Естественные науки

Почему якобы нельзя превысить скорость света в вакууме?

В Специальной теории относительности, Эйнштейн сформулировал это утверждение. "Никакое физическое тело, частица, вещество, не может двигаться быстрее, скорости света в вакууме". Но, он толком не объяснил по какой именно причине 300000 км/с это максимум. Каковы причины? Я лично с этим не согласен.
Я тоже с этим несогласен, нарушение причинно-следственной связи в превышении скорости света не очевидно.
Надежда Ибатиева
Надежда Ибатиева
60 438
Лучший ответ
Так устроена наша Вселенная.
Павел Воробьев
Павел Воробьев
69 646
нет такого в СТО
Игорь Протасов
Игорь Протасов
83 067
"Никакое физическое тело, частица, вещество, не может двигаться со скоростью света в вакууме".
ОТО не запрещает движение выше скорости света
Олеся Апканиева Вопрос про СТО.
ничего не имеем против от вашего согласия или несогласия ровным счетом ничего не изменится
Экспериментально определено. Тем более скорость гравиволн уже тоже измерили, а она из ОТО предельная.
Tyom 1
Tyom 1
70 640
Скорость света - свойство не света, а пространства-времени.
Соответствующие выводы можно сделать, постулируя известные законы геометрии и механики малых скоростей + равноправность точек пространства + равноправность направлений в нем + равноправность моментов времени. На этих основаниях можно составить некоторые дифф. уравнения. При их решении возникает постоянная интегрирования. Она и оказывается скоростью света, а точнее, величиной, входящей в релятивистские формулы сложения скоростей и скоростью движения любых безмассовых объектов.

А для любого массивного объекта его энергия стремится к ∞ при стремлении его скорости к скорости света, в связи с чем она для него недостижима.

А вот со сверхсветовыми скоростями ситуация экзотичней.
Уже существенно более полувека назад интересующиеся этим вопросом физики поняли, что теория относительности не запрещает существование объектов, кот. движутся быстрее скорости света (и не могут иметь скорости <= скорости света) тахионов. Их масса при является чисто мнимой.

Но когда с этим вопросом лет 45 назад разобрались физики, хорошо разбирающиеся не только в кинематике СТО, но и в теории квантованных полей, то стало понятно, что обойтись без квантовополевого описания каких-либо физических объектов невозможно и что квантовополевые объекты, которые были единственно возможными кандидатами на роль объектов, описывающих тахионы, на самом деле непротиворечиво описать их не в состоянии. Оказалось, что в выражении для плотности энергии любых полей, описывающих обычные частицы, обязательно есть член вроде ~m²φ² (+ поправки, явл. функцией от более выс. степеней φ²), где φ -
потенциал поля, соответствующего частице. В результате для тахионов φ=0 является не точкой минимума плотности энергии, а точкой максимума т. е. нестабильной точкой, Соответственно ненулевые значения поля описывают не возбуждения этого поля, являющиеся частицами-тахионами, а приводят к нарастанию отклонения φ от нуля. т. е. развивающуюся нестабильность поля. В конце концов в такой ситуации поле "успокоится" в какой-то точке минимума потенциала φ. Кстати, такая картине как минимум дважды возникала на ранних стадиях Большого Взрыва.

Так что идея была красивая (и именно она привела автора этих строк в физику элементарных частиц), но, увы, никаких тахионов.

◘○Физик.
Это следствие, вытекающее из специальной теории относительности. Причины - свойства пространства-времени. Кто с этим "не согласен" - вопрос личных предпочтений, но сотни ускорителей по всему миру имеют на этот счет свое мнение.
Аима Асылова
Аима Асылова
48 509
Представь себе сборище клеток, внутри двигаются молекулы, внутри молекул атомы и т. д. так вот, представь, что атомы начнут отставать от молекул. Но это в теории. На практике ворона, летящая внутри самолёта на перья не распадается.
Виктор Крысин
Виктор Крысин
32 734
Скорость света (в вакууме) -действительно предельная скорость. Но есть одна особенность: если ты летишь с почти световой скоростью (так тебе скажут с Земли), то по приборам в корабле твоя скорость ничем неограниченна (и уходит в бесконечность). И например, можешь долететь до Андромеды за несколько дней (по своим часам), хотя свет летит до неё 2млн. лет.
Т. е. твоя скорость намного превзошла скорость света, НО в действительности это не так!
Нариман Зунунов Если в космосе расставить маяки через расстояние в 1свет. минуту, и хорошо разогнавшись, лететь, то ты, в корабле, обнаружишь (к удивлению многих), что пролетаешь эти маяки гораздо быстрее, чем за 1минуту.
И другой вопрос, что эти маяки ты просто так не увидешь: они станут светить в рентгеновском диапазоне (а может и гамма-излучением) - твоё же время идёт медленнее, чем у них. Хотя твои часы, конечно, не станут идти медленнее - все процессы внутри корабля будут протекать точно так-же, как-будто ты и не летишь вовсе (но это только если смотреть со стороны твоего-же корабля).
И, так же, другой вопрос, что расстояние между маяками тебе покажется меньшим (чем ты их видел с Земли), окружающий мир как-бы уменьшится, сожмётся. Но именно поэтому, по твоим часам ты будешь лететь намного быстрее, чем 300тыс км/сек - ты ведь знаешь расстояние между маяками и не станешь (не сможешь) измерять его заново (и попытки некоторых обнаружить сверхсветовые скорости легко объясняются этим парадоксом).
Нариман Зунунов ТО не ставит запрета на бесконечные скорости, но она объясняет, что эти бесконечные скорости никогда не превысят максимальную скорость передачи энергии (т. е. эти "бесконечные" скорости, бесконечные только для того, кто летит, т. е. они тоже относительны).
С увеличением скорости объекта растет его масса и при приближении к скорости света стремится к бесконечности. То есть для достижения скорости света необходима бесконечная энергия.
Проверено на эксперименте.
Олеся Апканиева Масса от скорости не зависит.
В середине прошлого года в журналах появилось сенсационное сообщение. Группа американских исследователей обнаружила, что очень короткий лазерный импульс движется в особым образом подобранной среде в сотни раз быстрее, чем в вакууме. Это явление казалось совершенно невероятным (скорость света в среде всегда меньше, чем в вакууме) и даже породило сомнения в справедливости специальной теории относительности. Между тем сверхсветовой физический объект - лазерный импульс в усиливающей среде - был впервые обнаружен не в 2000 году, а на 35 лет раньше, в 1965 году, и возможность сверхсветового движения широко обсуждалась до начала 70-х годов. Сегодня дискуссия вокруг этого странного явления вспыхнула с новой силой.

