света летит со скоростью 300 000 км/сек? — спросит любознательный и смекалистый читатель. Потому что у нее нет собственной массы (знатоки, молчите о разницах в массе покоя, инертной массе, импульсе и прочих нюансах — мы упрощаем, а не загружаем). Фотон — это безмассовая частица. И такое бывает в этой вашей физике.
Да-да, когда в коллайдере (машина для создания черных дыр и уничтожения вселенной) разгоняют электрон, то даже его малюсенькую массу нельзя пульнуть со скоростью света.
Не можем не процитировать какой-то учебник:
«Если скорость частицы всего лишь на 90 км/с меньше скорости света, то ее масса увеличивается в 40 раз. Мощные ускорители для электронов способны разгонять эти частицы до скоростей, которые меньше скорости света лишь на 35–50 м/с. При этом масса электрона возрастает примерно в 2000 раз. Чтобы такой электрон удерживался на круговой орбите, на него со стороны магнитного поля должна действовать сила, в 2000 раз большая, чем можно было бы предполагать, не учитывая зависимости массы от скорости».
(источник: www.fizika9kl.pm298.ru).
Поразмыслите об этом, прежде чем строить планы по созданию машины времени.
В описании есть некоторая несущественная для нас неточность. В последнее время ученые говорят, как мы и писали выше, что увеличивается не масса, а затраты энергии на разгон. Но там подмены понятий, неудачные термины, исторические названия, а некий академик по фамилии Окунь (на самом деле хороший академик) плачет горькими слезами, пытаясь воевать с традициями и методологией преподавания в школах.
Интересный факт, что с ограниченностью скорости света не согласились многие ученые тех и последующих лет. Электрик Никола Тесла считал теорию относительности ошибочной, но пояснить свое мнение не мог потому, что, как и все мы, не осилил математику, лежащую в основе. Константин Циолковский говорил, что постоянство скорость света это философщина и религиозные байки наподобие шести дней творения. Циолковского можно было понять: он только что придумал ракету, на которой человечество отправится на край Вселенной, а ему говорят, что ракета не сможет достичь скоростей даже для полета к соседней звезде.
Не любили теорию Эйнштейна и в Третьем Рейхе. Но не потому что не понимали, а потому что дядюшка Альберт был евреем. Издавались интересные книжки с названием «100 авторов против Эйнштейна», где авторитетные специалисты пытались опровергнуть положения теории.
Скорость света — это удивительная физическая величина. Если, например, время умножить на скорость света (получив «метрические» значения), то получится та самая четвертая ось четырехмерного пространства, которым оперирует вся теория относительности: длина, ширина, высота, время. Это крайне зубодробительная теория, но выводы из нее шикарны и до сих пор поражают неокрепшие умы юных физиков.
Каждый второй комментатор лекций про скорость света обязательно блеснет знаниями о том, что скорость света бывает медленной. Да, всё верно, но это происходит, когда свет распространяется в какой-то среде, например, в воде — на 25 % медленнее, чем в вакууме. В этом случае свет по цепочке поглощается атомами вещества, через которое летит, и испускается дальше — на всё это тратится некоторое время, отчего мы и видим, как все замедленно и банально.
Отметим, что современная физика не отрицает возможность превышения скорости света. Но все эти предположения касаются не преодоления скорости «в лоб». Речь идет о перемещении в пространстве за время меньшее, чем его преодолеет свет. А это может быть в результате всякого рода неоткрытых или неразгаданных взаимодействий (типа квантовой телепортации), или за счет искривления пространства (типа гипотетических кротовых нор), или существования частиц, у которых время идет в обратном направлении (типа теоретических тахионов).
Или вот, например, каждый, небось, слышал, что наша Вселенная расширяется со сверхсветовой скоростью. Но тут нет парадокса. Теория ограничивает скорость только материи, а расширяющееся пространство неизвестно чем является, и вообще там свои гипотезы: темные энергии, инфляции какие-то.
Кроме того, есть несколько умозрительных опытов, связанных с иллюзией превышения скорости света, типа световых ножниц и угловых скоростей. Имейте в виду — сенсаций там нет, а те, кто упоминают эти опыты, либо не понимают, в чем дело, либо собираются вас потроллить.
Поэтому, когда вы в очередной раз читаете, что кто-то открыл что-то, превышающее скорость света, и теперь продает на основе этой технологии торсионные препараты от несварения желудка, вспомните нашу статью.
На этом интересном месте глава заканчивается. Мы только приоткрыли дверь в волшебный мир физики, перед чудесами которой меркнут фокусы, навроде хождения по воде, превращения воды в вино и поиска пропавших людей по фотографии. В дальнейших лекциях мы расскажем про гравитацию, квантовую механику, неопределенность Гейзенберга, из чего сделан вакуум и зачем нам тёмная материя.
Глава 2
Одновременность событий
Я опоздал на работу, потому что из-за релятивистских
эффектов на моих часах было еще без одной минуты,
а на часах начальника уже восемь.
(из объяснительной)
Если вы прочитали главу про скорость света, и вам хочется еще поиздеваться над своим мозгом, то эта лекция как раз для вас. Тут будет немного посложнее: нам придется окунуться в мир живительной геометрии, чтобы показать, какие ужасные вещи проистекают от постоянства скорости света. После этого материала ваша жизнь уже не будет прежней, и, может, вы на досуге решите даже заняться интегрированием и дифференцированием, чтобы до конца разобраться в происходящем.
Вообще эту историю про президентов вроде бы рассказывал лично Эйнштейн, а мы пересказывали ее много раз за последние двадцать лет своими словами. Сначала в ней фигурировал Путин и Буш, потом Путин и Обама, потом Путин и Трамп, попадалась истории про Путина и Меркель и даже про Путина и Порошенко. В итоге нам стало как-то неловко, и мы решили оставить попытки шутить в политику и решили вернуться к оригинальной истории.
Ну так вот в чем дело. Представим, что два соперничающих государства решили заключить мирный договор и прекратить постоянные наезды друг на друга. Президенты обеих стран по-прежнему не доверяли противоположной стороне, ожидая провокаций, и поэтому пригласили наблюдателей из ООН, чтобы те не только проверили порядок заключения мира, но и организовали мероприятие так, чтобы ни к чему нельзя было придраться.
Затейники из ООН много думали и предложили классный способ: заключение мирного договора должно происходить в вагоне движущего скорого поезда. Это был очень быстрый поезд, да и маршрут был подобран такой, что на пути