Существуют явления быстрее скорости света. Это сломает вам мозг!

Удивительно, но иногда скорость света становится ниже Говорят, что скорость света — это «потолок» Вселенной, выше которого не может разогнаться ни один объект. Но если копнуть чуть глубже, выясняется, что некоторые вещи все-таки способны преодолеть этот барьер , правда, с одной важной оговоркой. Они не являются «вещами» в привычном смысле. Давайте разберемся, что именно стоит за этим парадоксом и почему физики не видят в нем противоречия. Чему равна скорость света Для начала поговорим про конкретные цифры. Скорость света в вакууме — это ровно 299 792 458 метров в секунду. Для удобства ее обычно округляют до 300 000 км/с. В километрах в час это и вовсе головокружительная величина — около 1 079 252 849 км/ч. Чтобы представить масштаб, пойите, что за одну секунду свет мог бы обогнуть Землю по экватору почти 7,5 раз. Интересно, что число 299 792 458 м/с — это не результат последнего замера, а определение. С 1983 года сам метр привязан к скорости света: один метр — это расстояние, которое свет проходит в вакууме за 1/299 792 458 секунды. Поэтому скорость света не может стать «точнее» — она по определению точна. Эта величина — одна из фундаментальных констант природы. Она не зависит ни от того, кто ее измеряет, ни от того, как движется источник света. Именно на этом построена специальная теория относительности Эйнштейна . Почему скорость света выше скорости звука Чтобы по-настоящему прочувствовать, насколько свет быстр, полезно сравнить его со звуком. Скорость звука в воздухе при обычных условиях — примерно 343 м/с, или около 1235 км/ч. Это значит, что свет быстрее звука примерно в миллион раз . Каждый из нас наблюдал это вживую. Во время грозы мы сначала видим вспышку молнии и лишь через несколько секунд слышим гром — именно потому, что свет добирается до наших глаз практически мгновенно, а звуку нужно время. Но главное различие даже не в скорости. Звук — это колебания среды: воздуха, воды, металла. Без среды он не может существовать — в космическом вакууме полная тишина. А свет — это электромагнитная волна, которой никакая среда не нужна. Он прекрасно летит через абсолютную пустоту. Будь в курсе новых событий по максимуму — подписывайся на наш канал в Max ! Скорость света в воде и других средах Когда мы говорим «скорость света», почти всегда имеем в виду скорость в вакууме. Но в реальном мире свет почти всегда проходит через какую-то среду — воздух, воду, стекло. И в каждой из них он замедляется. Насколько — зависит от показателя преломления среды. Для воды он равен примерно 1,33. Это значит, что скорость света в воде — около 225 000 км/с, то есть на четверть меньше, чем в вакууме. В воздухе замедление совсем крохотное — всего на 90 км/с. А вот в алмазе свет тормозится почти в 2,5 раза. Почему это важно? Потому что в среде, где свет замедлен, другие частицы теоретически могут двигаться быстрее него. Например, электрон, влетающий в воду с околосветовой скоростью, обгоняет свет в этой воде. При этом возникает красивое голубоватое свечение — эффект Вавилова-Черенкова, о котором мы уже подробно рассказывали . Но даже в этом случае электрон не превышает скорость света в вакууме. Свечение Вавилова-Черенкова. Источник изображения: 24hitech.ru Почему ничто с массой не может достичь скорости света Вот здесь начинается самое интересное. Специальная теория относительности объясняет: чтобы разогнать объект с массой до скорости света, потребуется бесконечное количество энергии. Буквально — бесконечное. Не «очень много», а математически бесконечное! Представьте, что вы толкаете тележку в гору, которая становится все круче. Чем ближе к вершине, тем больше сил нужно на каждый следующий метр. А вершина при этом всегда остается чуть впереди. Примерно так работает разгон массивного тела: чем ближе к скорости света, тем больше энергии уходит на каждый дополнительный метр в секунду. На практике физики давно научились разгонять частицы до 99,9999% от скорости света в ускорителях вроде Большого адронного коллайдера. Но оставшаяся доля процента требует колоссальных затрат энергии, и достичь ровно 100% невозможно. А вот безмассовые частицы, фотоны, ведут себя ровно наоборот. Они всегда летят со скоростью света и не могут двигаться медленнее (в вакууме). Скорость света — это единственная скорость, на которой они существуют. Часть Большого адронного коллайдера. Источник изображения: wikimedia.org Что может двигаться быстрее скорости света Если ни один объект с массой не способен разогнаться до скорости света, то что же тогда может ее превысить? Ответ: «не-вещи» — явления, которые не переносят ни материю, ни информацию . Самый простой пример — тень. Представьте, что вы машете рукой перед мощным прожектором, а тень падает на очень далекую стену. Край тени на стене перемещается гораздо быстрее вашей руки. Если стена достаточно далеко, тень запросто «движется» быстрее света. Но тень — это не объект. Она не несет массу и не передает информацию. Это просто отсутствие света. Другой пример — расширение Вселенной. Две далекие галактики могут разлетаться друг от друга со скоростью, превышающей скорость света. Но дело в том, что разлетаются не сами галактики, а растягивается само пространство между ними. Галактики просто «сидят» на расширяющейся ткани космоса, как точки на надувающемся воздушном шарике. Ни тень, ни расширение пространства не переносят информацию быстрее скорости света. А значит, фундаментальный запрет не нарушается. Расширение Вселенной: пространство растягивается, и галактики удаляются друг от друга Что такое тахион в физике В физике существует гипотетическая частица под названием тахион. Если она существует, то всегда движется быстрее света и не может замедлиться до световой скорости — зеркальное отражение обычных частиц. Но ни один тахион до сих пор не был обнаружен экспериментально. Пока это чисто теоретическая конструкция. Были и громкие заявления. В 2011 году эксперимент OPERA вроде бы зафиксировал нейтрино, летящие быстрее света. Но позже оказалось, что виной всему был неисправный кабель оптоволоконного соединения. После исправления ошибки нейтрино вернулись в рамки привычных законов физики. Обсудить эту тему можно в нашем Telegram-чате. Присоединяйтесь к нам! Скорость света остается главным ограничением для всего, что имеет массу и несет информацию. Физики называют ее не просто «скоростью света», а скоростью причинности — максимальной скоростью, с которой одно событие может повлиять на другое во Вселенной. Тени, расширяющееся пространство и квантовые корреляции этот запрет формально обходят, но ни одно из них не позволяет послать письмо быстрее фотона. И пока ни один эксперимент в истории физики этого не опроверг.
Batafsil | Подробно | Read more... Hi News