Естественные науки

Космонавт летит к Марсу со скоростью 0.9с. Когда он вернётся на Землю, он постареет меньше, чем если бы не улетал?

Ну, тупые ответы "да\нет\не знаю\погугли" я проигнорирую и разовью тему для тех, кому интересен вопрос, а не балл. Есть теории, говорящие, что при скорости близкой к С время сжимается и человек живёт дольше. А то и вовсе время может остановиться по её достижении. А разве суть СТО не в относительности? Не в том, что время течёт по-разному в разных точках вселенной? То есть, я стартую с Земли, лечу со скоростью близкой к световой. Для меня при таком удалении от Земли время сжимается (относительно Земного) и я считаю 3 секунды, пока на Земле идёт 1 секунда. И наоборот. То есть, относительно корабля, на Земле 3 секунды, а у меня одна. И мы удаляемся друг от друга по формуле, в которой время заменяется на время штрих и отсюда скорость сжимается, никогда не достигая С. А когда я возвращаюсь, время должно нормализоваться, ведь я буду перемещаться с околосветовой в обратную сторону, и, прилетев на Землю, часы лаборатории и корабля должны совпасть? Так ли это? Если нет, почему они не совпадут? Дело в ускорении? Ну и насчёт недостижимости скорости света. Я правильно понимаю? Она недостижима не потому, что для этого нужна бесконечная энергия, а потому, что время будет искажаться и не даст скорости превысить барьер? Ведь я могу дважды разогнаться до 0.6 С, по сути я буду лететь со скоростью 1.2С, по сути я долечу до Марса и вернусь, и расстояние делённое на время даст скорость 1.2С, но моё время во время полёта сожмётся и для меня как наблюдателя путь будет быстрее, а значит по формуле относительно корабля скорость не превысит С, всё верно? А если нет, поясните пожалуйста, какая сила не даст кораблю дважды разогнаться до 0.6С. Ведь если есть некий невидимый базис во вселенной, а наша галактика удаляется от центра, а значит, от точки отсчёта со скоростью, скажем, 0.99С, то это значит, что, попробуй я полететь в сторону от центра вселенной(стартуя с Земли), мой корабль не сможет превысить скорость 0.01С относительно Земли, ведь если он её превысит, я буду лететь со скоростью света. По факту. Ведь как бы ни сжималось время для космонавта, для стороннего наблюдателя всё равно будет расстояние до объекта и обратно и будет время, которое корабль отсутствовал. Не могу же я затратить 10 раз энергию, необходимую для достижения 0.1С и не разогнаться до С. Это же будет потеря энергии в никуда. А если скажете, что по формуле V=S\t после вышеописанного полёта на Марс, скорость окажется не превышающей С, тогда такой вопрос - что будет, если 100 раз разогнаться до 0.1С по пути к Марсу? То есть, затратить 100 раз по вполне разумному количеству топлива, вовсе не бесконечному. Ведь если я лечу с постоянной скоростью 0.1С, разгон ещё на 0.1С займёт столько же топлива, сколько и первый. Верно? Не любящих читать прошу игнорировать вопрос. Я спрашиваю для того, чтобы обсудить это с теми, кто хочет общаться, а не потому, что мне лень читать СТО. А когда захочу прочитать, я не буду спрашивать то, что спрашиваю. Логично? ;) Троллям игнор.
Денис Кочан
Денис Кочан
2 946
Советую всё-таки почитать СТО, а не придумывать всякую ерунду.

По первой части - почти всё правильно (за исключением того, что человек живёт, сколько положено) . Парадокс близнецов не в том, что время сокращается у летящего почти со скоростью света космонавта, а у землянина течёт по-обычному. Как раз наоборот - с точки зрения землянина время сокращается у космонавта, а с точки зрения космонавта время сокращается на Земле.
В этом суть принципа относительности - нельзя сказать, какая инерциальная система отсчёта движется, а какая покоится, можно говорить только об их перемещении относительно друг друга.
Землянин смотрит в небо и видит удаляющуюся ракету, космонавт смотрит в иллюминатор и видит, что от него удаляется Земля.
И оба они ПРАВЫ - в этом и состоит парадокс.

