Теория Безвременья — 8. Время теории относительности
Очередная статья посвящена такой непростой теме, как теория относительности (СТО и ОТО), знаменитой формуле Эйнштейна (E=MC2) и связанному с этим эффекту замедления «времени».
Как мы знаем из общей теории относительности, чем сильнее ускорение ракеты, и чем ближе её скорость к скорости света, тем больше возрастает её масса. Так же предполагается, что параллельно с этим будет замедляться ход часов на борту. Но с чем связаны эти процессы в физическом смысле?
Насколько мне известно, специальная теория относительности представлена всего одной формулой — E=MC2, где E – это энергия импульса материальной точки, M – масса материальной точки, а C – скорость света.
Под импульсом материальной точки релятивистская механика понимает не просто произведение массы материальной точки на ее скорость, а произведение массы на частное от деления скорости на некоторую функцию, зависящую от квадрата отношения скорости материальной точки к скорости света в пустоте.
Из новых уравнений механики с очевидностью следует, что скорость материальной точки никогда не может достигнуть скорости света в пустоте. Таким образом, скорость света в пустоте оказывается верхним пределом скорости передачи энергии в пространстве.
Именно поэтому говориться о том, что ни один звездолёт не сможет достичь скорости света, поскольку его собственных энергоресурсов никогда не хватит на то, чтобы двигать вперёд свою бесконечно растущую массу. Для этого необходим, как минимум, дополнительный внешний источник движущей энергии, чтобы придать дополнительный импульс ускорению.
Однако, сейчас меня больше интересует не скорость звездолёта, а его масса. Почему она возрастает по мере ускорения движущейся системы?
Из школьной программы мы знаем, что масса любого объекта в состоянии покоя зависит от его объёма и плотности. Чем больше плотность вещества на один кубический сантиметр, тем больше его масса.
В механике специальной теории относительности Масса частицы вещества M связана с ее энергией Е прямым соотношением.
Масса покоя определяет внутреннюю энергию частицы — так называемую энергию покоя E0=M0C2. Таким образом, энергия всегда связана с массой и наоборот – M=E:C2.
Например, чёрные дыры набирают огромную массу и тем самым увеличивают своё гравитационное поле за счёт коллапсирующего вращения и уплотнения имеющегося вещества.
В звездолёте, летящем со скоростью приближающейся к скорости света, вещество, из которого он состоит, также должно уплотняться за счёт внутренних сил тяготения, возрастающих пропорционально ускорению. Следовательно, при таких условиях, формуле M = E:C2 не хватает дополнительного значения — силы тяготения G. Тогда формула должна иметь следующий вид – M=(E:C2)G или M=E:LC2G).
Тут мне нужна помощь профессионалов, если я хоть в чём-то прав…
При таких условиях звездолёт будет сокращаться в длину и становиться более массивным, вплоть до бесконечности.
Могут ли люди когда-то достичь 1% скорости света? – TVTN
Скорость света в различных средах
В прозрачных средах, таких как воздух или стекло, свет распространяется медленнее, чем скорость света в вакууме. То же самое относится и к электромагнитным волнам в проводниках. Они также движутся медленнее скорости света. Это отношение скорости света c к скорости в среде v называется показателем преломления n= c / v.
В воздухе этот показатель преломления для видимого света составляет 1,0003. Поэтому в воздухе свет проходит на около 90 километров в секунду медленнее, чем в вакууме, то есть c / 1,0003 ≈ 299910 км / с .
В воде коэффициент преломления составляет около 1,3 , поэтому скорость света снижается до 230 769 километров в секунду, то есть c / 1,3 ≈ 230 769 км / с .
В стекле коэффициент преломления равен 1,5. Если вы рассчитаете это, как и раньше, то получите скорость около 200 000 километров в секунду, то есть c / 1,5 ≈ 200 000 км / с .
Теория Безвременья — 8. Время теории относительности / Александр Романов
Измерение скорости света
Когда вы включаете дома свет, кажется, что свет сразу же заполняет комнату. Но если смотреть на него на очень больших расстояниях и с помощью более совершенных измерительных приборов, чем ваш невооруженный глаз, конечная скорость света становится очевидной.
Существует множество подобных экспериментов. Однако в одном интересном варианте в качестве мишени используется наша Луна.
Представьте, что вы поместили зеркало на поверхность Луны. Теперь вы используете лазер, чтобы направить свет с Земли на это зеркало, и ждете, сколько времени пройдет, пока вы увидите отраженный свет. Только примерно через 2,5 секунды вы увидите вспышку зеркала.
Так с какой скоростью v движется свет вашего лазера?
Вы можете рассчитать её. Луна находится на расстоянии 384 400 километров от Земли. Ваш лазерный свет должен преодолеть это расстояние дважды. Один раз, чтобы добраться от вашего местонахождения до Луны, а затем еще раз, чтобы вернуться от Луны обратно к вам. Лазеру требуется 2,5 секунды, чтобы преодолеть это расстояние.
v = расстояние / время = 2 * 384 400 км / 2,5 с = 307 520 км / с .
Это не совсем соответствует реальному значению около 300 000 километров в секунду, но очень близко. С помощью более точных измерительных приборов можно более точно определить скорость света.
Кстати, свету требуется еще больше времени, чтобы пройти путь от Солнца до Земли. Свету, излучаемому Солнцем, требуется в среднем 8 минут и 17 секунд, чтобы достичь нас на Земле.
Определение скорости света сыграло в науке очень важную роль. Была не только выяснена природа света, но и установлено, что никакое тело не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Это стало ясно после создания теории относительности.
[2]
