В 1676 году, изучая движение спутника Юпитера Ио, датский астроном Оле Рёмер (Ole Rømer) вычислил, что свет распространяется с конечной скоростью. Два года спустя, основываясь на данных, собранных Рёмером, голландский математик и учёный Кристиан Гюйгенс (Christiaan Huygens) стал первым человеком, который попытался определить физическую скорость света, сообщает Американский музей естественной истории в Нью-Йорке.

Гюйгенс вывел цифру в 131 тыс. миль в секунду (211 тыс километров в секунду), число, которое не является точным по сегодняшним стандартам — теперь мы знаем, что скорость света в «вакууме» пустого пространства составляет около 186 282 миль в секунду (299 792 км в секунду), — но его оценка показала, что свет на самом деле движется с невероятной скоростью.

Может ли что-нибудь двигаться быстрее скорости света?Изображение: unsplash.com

Согласно специальной теории относительности Альберта Эйнштейна (Albert Einstein), свет в вакууме распространяется настолько быстро, что с этой скоростью во Вселенной сравниться ничто не способно.

«Мы не можем двигаться в космическом вакууме быстрее скорости света», — подтвердил Джейсон Кассибри (Jason Cassibry), доцент аэрокосмической инженерии в Исследовательском центре двигательных установок Университета Алабамы в Хантсвилле.

Но так ли это на самом деле? Быть может, это не так. А если свет не находится в вакууме, действует ли это правило?

«Технически утверждение «ничто не может двигаться быстрее скорости света» само по себе не совсем верно», — по крайней мере в невакуумных условиях, сказала в интервью Live Science Клаудиа де Рам (Claudia de Rham), физик-теоретик из Имперского колледжа Лондона.

Но есть определённые оговорки, которые следует учитывать, отметила она.

Свет обладает как корпускулярными, так и волновыми характеристиками, поэтому его можно рассматривать и как частицу (фотон), и как волну. Это известно как корпускулярно-волновой дуализм.

Если мы рассматриваем свет как волну, то существует «множество причин», по которым определённые волны могут двигаться быстрее, чем белый (или бесцветный) свет в среде, говорит Де Рам. Одна из таких причин, по её словам, заключается в том, что «когда свет проходит через среду — например, через стекло или капли воды — разные частоты или цвета света распространяются с разной скоростью».

Согласно сообщению Университета Висконсин-Мэдисон, наиболее очевидным визуальным примером этого является радуга, которая обычно имеет длинные, более быстрые красные волны вверху и короткие, более медленные фиолетовые волны внизу.

Однако когда свет проходит через вакуум, это не так.

«Весь свет — это разновидность электромагнитных волн, и все они имеют одинаковую скорость в вакууме (3х10^8 метров в секунду). Это означает, что и радиоволны, и гамма-лучи имеют одинаковую скорость», — сказал в электронном письме Live Science Ретт Аллейн, профессор физики Университета Юго-Восточной Луизианы.

Итак, согласно Де Рам, единственное, что способно двигаться быстрее скорости света, — это, как это ни парадоксально, сам свет, хотя и не в космическом вакууме. Следует отметить, что независимо от среды свет никогда не превысит свою максимальную скорость в 299 792 км в секунду.

Универсальный вид

Однако, по словам Кассибри, есть ещё кое-что, что следует учитывать при обсуждении вещей, движущихся быстрее скорости света.

«Есть части Вселенной, которые удаляются от нас быстрее скорости света, потому что пространство-время расширяется», — заметил он.

Например, космический телескоп Хаббл недавно обнаружил 12,9-миллиардный свет от далёкой звезды, известной как Эарендиль. Но поскольку Вселенная расширяется во всех точках, Эарендиль удаляется от Земли с момента её образования, поэтому галактика сейчас находится на расстоянии 28 миллиардов световых лет от Земли.

В этом случае пространство-время расширяется, но материя в пространстве-времени всё ещё движется в пределах скорости света.

Может ли что-нибудь двигаться быстрее скорости света?
Диаграмма видимого цветового спектра. Изображение: WinWin Artlab via Shutterstock

Итак, ясно, что ничто из того, что мы знаем, не движется быстрее света, но существует ли вообще какая-нибудь ситуация, когда это возможно? Специальная теория относительности Эйнштейна и его последующая общая теория относительности «построены на принципе относительности понятий пространства и времени», — говорит Де Рам. Но что это значит?

«Если бы кто-то [был] способен путешествовать быстрее света и нести с собой информацию, его представление о времени было бы искаженным по сравнению с нашим, — добавила она. — Могут существовать ситуации, когда будущее может повлиять на наше прошлое, и тогда вся структура реальности теряет смысл.»

Это указывает на то, что, вероятно, нежелательно, чтобы человек путешествовал со скоростью, превышающей скорость света. Но возможно ли это вообще? Наступит ли когда-нибудь время, когда мы сможем создать корабль, который сможет перемещать материалы — и, в конечном счёте, людей — через пространство со скоростью, превышающей скорость света?

«Теоретики предложили различные типы варп-бабблов, которые могли бы позволить путешествовать со скоростью, превышающей скорость света», — отметил Кассибри.

Но убеждена ли в этом Де Рам?

«Мы можем представить себе возможность общаться со скоростью света с системами за пределами нашей Солнечной системы, — говорит Де Рам. — Но отправить реальных физических людей со скоростью света просто невозможно, потому что разогнаться до такой скорости мы просто не можем.»

«Даже в очень идеалистической ситуации, когда мы представляем, что можем продолжать ускоряться с постоянной скоростью — игнорируя создание технологии, которая могла бы продолжать ускорять нас непрерывно — мы никогда не достигнем скорости света, — добавила она. — Мы могли бы подобраться близко, но именно её мы никогда не достигнем.»

Это утверждение подтверждает и Кассибри.

«Пренебрегая теорией относительности, если бы вы ускорялись со скоростью 1G [земное притяжение], вам потребовался бы год, чтобы достичь скорости света. Однако на самом деле вы никогда не достигнете этой скорости, потому что, когда вы начинаете приближаться к скорости света, ваша массовая энергия увеличивается, приближаясь к бесконечности.»

«Один из немногих известных возможных «чит-кодов» для этого ограничения состоит в том, чтобы расширять и сжимать пространство-время, тем самым приближая пункт назначения к себе. По-видимому, не существует фундаментального ограничения скорости, с которой пространство-время может расширяться или сжиматься, а это означает, что когда-нибудь мы сможем обойти этот предел скорости.»

Аллейн также уверен, что движение быстрее света маловероятно, но, как и Кассибри, отметил, что если люди хотят исследовать далёкие планеты, то, возможно, на самом деле нет необходимости достигать таких скоростей.

«Единственный способ, который дал бы нам возможность двигаться быстрее света, — это использование в космосе какой-нибудь червоточины, — сказал Аллейн. — На самом деле это не позволит нам двигаться быстрее света, но вместо этого предоставит нам короткий путь в какое-то другое место в космосе.»

Кассибри, однако, не уверен, что червоточины когда-нибудь станут реальным вариантом.

«Основываясь на решении уравнений гравитационного поля Эйнштейна, червоточины теоретически возможны, — сказал он. — По сути, червоточины, если это возможно, дадут вам кратчайший путь от одного пункта назначения к другому. Но я понятия не имею, возможно ли его построить и как мы вообще будем это делать.»

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

EnglishРусскийУкраїнська
Включить уведомления    Да Спасибо, не надо