Почему ничего не может двигаться быстрее скорости света

Но почему все-таки скорость света является пределом? На этот вопрос можно ответить по-разному.

Релятивистская масса

Согласно Специальной Теории Относительности, масса тела увеличивается по мере нарастания скорости. То есть немалая доля той энергии, которая приводит объект в движение, превращается в массу.

Из этого следует, что чем больше энергии получает тело в процессе ускорения, тем выше его масса. Поэтому когда скорость физического объекта приближается к околосветовым (релятивистским) скоростям, его масса начинает увеличиваться крайне сильно.

Тело, набравшее световую скорость, а это почти 300 тысяч км/с, в показателях массы дойдет до бесконечности. Такой объект невозможно сдвинуть, ведь для этого понадобится бесконечная энергия.

Но почему же фотоны могут двигаться со скоростью света? Все дело в том, что эти частицы не имеют массы. Именно эта особенность позволяет им преодолевать расстояния на скорости света.

Помимо увеличения массы, есть еще одна преграда для преодоления скорости света. Это время. Почему время является препятствием?

Замедление времени

По мере возрастания скорости объекта, происходит замедление времени. При небольших скоростях такой эффект почти не заметен. Но когда ускорение тела приближается к отметке 300 тысяч км/с, время замедляется очень сильно, а при достижении световой скорости оно и вовсе останавливается.




То есть время продолжает идти как обычно с точки зрения объекта движущегося на световых скоростях. Но для наблюдателя, находящегося в состоянии покоя, движение времени стремится к нулю.

С одной стороны такой эффект может быть очень полезным для будущих покорителей космических пространств. Потому что они смогут преодолеть большие расстояния за более короткий временной отрезок. Нашу галактику Млечный Путь можно было бы пересечь менее чем за 12 лет.

Однако именно эта особенность взаимодействия скорости со временем делает невозможным движение на сверхсветовых скоростях. Чтобы понять почему, необходимо вспомнить систему координат, обозначающую пространственно-временной континуум.

Ось, идущая вверх – это время, а горизонтальная ось – это пространство. Итак, о перемещении в пространстве знает каждый. Когда объект движется, то возрастают показатели по горизонтальной оси.

А вот движение во времени – это удивительный момент. Даже если человек находится в состоянии покоя, его показатели по вертикальной оси не равны нулю. Напротив, каждое тело, находящееся в пространстве, постоянно движется вперед во времени.

Ведь даже если человек весь день проспит на диване, следующий день все равно наступит. Интересно и то, что скорость этого движения равна скорости света. То есть, объект, находящийся в состоянии покоя, движется во времени со скоростью света.

Поэтому передвижение по вертикальной оси не зависит от желания человека – он не может попасть в прошлое или будущее, но движется только вперед с определенной скоростью. Здесь можно привести сравнение с автомобилем, у которого во время езды отказали тормоза. Все, чем может управлять водитель, находясь в салоне данного транспорта – это руль.

Он не способен увеличить скорость, остановиться или развернуться. Все что остается – это двигаться вперед, аккуратно объезжая преграды на пути. Так устроено движение во времени.




Однако, если объект начинает передвигаться в пространстве, то есть набирает определенную скорость по горизонтальной оси, его скорость по вертикальной оси немного снижается. Замедляется передвижение во времени. Чем быстрее передвигается объект в пространстве, тем медленнее – во времени.

Это можно сравнить с двумя сообщающимися сосудами. Чем больше жидкости в одном из них, тем меньше в другом. Так как скорость света, с которой объект движется во времени, очень высока, то на передвижение в пространстве расходуется совсем немного от общей скорости.

Но чем выше скорость в пространстве, тем больше скорость во времени стремится к нулю. Когда будет израсходован весь лимит общей скорости, время остановится. И дальше ускорение будет уже невозможным.

Ноль по вертикальной шкале – это предел. Поэтому передвижение в пространстве со скоростью 300 тысяч км/с является максимально возможным для всех объектов Вселенной.