Время замедляется у космонавта в итоге потому, что он УСКОРЯЕТСЯ (при торможении у Марса, развороте, наборе скорости при взлёте и т. д. ) и его корабль перестаёт быть инерциальной системой, т. е. движется не с постоянной скоростью.

Всё остальное - "0,6с+0,6с", "барьер/не барьер" - настолько элементарные вещи, что о них даже говорить лень.
Релятивистский закон сложения скоростей и релятивистское увеличение энергии (и вообще - с преобразованиями Лоренца разобраться) .

>Ведь если я лечу с постоянной скоростью 0.1С, разгон ещё на 0.1С займёт столько же топлива, сколько и первый. Верно?

НЕВЕРНО даже в классической механике.

Разница кинетических энергий mV²/2 - mV0²/2 = m/2 (V² - V0²) = m/2 (V-V0)(V+V0) = m/2 (2V0+dV) dV ≈ m*V0*dV - зависит от начальной скорости V0.

P.S. читать не люблю, поэтому ни вопрос, ни ответ не читал
ТМ
Татьяна Мишина
79 523
Лучший ответ
Денис Кочан Это когда сопротивление воздуха есть - тогда сложнее разогнаться. А в вакууме ведь корабль, разогнавшийся до определённой скорости считается покоящимся объектом. В вакууме энергия тратится только на ускорение в определённую сторону. Если я стартовал с земной орбиты с 0 до 0.1с, а затем заглушил движок, я буду находится в состоянии покоя относительно себя, а значит, следующее ускорение до 0.1с дастся мне так же легко, как и первое. Разницы, выходит, нет, раз начальная скорость V0 одна и та же. Относительно земного наблюдателя будут парадоксы и относительности. Но разве объективности нет? Если я лечу от Земли со скоростью 0.1с и разгон до 0.2с дастся мне с намного большими затратами, то что делать с тем, что Земля летит в пространстве относительно других объектов? Значит, у неё есть вектор и стартовать от орбиты в одну сторону будет сложнее, чем в противоположную? Так? К центру галактики - 20 литров Мегагорючкинса на каждые 30км\с, а от центра 30 литров Мегагорючкинса на 30 км\с? =)
Вы всё понимаете совершенно правильно.
Разгадка в ускорении!
В рамках СТО существует парадокс близнецов, который заключается в том, что из-за равноправности всех инерциальных систем отсчета, невозможно сказать, кто постареет больше, тот, кто улетел или тот, кто остался на Земле.
Это парадокс снимается только в рамках ОТО.
Дело в том, что для того, чтобы корректно сравнивать время (и значит возраст людей) надо СРАВНЕНИЕ ПРОВОДИТЬ В ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ТОЧКЕ ПРОСТРАНСТВА. Если брать разные точки пространства, то разница времен зависит от выбранной системы отсчета. Можно так выбрать систему отсчета, что постареет больше тот, кто улетел. А можно так выбрать систему отсчета, что постареет больше тот, кто остался на Земле. Можно так выбрать систему отсчета, что время и там и там будет одинаковым.
Таким образом, космонавт ДОЛЖЕН ВЕРНУТЬСЯ ОБРАТНО. Но при этом он на каких-то участках своей траектории должен двигаться с ускорением. На этих участках СТО неприменима. СТО работает только при прямолинейном и равномерном движении. Вот на этих участках с ускорением и происходит выравнивание временного баланса, причем независимо от того, какую систему отсчета Вы выбираете.
В ОТО показывается, что если космонавт возвращается обратно, то временной баланс ВЫРАВНИВАЕТСЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ЛЮБОЙ ЗАМКНУТОЙ ТРАЕКТОРИИ И НЕЗАВИСИМО ОТ ВЫБРАННОЙ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА. Два близнеца окажутся одного и того же возраста, когда снова встретятся друг с другом независимо от того, в какой системе отсчета Вы при этом сами находитесь. Часы близнецов будут при встрече совпадать.
Лилия Редько
Лилия Редько
89 845
Денис Кочан А то, что часы, пролетевшие несколько раз вокруг орбиты Земли, показывают время с отклонением - это утка? Вроде, атомными измеряли. И спасибо за объяснение. В Вики написано сумбурно, поверхностно, боюсь искать материалы по СТО, вдруг там тоже куча формул и никаких пояснений... Я человек творческий, мне надо на пальцах, чтоб представить =)
Начать с того, что элементарные расчёты показывают, что ускорение, необходимое для развития
таких скоростей, имеет порядок около 10^6 m/s^2. Опосля чего высоконаучный диспут можно и закончить..
ХА
Хурсандбек Атажанов
42 571
Денис Кочан Здраво. =) Попов век назад тоже не мог предположить, что через 100 лет у каждого человека на планете будет по личному портативному радио весом в 80 г., в котором будут применены электронные детали, ширина дорожек которых будет исчисляться микронами, через которое можно позвонить в любую точку Земли. Ещё лет через сто, глядишь, придумают способы амортизации кинетической энергии при разгоне, что позволит живым существам набирать по 10^3 км/с^2 без перегрузок. ;) Не хочется вам иногда помечтать?
1)Чтобы улететь от земли, а потом вернуться обратно, очевидно тебе нужно ускорятся потом тормозить, потом снова ускорятся в другую сторону, а потом снова тормозить. А СТО работает только в системах движущихся равномерно и прямолинейно. Тут нужно применять общую ТО. В ней ускорение эквивалентно гравитации, а гравитация тормозит время. Таким образом время в итоге пройдёт меньше в ракете. Подробности в википедии "Парадокс близнецов".
2)СТО не запрещает двум объектам двигатся со скоростью больше скорости света друг относительно друга, если замерять их скорости из третьей системы (например если светить фонариками в разные стороны, то относительно нас фотоны, очевидно, будут расходиться со скоростью 2с) . Но при расчёте скоростей таких объектов, из систем отсчёта связаных с ними самими, обычная формула сложения скоростей не работает. СТО формула V= (V1+V2)/(1+V1*V2/с^2). Можете подставить разные варианты, и увидите, что суммарная скорость никогда не будет больше с.
3)При повышении скорости повышается масса, таким образом, одинаковые приросты в энергии будут давать всё меньшие приросты скорости (так как кинетическая енергия E=(m*v^2)/2), а для скорости света энергия нужна именно что бесконечная.
АБ
Алмаз Барыев
1 963
Денис Кочан Ммм... формулы это здорово, но нужно обладать высшим образованием и дипломом физика, чтоб понимать их. Остальные люди просто верят им. А я хочу на пальцах увидеть, как всё работает. Или хотя бы, как всё описывают теоретики. Просто хочу расставить все точки над ё. Говорят, что разгон до С невозможен, а меня это сильно бесит. Какая бесконечная энергия и бесконечный вес, когда всё относительно. Хорошо, давайте так. Я стартую от очень далёкой звезды к Солнцу. Я разгоняюсь (относительно быстро, технологии позволяют) до 0.2с. Достиг, движок выключил. Взял маячок, выкинул в космос. Он летит к Солнцу вместе со мной, по всем законам, со скоростью 0.2с. От него я разгоняюсь ещё на 0.2с. Вы утверждаете, что разгон, после которого маячок будет отдалятся от меня со скоростью 0.2с займёт больше энергии, чем разгон до первых 0.2с? Если да - почему, это же против законов? Если нет, то что будет, когда я аналогично выкину 6 маячков и пройду мимо Земли? Моя масса будет бесконечность+20%? =)

Похожие вопросы