Denis Bekbulatov
октябрь 2016.
13267

Почему нельзя добиться скорости выше скорости света? Почему она максимальна?

Ответить
Ответить
Комментировать
1
Подписаться
16
13 ответов
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Потому что "скорость света" - не самое удачное название. Правильнее было бы говорить о "скорости причинности" - максимальной скорости, с которой один объект может влиять на другой. Скорости распространения информации во Вселенной, грубо говоря. 

Безмассовые частицы в вакууме (такие как фотоны света) двигаются с этой скоростью (и не могут двигаться медленнее). Частицы обладающие массой - не могут достигнуть этой скорости в принципе.

Но, в принципе, поскольку "скорость света" это не столько про свет, сколько про причинность, есть ситуации, когда движение быстрее скорости возможно.  Например черенковское излучение. Но передавать информацию из точки А в точку Б быстрее скорости причинности фундаментально невозможно.

Если бы у нас была бесконечная скорость причинности, у нас не было бы ни пространства, ни времени, ни материи. Если бы событие А могло моментально влиять на объект Б в противоположенной части вселенной, вся вселенная, фактически, была бы одним большим Здесь и Сейчас. Да и знаменитая формула E=mc^2 выглядела бы E=m∞^2. И я думаю не нужно быть великим физиком, чтобы понять, что масса умноженная на бесконечность в квадрате даст нам энергию равную бесконечности.

ЕСли хорошо с английским, вот интересное видео ровно об этом:

63
-1

А как же квантовая телепортация?

+4
Ответить

Там нет передачи информации

0
Ответить

А если например взять ножницы длиной несколько световых лет и один конец начать смыкать, начнут ли перемещаться другие концы?

0
Ответить

Сначала сделайте такие ножницы :) Движение быстрее СС возможно, например, фронт волны. Но через фронт информацию не передать. Через запутанные частицы тоже.

+1
Ответить

Начнут, но с большой задержкой. Это будет выглядеть, как волна, идущая по лезвиям ножниц от начала их смыкания.

+1
Ответить

Я это представил и ваууу

+1
Ответить
Ещё 14 комментариев

Прошу пояснить не великому физику. Вы утверждаете, что "передавать информацию из точки А в точку Б быстрее скорости причинности фундаментально невозможно". Тогда, если взять упругий стержень длинной 3000 000 км толкнуть вдоль оси один конец, то толчек на другом конце ощутиться только через 10 сек?

0
Ответить
Автор удалил свой комментарий

А вы сможете толкнуть стержень длиной 3000000 км?

0
Ответить

Влад, на самом деле больше чем через 10 секунд. Гораздо больше чем через 10 секунд. Если я правильно помню, импульс будет распространятся со скоростью звука в этом веществе, что гораздо ниже скорости света.

+5
Ответить

По поводу стержня и ножниц: предельная скорость света связана как раз с невозможностью существования абсолютно твёрдого тела. С помощью этих примеров невозможно ни подтвердить, что скорость света является максимально возможной, ни опровергнуть.

+7
Ответить

Для меня технаря это сложно, вот холодильник на  изи починить

0
Ответить

Сейчас делают штуки типо очков с виртуальной реальностью для визуализации сложных физических явлений.  Про специальную теорию относительности я правда не слышал чтоб там такое делали, а вот четырехмерные пространства (хоть с геометрией Римана хоть со сферической). Лично мне повезло - я лет 30 назад писал рендеринг енджин для виртуальной реальности и иногда делал в нем баги. Возникали интересные метамарфозы - когда все вроде похоже на реальный мир а ведет себя иначе - например стены никогда не пересекались, хотя были должны или что то такое в том же духе. Очень помогает психологически осознать что мир вполне может быть не таким каким мы его представляем.

0
Ответить

Да чего сложного-то? Просто представьте, что холодильник движется относительно вас со скоростью 0.87с в четырехмерном пространстве-времени...

0
Ответить

поскольку "скорость света" это не столько про свет, сколько про причинность, есть ситуации, когда движение быстрее скорости возможно.  Например черенковское излучение

При излучении Черенкова ничто, нигде и никак не превышает скорость света в вакууме.

+1
Ответить


Вадим Еренков

А как же квантовая телепортация?

"Квантовая телепортация" не может служить для передачи информации. Проводя измерение вы не знаете, было ли раньше аналогичное измерение выполнено на другой спутанной частице, или вы - первый. Измеренные параметры частицы тоже не несут информации. Да, вы что-то будете знать о параметрах второй частицы, но это знание не превышает знания о самом факте спутанности и следует из него, как частный случай. Никакая инеформация вам при этом издалека не передаётся.

0
Ответить

Странно. На вопрос есть очень короткий и содержательный ответ: Скорость света определяется свойствами пространства-времени (вакуума) и равна c = 1/√(ε₀μ₀), где ε₀ и μ₀ — электрические и магнитные постоянные для вакуума. За чем городить огород с причинностью, которая связана с СТО?

+3
Ответить

Я дико извиняюсь. Мой ответ касался несколько другого вопроса: "Почему максимально возможная скорость во вселенной равна ..., что ее определяет ...".

Любимое занятие модераторов — смешивать вопросы похожие ключевыми словами, но имеющие разные смыслы.

+2
Ответить

Ну вот, а я уже занудную телегу накатал, что мол де люди, которые поймут такой ответ скорее всего его и не зададут. ;)

0
Ответить

Абсолютно верное объяснение. Очень редко его встретишь.  Я , правда, думал не о скорости причинности а о скорости распространения взаимодействия между телами.

0
Ответить
Прокомментировать

Прежде всего нужно оговорить, что само значение скорости света — около 300 тысяч км/с — является просто одной из констант в нашей вселенной наряду с гравитационной постоянной, массой электрона, числом Авогадро и так далее. Это значение, выраженное через придуманные нами километры и секунды, не обусловлено ничем кроме старого доброго «так уж здесь у нас повелось»; его понять нельзя, нужно просто запомнить и мысленно сказать спасибо тем, кто придумал экспериментальный способ его вычислить.

Но понять можно другое, и я переформулирую исходный вопрос: почему во вселенной в принципе существует ограничение скорости, как это может быть?

Все слышали про общую теорию относительности, и все примерно представляют себе ее тезисы. Вспомним один из них.

Время относительно. Это буквально означает, что если двигаться мимо совершенно точных и исправных часов (с любой скоростью), они покажутся вам идущими медленно. Одна секунда на них будет длиться для вас дольше секунды — тем дольше, чем быстрее вы двигаетесь. Но та же одна секунда этих часов будет длиться ровно одну секунду для того, кто в этот момент просто стоит возле них.

То же происходит с пространством. Если вы двигаетесь навстречу шару и каким-нибудь образом успеете на ходу измерить его диаметр, выставив линейку по направлению движения, окажется, что шар для вас стал сплюснутым. Да, верно: тем более сплюснутым, чем быстрее вы двигаетесь.

И вот мы двигаемся все быстрее. Еще быстрее, еще быстрее. Шары на нашем пути сплющиваются, часы на нашем пути замедляются. Они делают это с экспоненциальной скоростью: сначала чтобы заметить разницу нужно разогнаться очень сильно, чуть позже уже малейший прирост в скорости будет давать заметный невооруженным взглядом эффект сжатия. И так до тех пор, пока... пока все шары вокруг вас не станут дисками нулевой толщины с нулевым расстоянием между ними. Пока все часы не остановятся. Расстояние до любого объекта впереди или позади будет равно нулю, секунда на чужих часах будет длиться бесконечно. С вашей точки зрения вы будете находиться во всех точках своей траектории одновременно, а понятие времени или изменения просто исчезнет. Прошлое и будущее, равно как направления «вперед» и «назад» перестанут иметь для вас смысл.

Конечно, сделать этого вы не сможете, потому что у вас есть масса: вы сможете бесконечно приближаться к этой границе, но никогда не достигнете ее. Это асимптота на графиках восприятия пространства и времени. Но у света массы нет, и для него те же графики совпадают с асимптотами.

Строго говоря, называть эту скорость «скоростью света» не совсем точно. Это предел кривизны пространства и времени. Что угодно, не имеющее массы, окажется именно в этом пределе. Свету повезло быть именно такой сущностью, но с тем же успехом мы могли бы назвать эту величину «скоростью немассивных тел».

Свет движется с этой скоростью, потому что у него нет массы, а не сама скорость стала максимальной благодаря свету. Забудьте про свет. Представьте себе, каково быть объектом без массы, для которого перестало существовать время и пространство. Скорость — это расстояние, проходимое в единицу времени. Как можно развить скорость еще выше, когда расстояния и времени для вас уже не существует?

34
-2
Комментарий удален модератором
Комментарий удален модератором
Ещё 1 комментарий
Комментарий удален модератором

До слёз...

0
Ответить
Прокомментировать

Здесь уже это было сказано, я лишь повторю и уточню: существование какой-то предельной скорости распространения чего угодно — постулат. Уже из него в сочетании с другими предпосылками следует, что свет распространяется в вакууме именно с такой скоростью, что никакая сила не может разогнать массивное тело до такой скорости и всё такое.

Если от этого предположения отказаться, то сломается огромная часть теоретической физики, и огромному массиву экспериментов придётся искать другие объяснения.

С теоретической точки зрения проще всего обратиться к истории вопроса: изначально преобразования Лоренца для перехода между инерциальными системами отсчёта (глядя на них, Эйнштейн потом сообразил, что сами расстояния и временные промежутки меняются при переходе в другую систему) были написаны для того, чтобы уравнения Максвелла не менялись при переходе в движущуюся систему отсчёта. То есть если отказаться от существования предельной скорости, то либо мы вообще ничего почти не знаем про свет и электричество, либо неверен принцип относительности.

Кроме того, если отказаться от теории относительности, погибает вся физика элементарных частиц, а там тоже полно экспериментов. Это чтобы не казалось, что теория относительности только движение небесных тел описывает.

А можно ли вывести существование предельной скорости из каких-то ещё более базовых принципов, если не оглядываться на эксперименты? Неизвестно.

23
-1
Комментарий удален модератором
Автор удалил свой комментарий
Прокомментировать

Согласно теории относительности, при увеличении скорости масса материального тела увеличивается, а его размер в направлении движения уменьшается.

Если бы объект летел со скоростью света, его масса была бы бесконечна, а размер был бы равен нулю, то есть оно бы не существовало по сути. 

Но при этом нематериальные объекты могут двигаться со скоростью света и быстрее, например тень или солнечный зайчик, или пункт в котором сходятся лезвия ножниц.

6
-1

Простите?

Свет(ну ваши примеры про тень и солнечного зайч.) двигается выше скорости света?

+1
Ответить

Движение солнечного зайчика это не движение света, а изменение позиции геометрической точки его отражения, которая зависит от угла отражения и расстояния до поверхности. 

festivalnauki.ru

+2
Ответить
Прокомментировать

Насколько я знаю, фиксированная скорость света (и все связанные с этим эффекты) - это фундаментальная концепция. На данный момент она ничем не объясняется. Она просто есть.

Наука занимается изучением природы. Единственный достоверный механизм изучения - опыт, эксперимент. Теоретическая наука занимается тем, что изучает предыдущие опыты, чтобы вывести знание, которое позволяет правильно предсказать результаты будущих опытов. Наука не может ответить на вопрос "почему так". Она лишь может говорить "похоже, что это вот так". В этом и есть задача науки. Наука установила, что скорость света - неизменна. Спекуляции на тему "почему? зачем? кто виноват? кому это выгодно?" не могут быть основаны на эксперименте, они - субъективны и поэтому к науке не имеют отношения.

Так что с позиции науки я бы ответил на вопрос так.

Невозможность преодоления скорости света объясняется двумя вещами:

1. Не существует известного способа мгновенно изменить скорость материального объекта. Единственный известный способ - это последовательно увеличивать скорость так, что она последовательно пройдёт все значения скорости в интервале от начальной до конечной. В частности, если начальная скорость меньше скорости света, а конечная - больше, то в какой-то момент времени у объекта должна быть скорость, равная скорости света.

2. Наблюдения показывают, что с ростом скорости требуется всё большее количество энергии для того, чтобы разгонять объект. При приближении к скорости света, количество энергии, требуемое для дальнейшего разгона, стремится к бесконечности.

Так что одна из причин невозможности преодоления скорости света: вы не сможете обеспечить достаточного количества энергии.

5
0
Прокомментировать
Читать ещё 8 ответов
Ответить