Будут ли светить фары на скорости света? Если да, то удвоится ли скорость света?

29 января 2022 в 8:00
Автор: Ян Альшевский

Будут ли светить фары на скорости света? Если да, то удвоится ли скорость света?

Разыгрываем iPhone 14! Скачайте приложение «Каталог Onlíner», чтобы участвовать!

Этот вопрос нас очень волнует, так как в будущем, когда человек научится перемещаться со скоростью света по улицам галактических мегаполисов, путь придется как-то освещать. Правда, есть нюанс: согласно существующим теориям и законам физики, объекты, обладающие хоть какой-то массой, скорости света достичь не могут.

Сразу обозначим: наши объяснения не ориентированы на тех, кто с физикой на «ты», они и так все прекрасно знают. Наша цель — рассказать простым языком, возможно ли такое и если нет, то почему. В дальнейшем мы продолжим информировать вас о простых, казалось бы, вещах, которые на деле таковыми не являются.

Вернемся к фарам на скорости света

Физики, услышав вопрос «Будут ли светить фары на скорости света?», чаще апеллируют к тому, что ответа он не имеет, так как носит чисто теоретический или гипотетический характер. Точнее, ответ будет таким же неопределенным, как и предположение о возможности перемещения имеющего массу объекта со скоростью света или близкой к ней, да еще и с включенным источником света. Дальнейшие попытки получить ответ под пытками также упираются в стену: появляются рассуждения о двухмерном пространстве, рождении парадоксов, сыпятся сложные формулы, в сравнении с которыми E = mc2 покажется цветочками.

Итак, обладающий массой объект разогнать до скорости света нельзя, так как для этого потребуется бесконечное количество энергии (скорость света в вакууме, напомним, всегда равняется 299 792 458 м/с). А так как обладающий массой объект разогнать до скорости света нельзя, остается вариант превратиться в фотоны, которым подобные ограничения нипочем: они и есть свет.

«Эксперимент»

Важно понимать, что скорость света постоянна в вакууме. Но, например, при прохождении через среду с более низкой «прозрачностью» она меняется: в тумане, воде, стекле, кристаллах и так далее. Причина заключается в том, что несущимся на полной скорости фотонам приходится проделывать более протяженный путь, лавируя между атомами и то и дело «преломляясь».

Так что возьмем ВАЗ-2101, лишим его массы, отправим в вакуум и разгоним до околосветовой скорости. «Контрольный» ВАЗ-2103 оставим недвижимым и включим фары в обеих машинах. Сами останемся чуть поодаль и будем наблюдать.

Относительно водителей скорость распространения света их авто составит 300 тыс. км/с — что для летящего ВАЗ-2101, что для покоящегося ВАЗ-2103. Логично. А что для нас? Наверное, для стороннего наблюдателя скорость света из фар стремительного ВАЗ-2101 составит чуть менее 600 тыс. км/с? Здесь начинаются странности.

Для нас скорость света от летящей машины и от покоящейся на месте будет составлять одну и ту же величину — 300 тыс. км/с.

Здесь стоит упомянуть, что при возрастании скорости перемещения меняется и скорость течения времени: это два связанных аспекта. Для водителя, выглянувшего из окна несущегося на околосветовой скорости авто, его расслабленный коллега, чешущий нос, покажется засыпающим ленивцем (однако себя он будет воспринимать так же, как и раньше). Считается, что изменится и восприятие объема: покоящийся предмет окажется у́же для перемещающегося наблюдателя, и наоборот (при этом чем выше скорость, тем очевиднее феномен). Все это справедливо и для нашего обычного мира, просто изменения незаметны и для «эксперимента» в целом не важны.

Скорость света постоянна и не суммируется при увеличении скорости движения источника света.

То есть секунда для покоящегося автомобиля «длиннее», чем секунда для автомобиля, перемещающегося со скоростью, близкой к скорости света, — для стороннего наблюдателя. А бортовые атомные часы автомобилей после остановки обоих отсчитают все ту же секунду (но двигавшемуся на околосветовой скорости придется вернуться в прошлое…). При этом свет, излучаемый обоими автомобилями, для стороннего наблюдателя пройдет за любой произвольный промежуток времени одинаковое расстояние, ведь скорость света — это константа.

Если вы считаете, что свет перемещается невероятно быстро, это будет справедливо в масштабах Земли и, может, ее ближайшего окружения. Если же увеличить масштабы, оказывается, что свет еле ползет:

И вот наконец ВАЗ-2101 разогнался до скорости света, догнав заниженную «Приору», и поморгал фарами: мол, уступи. Однако и «Лада», и «копейка» теперь перемещаются на одной скорости — скорости света, которую преодолеть не могут. Точно так же не может преодолеть ее и свет. В итоге оба водителя двигаются в полной темноте. К тому же для них остановилось или как минимум бесконечно замедлилось время — для стороннего наблюдателя пройдет тысяча лет, а не имеющие массы «Жигули» останутся прежними.

Так будут ли светить фары на скорости света? Ответ: нет, не будут. Хотя правильнее сказать так: фотоны застынут, и света мы не увидим.

Выбор покупателей
для ноутбука до 15.6", регулируемый наклон
Onlíner рекомендует
для ноутбука/для смартфона до 15.6", активное охлаждение, шум 56 дБ, регулируемый наклон, подсветка, 2xUSB
Нет в наличии
для ноутбука до 17.3", регулируемый наклон
для смартфона/для планшета
Нет в наличии

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ng@onliner.by

Автор: Ян Альшевский