Михаил Стасов предлагает Вам запомнить сайт «Новости науки»
Вы хотите запомнить сайт «Новости науки»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

И радость познания движет нами

Двигаться быстрее скорости света? — Нет ничего проще

развернуть

image


Теория относительности завораживает своими парадоксами. Все мы знаем про близнецов, про возможности засунуть длинный самолёт в короткий ящик. Сегодня каждый выпускник школы знает ответы на эти классические загадки, а уж студенты-физики и подавно считают, что тайн в специальной теории относительности для них не осталось.

Всё бы хорошо, если бы не удручающе обстоятельство — невозможность сверхсветовых скоростей. Неужели никак нельзя быстрее?! — думала я в детстве. А может быть можно?! Поэтому приглашаю вас на сеанс, уж и не знаю, чёрной или белой магии имени Альберта Эйнштейна с разоблачением в конце. Впрочем для тех, кому покажется мало, я приготовила ещё и задачку.

К Альфе Центавра


Приглашаю вас занять места в нашем межзвёздном корабле, который направляется в сторону Альфы Центавра. От конечно точки маршрута нас отдаляют 4 световых года. Внимание, запускаем двигатели. Поехали! Для удобства пассажиров наш капитан установил такую тягу, чтобы мы ускорялись с величиной a=g и ощущали привычную нам на Земле силу тяжести.

Вот мы уже прилично разогнались, пускай до половины скорости света c/2. Зададим казалось несложный вопрос: с какой же скоростью мы будем приближаться к Альфа Центавра в нашей собственной (корабельной) системе отсчёта. Казалось бы всё просто, если мы летим со скоростью c/2в неподвижной системе отсчёта Земли и Альфы Центавра, то и с нашей точки зрения мы приближаемся к цели со скоростью c/2.

Тот, кто уже почувствовал подвох, совершенно прав. Ответ c/2 неверен! Тут надо сделать уточнение, под скоростью приближения к Альфа Центавра я называю изменение оставшегося расстояния до неё, делённое на промежуток времени, за который такое изменение произошло. Всё, разумеется, измеряется в нашей системе отсчёта, связанной с космическим кораблём.

Тут надо вспомнить, о лоренцевском сокращении длины. Ведь разогнавшись до половины скорости света мы обнаружим, что масштаб вдоль направления нашего движения сжался. Напомню формулу:

image

И теперь, если на скорости в половину скорости света мы измерим расстояние от Земли до Альфы Центавра, мы получил не 4 св. года, а всего лишь 3,46 св.года.

Получается, что только благодаря тому факту, что мы разогнались до c/2 мы уже уменьшили расстояние до конечной точки путешествия почти 0,54 св.года. А если мы будем не просто двигаться с большой скоростью, но ещё и ускоряться, то у масштабного фактора появится производная по времени, которая по сути тоже есть скорость приближения и плюсуется к V.

Таким образом помимо к нашей обычной, я бы сказала классической, скорости V добавляется ещё один член — динамическое сокращение длины оставшегося пути, которое возникает тогда и только тогда, когда есть ненулевое ускорение. Ну что же, возьмём карандаш и посчитаем.

Полюбуемся на конечную формулу

image

Она удивительна! Если первый член — скорость — ограничен скоростью света, то второй член не ограничен ничем! Возьмите L побольше и… второе слагаемое с лёгкостью может превысить c.

— Что-что! — не поверят некоторые.
— Да-да, именно так, — отвечу я. — Оно может быть больше скорости света, больше двух скоростей света, больше 10 скоростей света. Перефразируя Архимеда, могу сказать: «дайте мне подходящую L, и я обеспечу вам сколь угодно большую скорость.»

Что ж а давайте подставим числа, с числами всегда интереснее. Как мы помним, капитан установил ускорение g, а скорость уже достигла V=c/2. Тогда обнаружим, что при L=0.71 светового года, наша скорость приближения сравняется со скоростью света. Если же мы подставим L=4 световых года, то

image

Прописью: «три целых, три десятых скорости света».

Продолжаем удивляться


Давайте посмотрим ещё более внимательно на формулу (5). Ведь не обязательно садиться в релятивистский космический корабль. И скорость, и ускорение могут быть совсем маленькими. Всё дело в волшебной L. Вы только вдумайтесь!

Вот я села в машину и нажала на газ. У меня есть скорость и ускорение. И в этот самый момент я могу гарантировать, что где-то примерно сотне-другой миллионов световых лет впереди меня есть объекты, приближающиеся сейчас ко мне быстрее света. Для простоты я ещё не брала в расчёт скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца, и Солнца вокруг центра Галактики. С их учётом объекты со сверхсветовой скоростью приближения окажутся уже совсем поблизости — не на космологических масштабах, а где-то на периферии нашей Галактики.

