Как бы ты быстро не двигался, всегда можно разогнаться еще немного, правда ведь? На самом деле – нет, неправда. В мире есть самая большая скорость, превысить которую невозможно – это скорость света в вакууме, космической пустоте. Эта скорость равна 299 792 км/с. Совсем немного не хватает до трехсот тысяч километров в секунду, – но в нашей Вселенной никто и ничто не может двигаться со скоростью триста тысяч километров в секунду. Скорость света – это предел скорости. Свет долетает от Солнца до Земли за 8 минут, а долететь быстрее невозможно.
Представь, что ты — пилот космического корабля, летящего со скоростью, равной половине скорости света. Давай включим прожектор на носу корабля и посветим вперед. Какой будет скорость луча прожектора? Мы привыкли, что надо просто сложить две скорости – скорость корабля и скорость света – тогда бы получилось, что скорость луча равна 1.5 скорости света. Но все эксперименты показывают, что это не так – скорость света для наблюдателя со стороны всегда одна и та же, хотя представить такое очень не просто.
Эту удивительную вещь про скорость света первым понял великий физик Альберт Эйнштейн чуть больше ста лет назад. Теория, созданная Эйнштейном, очень странная, но полностью подтвержденная экспериментами и наблюдениями, называется теорией относительности.
Согласно теории относительности, если скорость космического корабля, стартовавшего с Земли, приближается к скорости света, для нас время на этом корабле замедляется, а расстояния укорачиваются. Пилот звездолета, вернувшийся из такого путешествия, стал бы моложе своего брата-близнеца, оставшегося на Земле. Вселенная на больших масштабах оказалась совсем не похожей на привычный нам мир, зато очень интересной!
Почему невозможно превысить скорость света?
Но неужели скорость света никогда не даст нам улететь по-настоящему далеко? Ведь, например, до соседних галактик свету надо лететь миллионы лет. На самом деле, мы еще многого не знаем о мире. Космический предел скорости Вселенной определяется скоростью света, c = 299 792 458 м/с, и ничто не может двигаться быстрее. Чтобы достичь этого предела скорости, частицы должны быть безмассовыми, и любая другая частица, имеющая массу, не сможет достичь этой скорости. Таким образом, только частицы света, фотоны, могут двигаться с этой скоростью и ничто не может двигаться быстрее от него.
Что будет, если попытаться достичь скорости света?
Ньютоновская механика подсказывает нам, что если к какому-то телу постоянно прикладывать силу — например, импульс реактивных двигателей — то оно будет ускоряться, то есть его скорость будет расти. Так что же мешает нам достичь скорости света?
На это дает ответ Теория относительности. Согласно ей, чем ближе скорость тела к световой, тем большая энергия необходима для того, чтобы увеличить ее на ту же величину для каждой единицы массы этого тела.
Для того, чтобы разогнать хоть какую-то массу до скорости света, к ней надо приложить бесконечное количество энергии. Именно поэтому в природе в большинстве случаев такую скорость имеют только частицы, у которых масса отсутствует — например, фотоны.
Может ли что-то двигаться быстрее света?
Хотя физика и отмечает, что для любого тела скорость света является пределом, есть теории, которые предполагают существование частиц, движущихся быстрее него. Эти частицы называются тахионами — от греческого слова, означающего «быстрый».
Тахионы обладают целым рядом странных свойств: например, их масса является мнимой. То есть она выражается числом, которое является квадратным корнем из отрицательной величины.
Никаких доказательств реального существования тахионов ученые не имеют. Кроме того, в отношении тахионных частиц и полей есть сомнения, способны ли они переносить информацию и действительно ли все они движутся быстрее света. Однако саму возможность существования такой частицы никто окончательно исключить не может.
