Почему нельзя разогнаться быстрее скорости света?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
8
14 ответов
Поделиться

Чтобы разогнаться быстрее скорости света надо сперва разогнаться до скорости света. Из опыта жизни мы знаем, что если нам нужно чего-то добиться, то за это надо заплатить. Платим мы обычно за энергию. Посчитаем, сколько энергии (или денег) нужно затратить, чтобы достичь скорости света. 

Используем всем известную формулу Эйнштейна для полной энергии:  E = mc²/√(1-β²), где m — масса тела, а β = v/c — скорость тела (v) в единицах скорости света (c). Знакомые с математикой в этом месте уже видят, что в пределе β → 1, энергия Е → ∞, то есть разгон до скорости света требует бесконечной энергии. А с каким темпом это происходит? 

Если при скорости тела β₁ полная энергия тела равнялась Е₁, то после разгона тела до скорости β₂ > β₁, полная энергия тела станет Е₂ > Е₁. Отношение энергий δ ≡ Е₂/Е₁ = √[(1-β₁²)/((1-β₂²)], не зависит от массы тела. Вооружившись калькулятором, можно посчитать, что при β₁ = 0.9 и β₂ = 0.99 значения δ ≈ 3.09, а при значениях β₁ = 0.99 и β₂ = 0.999 значения δ ≈ 3.16. Дальше считать не надо, ибо уже достигнута асимптотика, при которой δ ≈ √[(1-β₁)/((1-β₂)] ≈√10 ≈ 3.16 или с каждой новой девяткой в величине скорости (β), энергия растет в 3.16 раз.

Общая формула темпа роста энергии: если тело обладало скоростью β₁ = 0.9 при энергии Е₁, то для достижения скорости β₂ = 0.9...999 (n девяток) потребуется энергия E₂ = (3.16)ⁿ⋅Е₁. Таким образом, неограниченный рост числа девяток (n) в величине скорости (β), приводит к неограниченному росту энергии.  

Заключение. Чтобы достичь скорости света нужно затратить бесконечное количество энергии. Таких денег в природе нет. Вот и запретила природа всем телам двигаться со скоростью света, чтобы не было перерасхода при оплате счета за энергию. 

43

Захожу в подобного типа вопросы, чтобы прочитать великолепные ответы Сусанны. Спасибо вам.

+3
Ответить

Подскажу лайфхак: можете сами создавать подобные вопросы, тогда наслаждаться великолепными ответами можно будет чаще :)

0
Ответить

Как на счет того, чо вещество можно быстренько разогнать до скорости света? E = mc^2 и все такое...

0
Ответить

Сама подумай, чтобы мгновенно разогнать до скорости света, надо сразу иметь бесконечную энергию.

P.S. В БАК’е частицы разгоняют до 99,9999991% от скорости света. Скорость света равна 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч.

0
Ответить
Ещё 5 комментариев

Жаль, что ответчик кроме формул ничего не дал, почему именно так? Как Эйнштейн это обнаружил? Почему тело становится всё сложнее разгонять?

+5
Ответить

Ну или почему свет выбрал именно эту скорость? Еще мы, вроде, знаем, что масса == энергия, свет - это фотоны, они не имеют массы, но имеют энергию, что по сути одно и то же, тогда почему свет может двигаться со скоростью света(причем не больше не меньше), а другим вещам, у которых энергии чуть больше придется затрать бесконечное кол-во энергии?

+1
Ответить

Не "свет выбрал эту скорость", а, как вы и написали - фотоны не имеют массы, поэтому могут двигаться с максимальной возможной скоростью, а остальные тела должны тратить энергию, чтобы разогнаться до скорости света, поэтому всё вот так. 

+3
Ответить

Дк если масса - это энергия, то почему тело имеющее массу эквивалентную энергии фотона не может двигаться со скоростью света, и это не ответ на вопрос: "почему у света именно такая скорость, а не любая другая"

0
Ответить

Тело утратит свои свойства вещества, разогнавшись до скорости света. Ведь при этом на взаимодействия между его частицами не будет хватать даже степеней свободы чисто геометрически. 

0
Ответить
Прокомментировать

Потому что при увеличении скорости увеличивается масса, а следовательно увеличивается и требуемое количество энергии для дальнейшего увеличения скорости. В итоге при приближении к скорости света, масса разгоняемого тела становится бесконечно высокой и требует бесконечного количества энергии, что невозможно. Свет со скоростью света движется, потому что у него нет массы.
Ну, по крайней мере таким способом достичь нельзя. Может наука когда-нибудь сможет решить эту проблему.
Надеюсь я достаточно просто объяснил)

7

А как же увеличевшаяся масса топлива и соответственно энергия

0
Ответить
Прокомментировать

Возможно, очень упрощенное объяснение, но если в двух словах: чем больше скорость тела, тем больше становится его масса, а следовательно и требующаяся для его дальнейшего разгона энергия. А при приближении к скорости света, эта энергия стремится к бесконечности.

5
Прокомментировать

совсем простыми словами вселенная устроена так, что в ней есть предельная скорость движения материи. Это просто некий коэффициент в уравнении. С этой скоростью может двигаться только безмассовый объект, потому что для разгона до этой скорости массивного объекта нужна бесконечно большая энергия. Так как свет (фотон) не имеет массы, он движется с максимально возможной скоростью. То есть со скоростью света.

4
Прокомментировать

Немного сложностей в начале (ниже всё объясняю проще). Есть такая штука - поле Хиггса. С ним взаимодействует почти всё (кроме фотонов, глюонов и гравитонов, ну и их античастиц). Фотон - частица, калибровочный бозон, переносчик электромагнитного излучения (света в том числе). Он то нам и интересен, так как говорим о скорости СВЕТА. Остальные определять не буду, они к теме не относятся. При желании в интернете посмотри)

Ну так вот, почему же фотоны могут развивать скорость света, а большинство других частиц (за и тел в принципе) - нет? Да потому, что взаимодействие с полем Хиггса ОБУСЛАВЛИВАЕТ НАЛИЧИЕ МАССЫ у частицы. Значит у фотонов нет массы.

И теперь вспомним, что при увеличении скорости возрастает и масса. Ну а у фотонов её нет, значит и расти нечему, взаимодействие с полем Хиггса не появится. Значит не нужно прикладывать бесконечно много энергии для разгона частицы, этим и достигается предел - скорость света в вакууме. А вот другие такого не могут, так как масса уже будет, и эта масса будет расти, значит будет расти и количество энергии, необходимой для разгона до скорости света.

А теперь всё то же самое, только без заморочек. Если мы увеличиваем скорость, то увеличивается наша масса. Если увеличивается масса, то нужно больше энергии для разгона. И вот фигня, масса на скорости света бесконечна (какой бы она не была изначально) и это просто становится для нас недостижимым пределом, так как у нас просто не хватит энергии для продолжения разгона и, соответственно, достижения самой скорости света.

1
Прокомментировать
Читать ещё 9 ответов
Ответить