Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Почему скорость света не может быть больше, чем 300 000 км/сек?

ФизикаНаука
Alex Goreninov
  · 77,0 K
Аспирант Принстона, выпускник кафедры физики частиц и космологии МГУ  · 10 июл 2016

С точки зрения физики это некорректный вопрос. Вы привыкли считать, что в нашем мире глобально есть одно время, которое течет одинаково для всех, что по этому времени мы меряем скорость движения тел. То есть если взять много хороших часов и все их синхронизировать, то они и дальше вечно будут идти синхронно. Из школьной программы Вы знаете, что движение относительно. И если Вы летите, например, в самолете с задраенными окнами, невозможно определить летите Вы или нет, потому что все системы отсчета, движущиеся относительно какой-то одной, где свободные тела не ускоряются, равноправны (они называются инерциальными). Такая картина мира (галилеева механика) господствовала в физике до начала 20 века. Тогда очень много что произошло и в итоге от этой картины пришлось отказаться. А что же происходит на самом деле и что же было не так?

А на самом деле есть свет, и он ведет себя совсем контринтуитивно. Его скорость всегда равна скорости света. Например, Вы сидите на берегу реки, скорость течения 1 м/с. По реке плывет катер по течению, на спидометре 10 м/с. С какой скоростью относительно Вас движется катер? Очевидно, 11 м/с. А вот свет ведет себя не так. Если вы посветите фонариком, то вы измерите скорость света около 300000 км/с. И на катере пассажиры измерят такую же скорость. И даже если над вами будет самолет лететь, на самолете скорость того же лучика света будет 300000 км/с. И на спутнике, который летит со скоростью, скажем, 8 км/с относительно Земли, скорость того же самого лучика будет не 299992 км/с, а те же 300000 км/с. Вот так вот. Это и называют постоянством скорости света. 

Как такое вообще может быть? Сложный вопрос, на него отвечает теория относительности. Дело в том, что механика Галилея не верна. Не существует абсолютной шкалы времени, не всегда можно синхронизировать часы. Например, если кто-то относительно Вас движется с большой скоростью, Вы будете видеть, что время для него идет медленнее, как будто пленку пустили со скоростью не 24 кадра в секунду, а 20 или меньше. Он этого не почувствует и понять про себя не сможет. Это чисто относительный эффект. То же и для него, Вы, как ни странно, тоже будете выглядеть заторможенно. Ситуация же симметрична, вы тоже относительно него движетесь. И это наблюдают на опыте, например нейтрон, с периодом полураспада 16 минут, живет гораздо дольше, если его ускорить до больших скоростей. Как раз потому что для наблюдателей его время течет медленнее. И это не единственный эффект. Например, одновременные для Вас события не будут одновременны для движущегося наблюдателя и наоборот. Движущийся наблюдатель будет казаться сжатым в направлении движения. И прочее, прочее, прочее. Все эти странные вещи происходят из-за того, что как шкалы расстояния, так шкалы времени относительны и разные для разных наблюдателей с разными скоростями. Но тем не менее все инерциальные системы отсчета равноправны. Все зависит только от относительных скоростей и движений.

Подробнее, если Вам интересно, стоит уже целенаправленно вникать в специальную теорию относительности. Ее математика несильно выходит за рамки школьной программы. Можно ее количественно понять исключительно с помощью школьной алгебры, даже производные не нужны. Стоит почитать, например, соответствующие фейнмановские лекции из второго тома или из всяких сборников. Или любой более-менее сносный университетский учебник механики (механику проходят на первом семестре, первого курса, ничего сверхсложного в ней нет). Может есть еще какие-то хорошие книги, но сходу не назову.

Так вот ответ на Ваш изначальный вопрос в том, что когда тела движутся относительно Вас с большой скоростью, механика для них совсем другая, непохожая на обычную, совсем неинтуитивная и неочевидная. И для всех наблюдателей скорость света постоянна. Поэтому не может быть наблюдателя, который движется со скоростью света, для него свет бы покоился и получилось бы противоречие. А для света вообще невозможно ввести понятие времени, можно только внешне его описывать так. Для него время как бы бесконечно замедленно, стоит. Критерием является масса, все массивное живет как мы, с постоянной скоростью света относительно себя. Все у чего нет массы покоя для нас всегда движется со скоростью света, но понятия времени для таких объектов не существует. Так что можно ускоряться, ускоряться и ускоряться. И всегда измерять ту же скорость у света. А с точки зрения, например, Земли, Ваша скорость будет приближаться к скорости света, но никогда ее не достигнет. А Ваше время будет замедляться. И в направлении движения Вы будете сжиматься. И еще много всего интересного.