Получается, что невольно даже при минимальных ускорениях, например встав со стула, мы участвуем в сверхсветовом движении.

Удивляемся ещё


Посмотри на формулу (5) совсем-совсем пристально. Давайте узнаем не скорость приближения к Альфе Центавра, а наоборот скорость удаления от Земли. При достаточно большом L, например, на полпути к цели, мы можем обнаружить, что к нам приближается и Земля, и Альфа Центавра. Оправившись от удивления, конечно можно догадаться, что виной всему сокращение длины, которое работает не только вперёд, но и назад. Пространство за кормой космического корабля сжимается быстрее, чем мы улетаем от точки старта.

Несложно понять и другой удивительный эффект. Ведь стоит изменить направление ускорения, как второе слагаемое в (5) тут же поменяет знак. Т.е. скорость приближения может запросто стать нулевой, а то и отрицательной. Хотя обычная скоростью V у нас по прежнему будет направлена к Альфе Центавра.

Разоблачение


Надеюсь, я вас достаточно сбила с толку. Как же так, нас учили, что скорость света максимальна! Нельзя приближаться к чему-либо быстрее скорости света! Но здесь стоит обратить внимание на присказку к любому релятивистскому закону. Она есть в любом учебнике, но кажется, что только загромождает формулировку, хотя именно в ней вся «соль». Эта присказка гласит, что постулаты специальной теории относительности работают «в инерциальной системе отсчёта».

В неинерциальной системе отсчёта Эйнштейн нам ничего не гарантирует. Такие дела!

А напоследок я придумала вам домашнее задание или наброс для обсуждения в комментариях.

Задачка


Земляне и альфацентавры решили обменяться делегациями. С Земли стартовал космический корабль со скорость c/2. Одновременно с ним с Альфы Центавра навстречу отправилась летающая тарелка инопланетян с той же скоростью.

image

Каково расстояние между кораблями в системе отсчёта корабля землян в момент старта, когда они находились у Земли и Альфы Центавра соответственно? Напишите ответ в комментариях.

Источник →

Опубликовано 30.09.2017 в 21:41

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Владимир Сабакарь 22 октября 17, в 21:40 Вы заметили, что Лукас правильно снимает кино про межзвёздные перелёты со скоростью близкой к световой скорости.
Он почти дорос до Данелия....
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Владимир Сабакарь 22 октября 17, в 23:16 Вообще напишу Вам что весь этот замороченный пример ни стоит и мешка прошлогоднего снега.
Если писать положа руку на сердце, то следует указать что диверсия в Вашем вопросе заложена как раз не Вами а Лунатиками из подобия ВИКИ.
Мы на самом деле не имеем системы координат в которой одновременно находятся Солнечная система с Землёй и Альфа Центавра с Плюком...
Каждая система имеет свою систему координат которая имеет к тому же разное Время и Разные направления движения, и луч света от Альфы Центавры до нас доходит за 4.3 световых года и где в настоящий момент находится источник этого луча мы узнаем только через время равное 4.3 световых года. Более того Луч направленный в настоящий момент на Солнечную систему от Альфы ни когда не попадёт на Землю т.к. Земля за 4.3 световых года окажется бог весть где от настоящего места положения.....
В общем факир был пьян, потому как и тверёзым ни когда не был....
А всё ключница виновата...
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 23 октября 17, в 02:29 Вообще то есть решение которое Вам нужно. Это когда Владимир остаётся в аэропорту а его близнец Юрий в самолёте начнёт лететь всё время на Восток.
В этом случае будет замедление физически зафиксировано ... Но это уже решение не от Вашего примера и о Нём я Вам писал выше, а Вы всё мне не верите.... :(
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 23 октября 17, в 20:35 Владимир, если Вы сами не знаете зачем нужны преобразования Лоренца, по почему Вы так уверенно говорите о их истинности? Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 23 октября 17, в 23:11 Это Вы не знаете зачем они нужны.... Мне не приписывайте того....
Я так понял Вы по прежнему пытаетесь осилить надуманную теорию близнецов , которая ни когда не принадлежала Лоренцу?
Её сляпали недоучки, а мне просто показалось, что Вы пытаетесь в этом разобраться.....
Потому и отвечаю на этой странице для ВАС,,,,
Нет так нет...
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 24 октября 17, в 20:46 Это, Владимир, для Вас, преобразования лоренца - оптическая иллюзия, Вы же сами сказали, что он такого не говорил. Замедление времени и сокращение длинны, это результат второго постулата СТО - невозможности перемещаться свыше скорости света. Для того чтобы не было превышения скорости света, необходимо чтобы импульс и энергия тела приближающегося к этому пределу бесконечно росли, иначе никак. Для этого и были созданы эти преобразование, а сокращение длинны и замедление времени это результат этих преобразований и ни какая это не иллюзия. А у Вас одни заморочки. Тогда прямой вопрос, возможна ли скорость материального объекта выше скорости света или нет? Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 24 октября 17, в 22:30 Я пишу что преобразования Лоренца это оптическая геометрия, добавлю движущегося объекта.
То что по Вашему """"сокращение длинны и замедление времени это результат этих преобразований и ни какая это не иллюзия""", для специального раздела физики, а не моего личного желания, Я вам даже ссылку давал надеясь, что вы разберётесь, так как я таланта писать кратко и умнО не имею. Ну что же дам ещё раз :
http://lib.sernam.ru/book_g_tm.php?id=123,
Для затравки дам вам страницу 445 1;2;3 и 4 абзацы считать с верху... Ну очень не по Вашему.
А потом укажу то что это означает для наблюдателя. стр 438 со слов: """"полученная формула указывает интервал времени часов""""""... далее по тексту.
Итак составим протокол разногласий:
++++Вы утверждаете что время с увеличением скорости реально меняется,
-------Я утверждаю , что время относительно так же как и равномерная скорость, потому как двигаясь равномерно, относительно пепелаца чатлан, Вы не сможете утверждать, кто конкретно из Вас двоих движется и все явления замедления времени и изменения линейных размеров оба наблюдателя , Вы и Они будут регистрировать друг у друга.
Такова физика процесса.
То что вы пишите о энергии, так это совершенно из другого пункта этого учебника.
Там в результате эксперимента разгоняют протон до высоких скоростей на ускорителе, а затем эту движущуюся систему состоящую из этого фотона резко ""обрушивают "" на мишень которая покоится относительно наблюдателя....
Так Вот, та энергия, про которую Вы пишите: ""импульс и энергия тела приближающегося к этому пределу бесконечно росли, иначе никак"" это энергия превращения Пепелаца в атомную пыль...
Вы заметили разницу в суждениях.
Я говорю, что если Пепелац затормозить так чтоб он цел остался нужно ровно столько же энергии, как и для разгона, а Вы его тормозите об стенку и просто в пыль или утверждаете что на разгон энергии надо больше.....
Если идти по пути правильной физики то я трачу совершенно одинаковое количество энергии при разгоне и торможении, а следуя Вашему варианту некий объект двигаясь в одну сторону относительно Вас тратит энергию, а двигаясь в другую сторону её "регенерирует"?
Это Всё о чём Мы тут пишем ОТНОСИТЕЛЬНО, а не абсолютно.
Вы смешали совершенно различные две системы координат, время и энергию от одной, скорость от другой....
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 24 октября 17, в 22:36 Касаемо преобразования Лоренца Стр 430 два последних абзаца прочтите ВНИМАТЕЛЬНО.... Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Владимир Сабакарь 25 октября 17, в 11:08 Уточняю что страницы я указал не книжные , так как их листать невозможно согласно нумерации а на сдвижной строке с низу копий страниц. Страница 430 на сдвижной строке с соответсвует странице 432 стр в книге. Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 25 октября 17, в 19:29 Я этого ничего читать не стал, слишком много у Вас букв, мне зачем эти Ваши умозаключения, если Вы не можете ответить на поставленный вопрос:
<<Тогда прямой вопрос, возможна ли скорость материального объекта выше скорости света или нет?>>
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 25 октября 17, в 23:56 """""""""<<Тогда прямой вопрос, возможна ли скорость материального объекта выше скорости света или нет?>>""""""
Ну ....у ВАС , ВСЁ ВОЗМОЖНО...
Раз до сих пор не поняли, что Вы сами себя оСЮСЯите в этом мире и являете собой материю, мыслите и творите только благодаря тому, что не можете перепрыгнуть скорость распространения электромагнитного взаимодействия... Вы находитесь внутри нашего мира, а стало быть выпрыгнуть из него физически не можете. Может фантазия и позволяет но физический скафандр Ваш, это не позволит.
Тогда и Вам прямой Вопрос. Вы на кой тут эту тему баламутите если ни чего в ней не понимаете?
Ну пусть для Вас лично будет реальной любая скорость, Вам то с этого, что нужно то?
Ну не лезьте тогда в судьи по работам Лоренца, Эйнштейна и других, свою теорию в жизнь проводите.....
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 26 октября 17, в 22:06 Вот видите, Владимир, у Вас ответа нет! А раз Вы не знаете, то какой смысл мне читать все Ваши умозаключения, если в них нет истины? Текст скрыт развернуть
0
Алексей Васильев
Алексей Васильев 1 октября 17, в 15:18 Если честно, то все это фигня. Нормальная система межзвездного транспорта будет лишь тогда, когда научатся "прокалывать" пространство (при этом все эти расчеты будут вообще лишены смысла). а для внутрисистемных полетов и сотой скорости света многовато будет. Текст скрыт развернуть
2
Владимир Акулов
Владимир Акулов 1 октября 17, в 23:20 Настоящая наука проверяет все свои суждения и выводы ОПЫТОМ.
Пока никто не слетал к Центавре со скоростью света и не вернулся назад...
Все непроверенные опытным путем высказывания и формулы - пока только выдумки.
Текст скрыт развернуть
2
ДМИТРИЙ ДМИТРИЙ
ДМИТРИЙ ДМИТРИЙ 2 октября 17, в 21:14 Если бы всё так было просто, как пишет автор, то давно бы уже слетали к Альфа Центавре и подтвердили теорию автора. Не надо автору людям морочить голову! Текст скрыт развернуть
0
Георгий Межлумов
Георгий Межлумов 2 октября 17, в 22:06 Бред сивой кобылы. Изменение масштаба относительно. Сама метрика космического корабля будет меняться для зрителей на Земле. Хотя реально никакого изменения длины корабля не будет. Из формулы: - при скорости света скорость изменения длины равна минус бесконечность. Текст скрыт развернуть
1
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Георгий Межлумов 6 октября 17, в 00:42 + 1000
....и не только длинны корабля , а всей метрики корабля в целом.
Текст скрыт развернуть
0
Andy Manson
Andy Manson 3 октября 17, в 10:16 Забавная статейка, которая показывает как из одной большой глупости - СТО, сделать глупость покрупнее. Кто считает, что скорость света не зависит от скорости приемника смотрите источник статьи и читайте комментарии. Меня это сильно позабавило. Текст скрыт развернуть
-1
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь 8 октября 17, в 10:41 Ответ: L0 Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь 8 октября 17, в 10:45 """""""Земляне и альфацентавры решили обменяться делегациями. С Земли стартовал космический корабль со скорость c/2. Одновременно с ним с Альфы Центавра навстречу отправилась летающая тарелка инопланетян с той же скоростью.""""""
А что значит одновременно с ним? Кто и как определяет и чем регистрирует факт одновременности?
Откуда Вам известно, что это происходит одновременно? Нам по мобильнику позвонят? :)
Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Комментарии с 1 по 20 | всего: 97
НАСА опубликовало новый сним&hellip;

НАСА опубликовало новый снимок с поверхности Луны

12 фев 16, 15:09
+635 143
Прилетает на Землю инопланет&hellip;

Прилетает на Землю инопланетянин, чтоб внести землян в «Каталог разумных цивилизаций» и спрашивает...

2 ноя 16, 12:55
+490 105
Беспатронное оружие запатент&hellip;

Беспатронное оружие запатентовал российский изобретатель

27 апр 16, 00:33
+370 87
Как я был быдлом. Воспоминан&hellip;

Как я был быдлом. Воспоминания тоталитарного ЧПУшника

29 янв 16, 15:59
+322 148
Россия презентует миру лазер&hellip;

Россия презентует миру лазерное и ускорительное оружие

26 апр 15, 22:45
+247 133
Инопланетный корабль обнаруж&hellip;

Инопланетный корабль обнаружили в Казахстане

2 ноя 16, 01:56
+247 114
Изображение Иисуса Христа, с&hellip;

Изображение Иисуса Христа, сделанное еще при его жизни, оказалось подлинным

2 дек 16, 01:22
+229 542

Последние комментарии

александр краснов
Россиянин .
Козьма Прутков
Геннадий Михайлович Кислов
Борис Осипов
Читать
Новое на сайте
Учёные разгадали загадку "Врат ада", пройдя через которые, люди сразу умирали
22 фев, 00:35
0 0
Физики из МТИ открыли новую форму света
22 фев, 00:09
0 0
Пять удивительных фактов о наших предках, которые мы узнали из ДНК
21 фев, 23:36
0 0