Примеры 'сверхсветового' движения.



Наверное, всем - даже людям, далеким от физики, - известно, что предельно возможной скоростью движения материальных объектов или распространения любых сигналов является скорость света в вакууме. Она обозначается буквой с и составляет почти 300 тысяч километров в секунду; точная величина с = 299 792 458 м/с. Скорость света в вакууме - одна из фундаментальных физических констант. Невозможность достижения скоростей, превышающих с, вытекает из специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна. Если бы удалось доказать, что возможна передача сигналов со сверхсветовой скоростью, теория относительности пала бы. Пока что этого не случилось, несмотря на многочисленные попытки опровергнуть запрет на существование скоростей, больших с. Однако в экспериментальных исследованиях последнего времени обнаружились некоторые весьма интересные явления, свидетельствующие о том, что при специально созданных условиях можно наблюдать сверхсветовые скорости и при этом принципы теории относительности не нарушаются.

Для начала напомним основные аспекты, относящиеся к проблеме скорости света. Прежде всего: почему нельзя (при обычных условиях) превысить световой предел? Потому, что тогда нарушается фундаментальный закон нашего мира - закон причинности, в соответствии с которым следствие не может опережать причину. Никто никогда не наблюдал, чтобы, например, сначала замертво упал медведь, а потом выстрелил охотник. При скоростях же, превышающих с, последовательность событий становится обратной, лента времени отматывается назад. В этом легко убедиться из следующего простого рассуждения.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Предположим, что мы находимся на неком космическом чудо-корабле, движущемся быстрее света. Тогда мы постепенно догоняли бы свет, испущенный источником во все более и более ранние моменты времени. Сначала мы догнали бы фотоны, испущенные, скажем, вчера, затем - испущенные позавчера, потом - неделю, месяц, год назад и так далее. Если бы источником света было зеркало, отражающее жизнь, то мы сначала увидели бы события вчерашнего дня, затем позавчерашнего и так далее. Мы могли бы увидеть, скажем, старика, который постепенно превращается в человека средних лет, затем в молодого, в юношу, в ребенка... То есть время повернуло бы вспять, мы двигались бы из настоящего в прошлое. Причины и следствия при этом поменялись бы местами.

Хотя в этом рассуждении полностью игнорируются технические детали процесса наблюдения за светом, с принципиальной точки зрения оно наглядно демонстрирует, что движение со сверхсветовой скоростью приводит к невозможной в нашем мире ситуации. Однако природа поставила еще более жесткие условия: недостижимо движение не только со сверхсветовой скоростью, но и со скоростью, равной скорости света, - к ней можно только приближаться. Из теории относительности следует, что при увеличении скорости движения возникают три обстоятельства: возрастает масса движущегося объекта, уменьшается его размер в направлении движения и замедляется течение времени на этом объекте (с точки зрения
Олеся Апканиева Зачем ссылку на всякую чушь давать?
Тамара Лейба Марина. Это очень интересно, но логически то, что вы написали можно опровергнуть на простейшем жизненном примере. Предположим такую ситуацию: Я живу в Ростове-на-Дону, моя бабушка живёт в Ульяновской области. Я решаю поехать к ней в гости и отправляю ей по старинке бумажное письмо, в котором сообщаю о своём приезде. На следующий день после отправки письма я выезжаю. Двигаюсь я быстрее почты РФ, приезжаю к бабушке в гости, а письмо, отправленное мною приходит только неделю спустя после моего приезда. То есть моя бабушка узнаёт о том, что я выезжаю тогда, как я уже неделю как приехал. Но от этого же время вспять не поворачивается, верно? Да, я согласен, при движении со сверхсветовой скоростью, мы обгоним фотоны света, но только потому, что будем двигаться быстрее, чем они. Это всё равно, что ехать по трассе на своей машине и обогнать другую машину, идущую впереди тебя.