как преодолеть скорость света

Один общеизвестный факт в физике заключается в том, что вы не можете двигаться быстрее скорости света. Хотя это в основном верно, это также чрезмерное упрощение. Согласно теории относительности, существует три способа перемещения объектов:

  • Со скоростью света
  • Медленнее, чем скорость света
  • Быстрее скорости света

Движение со скоростью света

Одним из ключевых открытий, которые Альберт Эйнштейн использовал при разработке своей теории относительности, было то, что свет в вакууме всегда движется с одинаковой скоростью. Поэтому частицы света, или фотоны, движутся со скоростью света. Это единственная скорость, с которой могут двигаться фотоны. Они не могут ни ускориться, ни замедлиться (Примечание: фотоны изменяют скорость, когда они проходят через различные материалы).

Медленнее, чем скорость света

Следующий крупный набор частиц, движется медленнее скорости света. Теория относительности говорит нам, что физически невозможно ускорить эти частицы достаточно быстро, чтобы достичь скорости света. Почему так? Это фактически сводится к некоторым основным математическим понятиям.

Поскольку эти объекты содержат массу, теория относительности говорит нам, что уравнение кинетической энергии объекта, основанное на его скорости, определяется уравнением:

Ek = m0 (γ-1)c2

Ek = m0c2 / квадратный корень из (1-v2 / c2) — m0c2

По мере того как знаменатель становится меньше, сама энергия становится все больше и больше, приближаясь к бесконечности. Поэтому, когда вы пытаетесь ускорить частицу почти до скорости света, для этого требуется все больше и больше энергии. На самом деле ускорение до скорости света потребовало бы бесконечного количества энергии, что невозможно.

Таким образом, ни одна частица, движущаяся медленнее скорости света, никогда не сможет достичь скорости света.

Быстрее скорости света

А что, если у нас, есть частица, которая движется быстрее скорости света. Это вообще возможно?

Такие частицы, называемые тахионами, были обнаружены в некоторых теоретических моделях, но они почти всегда в конечном итоге удаляются, потому что они представляют собой фундаментальную нестабильность в модели. На сегодняшний день у нас нет экспериментальных доказательств существования тахионов.

Есть один способ обойти ограничение скорости света. Это ограничение применимо только к объектам, которые движутся через пространство-время, но само пространство-время может расширяться со скоростью, при которой объекты внутри него быстрее скорости света.

В качестве несовершенного примера представьте себе два плота, плывущих по реке с постоянной скоростью. Река разветвляется на две ветви, с каждой из которых плывет плот. Хотя сами плоты всегда движутся с одинаковой скоростью, они движутся быстрее по отношению друг к другу из-за относительного течения самой реки. В этом примере сама река является пространством-временем.