свет от моего лица не сможет догнать зеркало. Значит, отражения не будет». Звучит логично… но это интуиция из обычной жизни, где скорости складываются как в машине на трассе.
Однако в мире близких к свету скоростей всё работает иначе.
Главный принцип теории относительности Эйнштейна: скорость света одинакова для всех наблюдателей. Неважно, стоите вы на месте или мчитесь почти со скоростью света — вы всё равно измерите скорость света как одну и ту же величину.
Это очень непривычно. Но именно поэтому время и пространство начинают «подстраиваться». Замедляется время, сокращаются расстояния — так природа сохраняет постоянство скорости света.
Теперь главный вывод.
Если представить, что вы летите почти со скоростью света и держите перед собой зеркало, то в своей системе отсчёта вы неподвижны. Это важно. Для себя вы не мчитесь — это всё остальное летит мимо. Значит, свет от вашего лица по-прежнему идёт к зеркалу и возвращается обратно. И вы видите отражение.
Никакой магии. Просто свет ведёт себя одинаково во всех системах отсчёта.
А что если всё-таки «строго» со скоростью света?
Вот тут начинается философия. У света вообще нет собственной системы отсчёта. Нельзя «стать фотоном» и посмотреть, как всё выглядит. У фотона не течёт время. Для него нет понятия «до» и «после». Поэтому вопрос «что увидит человек, двигаясь со скоростью света» в строгом смысле не имеет физического смысла. Такой наблюдатель не существует.
Иногда можно встретить другое рассуждение: «Если бы можно было догнать свет, картинка перед вами застыла бы». Это красивый образ, но он вводит в заблуждение. Законы физики просто не позволяют оказаться в такой ситуации.
Итак, итог:
— Разогнаться до скорости света нельзя.
— Если двигаться почти со скоростью света — отражение будет.
— При самой скорости света вопрос теряет смысл.
И в этом есть что-то по-настоящему удивительное. Мы привыкли думать, что зеркало — это просто стекло с серебром. Но стоит задать один странный вопрос — и вы оказываетесь в центре теории относительности.
Иногда самые простые предметы ведут к самым глубоким законам Вселенной.