Многословная попытка автора убедить самого себя. Но, думаю, так и не убедил. Спроси его через 20 лет - мысли будут иные.

Борис Никитин, откуда такие дибилы как ты берутся.

То что я описывал 3 года назад устоялось в 1910х, этой картине сто лет. Я пытался сжать суть нескольких глав учебника в один ответ, возможно, получилось не слишком хорошо. Если вам интересны строгие формулировки, откройте учебник того же Фейнмана и прочитайте. Можете показать этот ответ любому адекватному выпускнику физического факультета нормального университета, он подтвердит эту картину.

Что касается понятности, извините если не понятно, аккуратно популярно изложить емкую физическую теорию в нескольких абзацах - сложное искусство, которым я не вполне владею.

Николай Сухов, я и говорю, пройдёт лет 20, и Вы отойдёте от писаний Фейнмана как от бездоказательных. А сейчас, вроде как, научно смотрится.

А для света вообще невозможно ввести понятие времени, можно только внешне его описывать так.

это ваше утверждение прямо противоречит следующему вашему же

скорость света будет 300000 км/с.

«с» в знаменателе размерности «км/с» это и есть ВРЕМЯ в секундах. И если уж время по-вашему для света "стоит" то получите деление на нуль и распишитесь.

Автор , приведите доказательства постоянства СС без допущений, и "а представьте себе". Вкратце- год эксперимента, название корабля, фамилию экспериментатора, где опубликованы результаты и всё. Про замедление времени ещё проще фамилию и фото близнецов, до и после эксперимента. Без этого никакие доказательства неверны.

программист, интересны квантовая механика, теория относительности и астрономия  · 17 июл 2020
Почему не может? 300.000 км/с - это скорость света, измеренная в инерциальной системе отсчета. В общей теории относительности это справедливо лишь ЛОКАЛЬНО. Вы можете например находиться вблизи массивного тела и пустить луч света вдаль, где он отразится и вернётся обратно. В этом случае вы получите измеренное значение скорости ВЫШЕ, чем 300.000 км/с. Это факт, так как... Читать далее
Первый

Потому ,что это обсалютная величина расспростронения электромагнитных волн в вакууме, показатель физической постоянной она равна этой скарости, чуть меньше 300 000 км

Айтишник, диванный футуролог, скептик, оптималист, знаток всякого разного  · 30 апр 2016
Почему скорость света не может быть бесконечна уже ответили выше. А почему именно такая цифра 300 000 км/сек - так получилось случайно. Просто длину метра выбрали такую, а потом уже все остальное считали относительно неё. Так же и с килограммом, и со всеми остальными измеримыми величинами, кроме штук. Только безразмерные постоянные (гравитационная, Планка и другие)... Читать далее
Нет. Это всё равно не отвечает на вопрос, почему скорость получилась именно такой, а не, скажем, в 2 раза больше... Читать дальше
phd @ princeton astro | haykh.github.io  · 30 апр 2016
Если вопрос состоит в том, почему вообще существует предел скорости света, то ответ состоит в том, что иначе света бы вообще не существовало. Если бы электромагнитная волна распространялась бесконечно быстро, то никакого колебания в волне бы не было, так как волна бы сразу улетала в бесконечность. А если нет электромагнитных волн, то нет фотонов, нет вообще переносчиков... Читать далее
Здесь с самого начала "Если бы" да кабы. И о времени как о фундаментальном. Хотя о нём нет единой теории. Разные... Читать дальше
Химик-скромняга  · 7 июл 2016
Когда я был ребёнком, я часто задумывался, какую наибольшую скорость может развить, например, Тойота моего отца, если пренебречь силой трения деталей автомобиля друг с другом, с дорожной поверхностью и воздухом, а также дать Тойоте бездонный бак и нескончаемое количество времени. Бесконечную - к такому ответу я приходил раз за разом, пока мой детский мозг не столкнулся... Читать далее

Ну про тойоту- это ваще крутяк!

Только, Илон, почему ты запустил не тойоту своего отца, а....какую то красную машинку?

Потому что свет это волны возмущения эфира - упругой среды, а скорость распространения возмущений любой упругой среды определяется исключительно собственными физическими свойствами этой среды.

Откуда вы такие берётесь только со своим эфиром

Мыслитель  · 7 июл 2016

Отсутствие бесконечного количества энергии, которое необходимо частице для движения со сверхсветовой скоростью, а также принцип причинности, который говорит нам о том, что время не может пойти в обратном направлении.