1) Дали фаровите осветлуваат други предмети и се рефлектираат назад во твоите очи?

бр. Како што знаете, не можете да ја надминете брзината на светлината. Тоа значи дека во една насока светлината воопшто не може да свети бидејќи не може да ја надмине брзината на автомобилот, па затоа никогаш нема да излезе од фаровите. Сепак, живееме во повеќедимензионален свети не сјае целата светлина во една насока.

Да замислиме дводимензионален автомобил без маса (т.е. се движи со брзина на светлината) кој испушта два фотони, еден нагоре и еден надолу. Два греди се одвојуваат од автомобилот и остануваат зад него. Тие се движат со иста брзина на светлината, но не можат да се движат напредисто толку брзо, бидејќи еден од векторите на брзина е насочен нагоре/надолу, па ги претекнуваме. Овие фотони потоа наидуваат на некоја пречка на нивниот пат, како што е патен знак или дрво, и се рефлектираат назад. Проблемот е што повеќе не можат да ве стигнат. Другите луѓе кои одат по тротоарот можат да ја видат рефлектираната светлина, но вие веќе сте заминале и никогаш нема да ја видите.

Еве, сè може да се објасни врз основа на фактот дека целата светлина се движи со иста брзина, без разлика каде. Ова тешко дека има врска со теоријата на релативноста.

Сепак, постои и похардкор верзија.

2) Дали работите што се движат со брзина на светлината можат да имаат фарови? Дали воопшто можат да имаат визија?

Овде навистина стапува во игра лудата вистина за релативноста, па нема потреба да се срамите ако нешто не разбирате, но одговорот е повторно не.

Можеби сте запознаени со концептот на релативистичко временско проширување. Да претпоставиме дека јас и мојот пријател се качуваме во различни возови и патуваме еден кон друг. Возење, ако погледнеме низ прозорецот во Ѕиден часовникво купето едни со други, тогаш и дветеЗабележете дека тие се движат побавно од вообичаеното. Ова не е затоа што часовникот се забавува, туку затоа што светлината меѓу нас влегува во игра: колку побрзо се движиме, толку побавно старееме во однос на предметите кои се помалку се движат. Тоа е затоа што времето не е апсолутно за сите објекти во Универзумот, тоа е различно за секој објект и зависи од неговата брзина. Нашето време зависи само од нашитебрзина во универзумот. Можете да го замислите ова како движење во различни насоки на простор-временска скала. Овде постои одреден проблем, бидејќи нашиот мозок не е дизајниран да ја разбере геометријата на простор-времето, туку има тенденција да го замисли времето како некој вид на апсолутна. Меѓутоа, откако ќе прочитате малку литература на оваа тема, нормално можете да согледате како природен факт: Оние кои се движат брзо во однос на вас, стареат побавно.

Да речеме дека вашиот пријател седи во хипотетички автомобил и патува со брзина на светлината. Значи, ајде да ја вклучиме неговата брзина во нашата формула и да видиме кој е одговорот.

О-о! Изгледа дека воопшто не поминало време за него! Сигурно нешто не е во ред со нашите пресметки?! Излегува дека не. Време. Не. Постои. За. Објекти. На. Брзина. Света.

Едноставно не постои.

Ова значи дека нештата со брзина на светлината не можат да ги перцепираат „случувањата“ на ист начин како што ние ги перципираме. Настаните не можат завземи местоза нив. Можат да вршат дејствија, но не можат да стекнат искуство. Самиот Ајнштајн еднаш рекол: „Времето постои за да не се случи сè одеднаш.“ Тоа е координата дизајнирана да ги распореди настаните во значајна секвенца за да можеме да разбереме што се случува. Но, за објект што се движи со брзина од светлина, овој принцип не функционира, бидејќи Ситесе случува истовремено. Патникот со брзина на светлината никогаш нема да види, мисли или почувствува нешто што ние го сметаме за значајно.

Ова е толку неочекуван заклучок.

Во Големиот хадронски судирач, фотоните се забрзуваат до брзина од 299.792.455 m/s. Ова е само три метри во секунда помалку од брзината на светлината. Само три метри во секунда, навистина, не можеме ли малку да го притиснеме и да ги забрзаме фотоните над брзината на светлината?

Одговор: не. Дури и теоретски, ниту еден предмет не може да се движи побрзо. И за ова има објаснување. Накратко, апсолутно сè во универзумот се движи со оваа брзина и не може да ја надмине.

За почеток, вреди да се напомене дека според теоријата на релативноста, како што се зголемува брзината, масата исто така се зголемува. При мали брзини тоа не се забележува, но како што се приближува до брзината на светлината почнува брзо да расте. Ќе биде сè потешко да се забрза, а енергијата на целиот универзум нема да биде доволна за дополнително да ја зголеми брзината.

Но, зголемувањето на масата не објаснува сè. На пример, зошто фотоните - честичките без маса - исто така не можат да ја достигнат брзината на светлината? Поентата е во самата структура на просторот и времето, кои често погрешно ги замислуваме. Вреди да се тргне од фактот дека живееме во четиридимензионален свет. Освен три просторни димензии, имаме уште време.

За почеток, да земеме дводимензионален свет, каде што е оската x просторна координата, а t е привремен. Да речеме дека некој објект се движи по оската x. Можеме да ја посочиме нејзината позиција во секој момент во времето. Сите овие точки ја формираат таканаречената светска линија.

Ако нешто е во мирување, неговата светска линија е вертикална права линија; ако предметот се движи, тогаш е наклонет. Колку е поголема брзината, толку повеќе наклон, бидејќи за помалку време се надминува подолго растојание. Можете дури и да одредите наклон што одговара на брзината на светлината.

Излегува дека во нашата реалност не постојат неподвижни предмети. И статичните и динамичните објекти се движат по временската оска.

Сега започнува забавата, продолжуваме кон четиридимензионалниот свет и одговорот на прашањето зошто е невозможно да се надмине брзината на светлината. Ако просторот е четиридимензионален, тогаш брзината исто така мора да биде четиридимензионална. Се вика 4-брзински.

На нашиот график, ова ќе биде тангента на светската линија.

Но, подобро е да се направи друг график каде што неговите компоненти ќе бидат видливи.

Ако седите и не правите ништо, само се движите во времето. Со брзина од една секунда во секунда. Ако почнете да се движите, ќе се појави друга компонента (брзина во просторот) и векторот со 4 брзини ќе биде наклонет. И излегува дека големината на 4-брзината е секогаш иста - таа е еднаква на брзината на светлината. Односно, сите ние апсолутно секогаш брзаме низ просторот и времето со исти 4 брзини. И не можеме ниту да го зголемиме ниту да го намалиме. Единствената можност е да се промени нејзиниот правец. Ако почнеме да се движиме, не додаваме ништо на 4-степенот, само го менуваме неговиот наклон.

Колку побрзо се движиме, толку е поголем наклонот.

Забележи го тоа колку е поголема брзината на движење во просторот, толку е помала брзината на движење во времето- ова е ефектот на временско проширување по кој е позната теоријата на релативност.

Кога 4-брзината ќе ја достигне хоризонталната линија на графиконот, таа станува еднаква на брзината на светлината. И како и да вртите со 4 брзини, никогаш нема да стане поголемо. Ова е граница. Тоа директно произлегува од својствата на нашиот свет.

Беше одбележан 20 век најголемите откритијаво физиката и космологијата. Основата за овие откритија беа теориите развиени од галаксијата извонредни физичари. Најпознат од нив е Алберт Ајнштајн, на чие дело на модерна физика. Од теориите на научникот произлегува дека брзината на светлината во вакуум е максималната брзина на движење и интеракција на честичките. И временските парадокси кои произлегуваат од овие теории се сосема неверојатни: на пример, за предметите што се движат, времето тече побавно во однос на оние што се во мирување, и колку е поблиску до брзината на светлината, толку повеќе времето се забавува. Излегува дека за објект што лета со брзина на светлината, времето целосно ќе запре.

Препорачуваме

Ова ни дава надеж дека со соодветно ниво на технологија, теоретски, човекот е способен да постигне најмногу оддалечени аглиУниверзум. Во исто време, времето на летот во земјен системодбројувањето ќе биде милиони години, додека на брод кој лета со брзина приближна на светлината, ќе поминат само неколку дена... Ваквите можности се импресивни, а во исто време се поставува прашањето: дали некако физичарите и инженерите на иднината забрзаат вселенски броддо огромни вредности, дури и теоретски до брзината на светлината (иако нашата физика ја негира оваа можност), дали ќе можеме да стигнеме не само до најоддалечените галаксии и ѕвезди, туку и до работ на нашиот Универзум, гледајќи подалеку од границата на непознато, за кое научниците немаат поим?

Знаеме дека Универзумот е формиран пред околу 13,79 милијарди години и оттогаш континуирано се шири. Може да се претпостави дека неговиот радиус е овој моменттреба да биде 13,79 милијарди светлосни години, а дијаметарот, соодветно, 27,58 милијарди светлосни години. И ова би било точно ако Универзумот рамномерно се шири со брзината на светлината - максималната можна брзина. Но, добиените податоци ни кажуваат дека Универзумот се шири со забрзана стапка.

Набљудуваме дека најоддалечените галаксии од нас се оддалечуваат од нас побрзо од оние во близина - просторот на нашиот свет постојано се шири. Во исто време, постои дел од Универзумот кој се оддалечува од нас поголема брзинаСвета. Во овој случај, не се прекршени никакви постулати и заклучоци на теоријата на релативноста - објектите во Универзумот остануваат со брзина на подсветло. Овој дел од Универзумот не може да се види - брзината на фотоните емитирани од изворите на зрачење едноставно не е доволна за да се надмине брзината на проширување на вселената.

Пресметките покажуваат дека делот од нашиот свет видлив за нас има дијаметар од околу 93 милијарди светлосни години и се нарекува Метагалаксија. Можеме само да претпоставуваме што се наоѓа надвор од оваа граница и до каде се протега Универзумот. Логично е да се претпостави дека работ на Универзумот најбрзо се оддалечува од нас и далеку ја надминува брзината на светлината. И оваа брзина постојано се зголемува. Станува очигледно дека дури и некој предмет да лета со брзина на светлината, тој никогаш нема да стигне до работ на Универзумот, бидејќи работ на Универзумот побрзо ќе се оддалечи од него.

Ако најдете грешка, означете дел од текстот и кликнете Ctrl+Enter.

Сенките можат да патуваат побрзо од светлината, но не можат да пренесат материја или информации

Дали е возможен суперлуминален лет?

Деловите од овој напис се со титлови и секој дел може да се повикува посебно.

Едноставни примери на суперлуминално патување

1. Черенков ефект

Кога зборуваме за движење со суперлуминална брзина, тогаш мислиме на брзината на светлината во вакуум в(299.792.458 m/s). Затоа, ефектот Черенков не може да се смета како пример за движење со суперлуминална брзина.

2. Трет набљудувач

Ако ракетата Аодлета од мене со брзина 0,6cна запад и ракетата Бодлета од мене со брзина 0,6cна исток, тогаш гледам дека растојанието помеѓу АИ Бсе зголемува со брзина 1.2c. Гледање на летот на ракети АИ Боднадвор, третиот набљудувач гледа дека вкупната брзина на отстранување на проектилот е поголема од в .

Сепак релативна брзина не е еднаков на збирот на брзините. Брзина на ракетата Аво однос на ракетата Бе брзината со која се зголемува растојанието до ракетата А, што го гледа набљудувач како лета на ракета Б. Релативната брзина мора да се пресмета со помош на релативистичката формула за собирање брзини. (Видете како ги додавате брзините во специјалната релативност?) Во овој пример, релативната брзина е приближно еднаква на 0,88c. Така, во овој пример не добивме суперлуминална брзина.

3. Светлина и сенка

Размислете колку брзо може да се движи сенката. Ако светилката е блиску, тогаш сенката на прстот на далечниот ѕид се движи многу побрзо отколку што се движи прстот. Кога го движите прстот паралелно со ѕидот, брзината на сенката е D/dпати побрзо од брзината на вашиот прст. Еве г- растојание од светилката до прстот, и Д- од светилка до ѕид. Брзината ќе биде уште поголема ако ѕидот се наоѓа под агол. Ако ѕидот е многу далеку, тогаш движењето на сенката ќе заостанува зад движењето на прстот, бидејќи на светлината и треба време да стигне до ѕидот, но брзината на сенката што се движи по ѕидот ќе се зголеми уште повеќе. Брзината на сенката не е ограничена со брзината на светлината.

Друг објект што може да патува побрзо од светлината е светлосната точка од ласерот насочен кон Месечината. Растојанието до Месечината е 385.000 км. Можете сами да ја пресметате брзината со која светлосната точка се движи по површината на Месечината со мали вибрации на ласерскиот покажувач во вашата рака. Можеби ќе ви се допадне и примерот на бран кој удира во права линија на плажа под мал агол. Со која брзина може да се движи точката на вкрстување на бранот и брегот по плажата?

Сите овие работи можат да се случат во природата. На пример, зрак светлина од пулсар може да патува по облак од прашина. Моќна експлозијаможе да создаде сферични бранови на светлина или зрачење. Кога овие бранови се вкрстуваат со која било површина, светлосните кругови се појавуваат на таа површина и се шират побрзо од светлината. Овој феномен се забележува, на пример, кога електромагнетен пулсод молња минува низ горната атмосфера.

4. Цврст

Ако имате долга крута прачка и го удрите едниот крај на шипката, зарем другиот крај нема да се помести веднаш? Зарем ова не е начин на суперлуминален пренос на информации?

Тоа би било вистина акоИмаше совршено крути тела. Во пракса, ударот се пренесува долж шипката со брзина на звукот, што зависи од еластичноста и густината на материјалот на шипката. Покрај тоа, теоријата на релативност се ограничува можните брзинизвук во материјал со големина в .

Истиот принцип важи ако вертикално држите врвка или прачка, отпуштете ја и таа почнува да паѓа под влијание на гравитацијата. Горниот крај што го пуштивте почнува веднаш да паѓа, но долниот крај ќе почне да се движи дури по некое време, бидејќи исчезнувањето на силата на задржување се пренесува низ прачката со брзината на звукот во материјалот.

Формулацијата на релативистичката теорија на еластичност е доста сложена, но општата идеја може да се илустрира со помош на Њутновата механика. Равенката за надолжното движење на идеално еластично тело може да се изведе од законот на Хук. Да ја означиме линеарната густина на шипката ρ , Јанг-ов модул на еластичност Y. Надолжно поместување Xја задоволува брановата равенка

ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0

Решението за рамни бранови се движи со брзина на звукот с, што се одредува од формулата s 2 = Y/ρ. Равенката на брановите не дозволува пореметувањата во медиумот да се движат побрзо од брзината с. Покрај тоа, теоријата на релативност дава ограничување на големината на еластичноста: Y< ρc 2 . Во пракса, ниту еден познат материјал не се приближува до оваа граница. Ве молиме имајте предвид дека дури и ако брзината на звукот е блиску до в, тогаш самата материја не мора да се движи со релативистичка брзина.

Иако не е во природата цврсти материи, постои движење на крути тела, кој може да се користи за надминување на брзината на светлината. Оваа тема се однесува на веќе опишаниот дел од сенки и нагласувања. (Види Суперлуминални ножици, Цврстиот ротирачки диск во релативноста).

5. Фазна брзина

Равенка на бранови
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0

има решение во форма
u = A cos(ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 = 0

Тоа се синусни бранови кои се шират со брзина v
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)

Но, тоа е повеќе од в. Можеби ова е равенката за тахиони? (види понатамошен дел). Не, ова е обична релативистичка равенка за честичка со маса.

За да го елиминирате парадоксот, треба да направите разлика помеѓу „брзината на фазата“ v ph и „групна брзина“ vгр и
v ph ·v gr = c 2

Брановиот раствор може да има фреквентна дисперзија. Во овој случај, брановиот пакет се движи со групна брзина, што е помала од в. Со користење на брановидни пакети, информациите може да се пренесуваат само со групна брзина. Брановите во брановиот пакет се движат со фазна брзина. Фазната брзина е уште еден пример за суперлуминално движење што не може да се користи за пренос на пораки.

6. Суперлуминални галаксии

7. Релативистичка ракета

Нека набљудувач на Земјата гледа како вселенски брод се оддалечува со брзина 0,8cВо согласност со теорија на релативност, ќе види дека часовникот на вселенскиот брод работи 5/3 пати побавно. Ако го поделиме растојанието до бродот со времето на летот според часовникот на одборот, ја добиваме брзината 4/3c. Набљудувачот заклучува дека, користејќи го неговиот часовник, пилотот на бродот исто така ќе утврди дека лета со суперлуминална брзина. Од гледна точка на пилотот, неговиот часовник работи нормално, но меѓуѕвездениот просторсе намали 5/3 пати. Затоа лета познати растојанијамеѓу ѕвездите побрзо, со брзина 4/3c .

Но, ова сè уште не е суперлуминален лет. Не можете да ја пресметате брзината користејќи растојание и време дефинирани во различни референтни системи.

8. Брзина на гравитација

Некои инсистираат на тоа дека брзината на гравитацијата е многу поголема вили дури и бесконечна. Проверете дали гравитацијата патува со брзина на светлината? и што е гравитациско зрачење? Гравитациони нарушувања и гравитациски брановисе шири со брзина в .

9. Парадокс на ИПР

10. Виртуелни фотони

11. Ефект на квантен тунел

ВО квантна механикаефектот на тунелот дозволува честичката да ја надмине бариерата, дури и ако нејзината енергија не е доволна за тоа. Можно е да се пресмета времето на тунелирање преку таква бариера. И може да испадне дека е помалку од она што е потребно за светлината да го помине истото растојание со брзина в. Дали ова може да се користи за пренос на пораки побрзо од светлината?

Квантна електродинамикавели "Не!" Сепак, беше направен експеримент кој покажа суперлуминален пренос на информации користејќи ефект на тунел. Преку бариера широка 11,4 cm со брзина од 4,7 вБеше пренесена Четириесеттата симфонија на Моцарт. Објаснувањето за овој експеримент е многу контроверзно. Повеќето физичари веруваат дека ефектот на тунелот не може да се користи за пренос информациипобрзо од светлината. Ако ова е можно, тогаш зошто да не го пренесете сигналот во минатото со ставање на опремата во референтна рамка што брзо се движи.

17. Теорија на квантно поле

Со исклучок на гравитацијата, сите набљудувани физички феноменинатпревар" Стандарден моделСтандардниот модел е релативистичка теорија на квантно поле која ги објаснува електромагнетните и нуклеарните заемодејства, како и сите познати честички. Во оваа теорија, секој пар оператори што одговараат на физичките посматрачи разделени со вселенски интервал на настани „минуваат“ (т.е. , редоследот може да се смени Овие оператори) Во принцип, ова имплицира дека во стандардниот модел ударот не може да патува побрзо од светлината, и тоа може да се смета за еквивалент на квантното поле на аргументот за бесконечна енергија.

Меѓутоа, во квантна теоријане постои беспрекорно ригорозен доказ за полето Стандарден модел. Никој сè уште не докажал дека оваа теорија е внатрешно конзистентна. Најверојатно тоа не е така. Во секој случај, не постои гаранција дека сè уште нема неоткриени честички или сили кои не ја почитуваат забраната за суперлуминално патување. Исто така, не постои генерализација на оваа теорија која ги вклучува гравитацијата и општата релативност. Многу физичари кои работат на терен квантна гравитација, се сомневаат во тоа едноставни претставиза каузалноста и локалитетот ќе бидат сумирани. Нема гаранција дека во иднина ќе има повеќе целосна теоријабрзината на светлината ќе го задржи значењето на крајната брзина.

18. Парадоксот на дедото

ВО посебна теоријаВо релативноста, честичка која патува побрзо од светлината во една референтна рамка се движи назад во времето во друга референтна рамка. Патувањето со FTL или преносот на информации би овозможило патување или испраќање порака во минатото. Кога би било возможно такво патување низ времето, би можеле да се вратите назад во времето и да го промените текот на историјата со убиство на вашиот дедо.

Ова е многу сериозен аргумент против можноста за суперлуминално патување. Навистина, останува речиси неверојатна можност дека е можно некое ограничено суперлуминално патување, што ќе спречи враќање во минатото. Или можеби патувањето низ времето е возможно, но каузалноста се нарушува на некој конзистентен начин. Сето ова е многу пресилен, но ако разговараме за суперлуминално патување, подобро е да бидете подготвени за нови идеи.

Спротивното е исто така точно. Кога би можеле да патуваме назад во времето, би можеле да ја надминеме брзината на светлината. Можете да се вратите назад во времето, да летате некаде со мала брзина и да пристигнете таму пред да пристигне светлината испратена на вообичаен начин. Видете Патување низ времето за детали на оваа тема.

Отворете прашања за побрзо патување од светлината

Во тоа последниот делЌе опишам некои сериозни идеи за можното патување побрзо од светлината. Овие теми не се често вклучени во ЧПП затоа што изгледаат помалку како одговори, а повеќе како многу нови прашања. Тие се вклучени овде за да покажат дека се прават сериозни истражувања во оваа насока. Даден е само краток вовед во темата. Можете да најдете детали на Интернет. