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 Александр Горбунов 8 октября 17, в 21:40 "" Не я, а Вы начали дисскусию со мной, я лишь пркоментировал тему.""
Извините ежели что не так.... Я заметил Ваши комментарии как толкового человека и мне стало непонятно, почему Вы не доверяете теории эволюции физики...
Эйнштейн то хоть с его ошибками и понятен, а вот уже с Квантовой физикой его теория и рядом по сложности не встанет....
Но развитие то быть должно.....
Вот я и пытался помочь Вам разобраться (в том в чём сам до конца не разбираюсь но знаю большего....)
Ещё раз пишу, что готов пояснить все Ваши вопросы и уж извините, если что не так.....
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 9 октября 17, в 21:40 Ну хоть один вразумительный ответ - 0,5 !!!! Урааааааа!!! Я от Вас этого добился!!!!
Т.е. Вы сторонник теории эфира, который жестко привязан, ну пусть не к старушке Земле, а хотябы к ясному Солнышку? Отвечать не надо, это для Вас будет сложно, да и читать я не буду. Просто, то что показывают приборы на самом корабле никому не нужно, истина для Вас только на нашей Земле. Даже другие "инерциальные" системы отсчета, на которых наблюдатели движутся и относительно нашего корабля и относительно наблюдателя на Земле не влияют на скороть КОРАБЛЬ - ЗЕМЛЯ. Это Вам для размышления, мне на это Ваши коментарии не нужны. Далее разбераем приславутый парадокс близнецов, надеюсь он Вам знаком. Какой из двух близнецов окажется старше, тот который отправился в далекое космическое путешествие и вернулся, или его братец, оставшейся ждать на Земле? Главное объясните почему, ведь обе системы отсчета равноправные! Удачи.
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 10 октября 17, в 20:49 1) """""""Т.е. Вы сторонник теории эфира, который жестко привязан, ну пусть не к старушке Земле, а хотябы к ясному Солнышку? Отвечать не надо, это для Вас будет сложно, да и читать я не буду."""""""""
Само собой.....и это для меня не просто и не сложно это есть КМ.
Ответ 1/2С я Вам давал все посты....
2) """""""""""Просто, то что показывают приборы на самом корабле никому не нужно, истина для Вас только на нашей Земле. """"""""""
Земля постоянно в движении ....
На Земле и на Пепелаце приборы покажут Доплеровский эффект и Красное смещение....
3) """""""Даже другие "инерциальные" системы отсчета, на которых наблюдатели движутся и относительно нашего корабля и относительно наблюдателя на Земле не влияют на скороть КОРАБЛЬ - ЗЕМЛЯ."""""""
Не понял вопроса или утверждения но я не писал обратное!!!
4) Парадокс близнецов надуманный в силу сложности применения на людях..... но время друг относительно друга в путешествии течет по разному, но при встречи нивелируется и показывается разница.....
... попробую ещё раз разобрать.... Вообще
В физике вариант Вашего изложения событий """"""""""тот который отправился в далекое космическое путешествие и вернулся""""""""""" через чур длинный и далёкий
Поэтому давайте посмотрим эксперимент с атомными часами https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%B5...,
Или наконец вся работа американской GPS и российской ГЛОНАСС и разрабатываемой европейской системы Galileo зависит от теории ОТО и СТО....
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Владимир Сабакарь 10 октября 17, в 20:58 """"""""""" Главное объясните почему, ведь обе системы отсчета равноправные! """"""""""
Вот тут то и есть неточность. Системы находятся в разных условиях и не могут отностится к инерциальным или равноправным потому как они испытывают разные ускорения от силы гравитации, ускорения или торможения от работы двигателя и т.п.
Ваш гипотетический близнец находясь рядом с Вами испытывает все те же взаимодействия что и Вы, но стоит ему подняться в гору или опустится в ущелье, как в Ваших часах появится разность хода часов..... это будут минимальные отклонения но они будут...
Время в недрах Земли течёт другим темпом нежели на Эвересте.....
Видите даже в космос летать не надо.... :)
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 11 октября 17, в 22:04 Я вижу Вы опять уперлись, раз не желаете мне ответить на вопрос о близнецах. Остальное не читал и не буду, пока не ответите про близнецов. Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 11 октября 17, в 23:34 Вы какого ответа ждёте?
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%B5...,
Этот то почему не устраивает?
Теория о близнецах вытекает из формулы по которой эти два человека могут встретится только используя для разворота мощное поле гравитации. При прочих экспериментах они не встретятся по условию Вашей же задачи.
""""""""Какой из двух близнецов окажется старше, тот который отправился в далекое космическое путешествие и вернулся, или его братец, оставшейся ждать на Земле? Главное объясните почему, ведь обе системы отсчета равноправные! """"""""""
Вы сами такую задачу написали и я в духе этой задачи Вам указал, что такое Вы можете видеть в условиях гравитации Земли имея двое часов, когда один "близнец" остался на земле а два других взяли цельзивые атомные часы и отправились на самолётах в противоположных направлениях параллельно экватору, один на Восток а другой на запад и космические масштабы для Вашего опыта вовсе не нужны.....Эксперимент Хафеле — Китинга
Тот из Братьев, который будет двигаться на Восток относительно Земли окажется моложе двух других....
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 12 октября 17, в 20:24 Владимир, если Вы сами не знаете какой из двух близнецов окажется старше, то мне то зачем нужна эта дебильная СТО Эйнштейна? Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 13 октября 17, в 00:28 Вы видите только свой вопрос? Законы ФИЗИКИ таковы, что они независимо от желания исследователя должны подтверждаться друг другом. Не уверен что хватит у Вас настроения в этом разобраться но оно того для Вас стоит.....
Скажем ещё раз но по проще.... Будет старше тот, кто "меньше" двигался, т.е общее количество движения которого было меньше....
Вам во всех постах это пишу. Проблема для Вас только в том, что Ваши условия задачи вразумительного ответа дать не могут , потому что задачу ставите не корректно.
Но у меня для Вас припасено ещё нечто, что Вами будет расценено, как очевидным но так же и невероятным. Это следует как всегда из привыкания решений к "инженерному" усреднению....
В каком случае два Ваши близнеца могут встретится и сравнить своё СОБСТВЕННОЕ время с временем брата, который для чистоты эксперимента должен двигаться с постоянной скоростью и при этом сравнить наблюдения?
Есть проверка и на СТО и на ОТО... но как всегда только уточняющая и дополняющая....
Количество движения это импульс...
Закон сохранения движения гласит что:
Если сумма всех внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то количество движения (импульс) системы есть величина постоянная и количество движения не зависит от внутренних сил :
P=mv=mS/t
S = пройденный путь
m= масса
t=время в пути S
Pсист=m1 х S1 / t1 + m2 х S1 / t1= Const
Таком образом если у замкнутой системы близнецов количество движения константа и внешние силы на неё не действуют или действуют одинаково, то в Вашем случае, когда один Близнец гипотетически начинает двигаться с невероятной скоростью, то закон сохранения импульса для системы из двух Братьев близнецов сработает странным образом:
Он вычтет время у начавшего движение Близнеца и добавлять его к покоящемуся.....
Это Арифметика.
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Владимир Сабакарь 13 октября 17, в 00:37 Блин опять сонный пишу.... и написал наоборот и не правильно.
""""""""Он вычтет время у начавшего движение Близнеца и добавлять его к покоящемуся....."""""""
напишу по другому.
Время вырастит пропорционально у начавшего движение и отнимется у оставшегося в "покое".
Только так их общее количество движения останется "=Const"
К стати этот факт утверждает что Эфир у каждого тела свой.....
Но это из другой физики.
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 13 октября 17, в 21:27 Что значит ставлю вопрос не корректно? Что Вам не понятно? Если Вы в состоянии понять в преобразованиях лоренца где запад, а где восток, то уж у меня все однозначно. А вот Вы страдаете не то что некорректностью, а как бы помягче сказать, что-то типа тихим помешательством. это как Вас понять - <<Будет старше тот, кто "меньше" двигался, т.е общее количество движения которого было меньше.... >>. Куда и какого движения? Где это учитывается в преобразованиях лоренца? Я вижу, что Вы такой же прохвост, как и автор СТО. Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 14 октября 17, в 00:47 Ну да ладно....
Пусть по Вашему..... ..например , в Вашем вопросе время абсолютно!
Вы не понимая своих же вопросов тем не менее совершенно правы но только в случае абсолютности времени......
Тема о количестве движения для Вас вообще нереальная, тем более, что она к преобразованиям Лоренца ни какого отношения не имеющая но дающая интересную картину мира не соответствующему Вашим взглядам.
"""""""""Что Вам не понятно? Если Вы в состоянии понять в преобразованиях Лоренца где запад, а где восток, то уж у меня все однозначно"""""""""""
Это же хорошо., что для Вас всё однозначно!!!!!!!!
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 15 октября 17, в 17:30 Т.е. Вы, Владимир, согласны с моим утверждением: " Я вижу, что Вы такой же прохвост, как и автор СТО"? Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 16 октября 17, в 00:41 _____________________
1) Вы не видите, что я пушу об ОПТИЧЕСКИХ преобразованиях Лоренца?
Ни чего Вы не видите а тем более в оптических преобразованиях Лоренца..
Мы с одноклассниками в 1979-1980 году эту тему перелопатили десятки раз вдоль и поперёк .
В институте ещё добавилось несколько доказательств.
В общем если Вы не поленитесь, а самостоятельно , исходя из тех знаний которым верите на 100% выведете формулу отражения от зеркала движущегося луча согласно закону отражения, то Вы получите Формулу Лоренца самостоятельно окончательно и без вариантов, Выше я писал что есть элементарное доказательство для школьников именно в этом ключе....
Но Вы то не хотите даже пробовать разобраться в оптических преобразованиях....
___________
2) Для пояснения своего взгляда на СТО движущейся системы, напишу словами Макса Борна:
"""""""Нобелевский лауреат в области физики Макс Борн в своей книге "Эйнштейновская теория относительности" (Мир, Москва, 1964) писал: "В 1905 г. Эйнштейн установил, что лоренцово сокращение и его локальное время – не математический прием и физическая иллюзия, но явления, связанные с самыми понятиями пространства и времени". .. """""""".
То есть Лоренц имел в виду что вся его формула преобразования это оптическая геомертия или если хотите МЕТРИКА, движущегося объекта. То есть если относительно Вас объект движется то Вы его так увидите, а он соответственно увидит Вас тоже так. Ну почему вы не ответили, как замерить размер движущегося поезда лил вагона? Стало Быть Вы не можете переключится со своей мысли на вопрос, а я не могу понять Ваш вопрос потому, что он не вопрос а утверждение___
2.2) СТО это только часть "сырых" предположений на которых застряли Вы на 93 года на зад.
:) ...
.....в 1920 году : """""""""Альберт Эйнштейн в своей работе «Ather und Relativitatstheorie» (1920) писал: «… ближайшее рассмотрение убеждает, что специальная теория относительности не должна отрицать существование эфира."""""""""
...и я об этом Вам тоже пытался пояснить ...и ещё писал, что не согласен и с Эйнштейновой теорией гравитации, её в таком представлении быть не может...
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 16 октября 17, в 21:59 Да и я, Владимир, про это же самое с самого начала пишу. Именно согласно СТО, о которой идет речь в данной теме, как раз и возможно в одном и том же месте (те же самые - Х У и ...), в одно и тоже время, два разных события. Для Вас обсуждаемая статья об оптических преобразованих Лоренца, а для меня - таковых не существует в природе.
Вы с одноклассниками поняли, что <<СТО это только часть "сырых" предположений>>, а я понял, что Вы с одноклассниками - прохвосты. А что это означает, как не параллельные миры? Я в одном, а Вы в другом и у каждого свой "эфир" - каждый сам себе центр мироздания. Кстати, почитайте на досуге "Парадоксальную электродинамику" Николаева, хотя он там тоже много пурги нагнал, но его дивергенция магнитного поля не равная нулю это всего лишь - потенциальное магнитное поле, но главное КТО источник этого поля? В этом вся суть проблемы! Если принять наличие множества параллельных миров, то все противоречия исчезают...
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 17 октября 17, в 08:17 """"""""""Для Вас обсуждаемая статья об оптических преобразованих Лоренца, а для меня - таковых не существует в природе."""""""""""
Вы читаете не внимательно.....
Я статью критикую так как там откровенная галиматья и подтасовка.... В общем тролинг в статье.
Вы пошли по пути статьи?
Объект Луноход...
Радиосигнал или световой сигнал с Луны 1,2-1,3 с; т.е. среднее расстояние до Луны равно 1,25 световой секунды.
За время пока оборудование на Земле получит сигнал Луна сместится в пространстве, повернётся на некоторый угол, Луноход проедет лишний метр но мы об этом узнаем только получив следующий сигнал через 1.25 секунды.
Вот что и в некоем образе показывает оптическая геометрия..... Лоренц не прохвост. Прохвосты те кто написал статью....
Текст скрыт развернуть
0
Александр Горбунов
Александр Горбунов Владимир Сабакарь 17 октября 17, в 21:42 В статье показано преобразование Лоренца, у Вас есть претензии к этой формуле? Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 18 октября 17, в 01:54 Если Вы видите ошибку то покажите её....
У меня претензий к формуле нет, а вот к статье есть....
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Владимир Сабакарь 18 октября 17, в 02:00 """""""""""""Ведь разогнавшись до половины скорости света мы обнаружим, что масштаб вдоль направления нашего движения сжался. """""""""""""""
Мы сами разогнавшись до любой скорости ни чего не обнаружим, а за нас это сделают другие.
Но Мы обнаружим эти изменения у других, кто начал двигаться относительно нас....
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 18 октября 17, в 16:22 """""""""В статье показано преобразование Лоренца, у Вас есть претензии к этой формуле?
Честно говоря и эта формула не соответствует преобразованиям Лоренца но для Вас видимо это не существенно....
https://allyslide.com/thumbs/5e44ef5335716b5a528684343456060...
Текст скрыт развернуть
0
Владимир Сабакарь
Владимир Сабакарь Александр Горбунов 18 октября 17, в 16:34 Как я забыл ... Вы же не все нюансы указали. :)
Близнец, по Вашему представлению, при встрече с братом будет, согласно Вашим представлениям об преобразованиях Лоренца, моложе и приплюснутей, и при этом согласно относительности таким же будет и второй брат....
:) :) :).
Вы не правильно понимаете, что это всего лишь оптическая геометрия движения. Есть движение геометрия есть, а если движения нет и все эффекты тоже отсутствуют....
Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Комментарии с 41 по 60 | 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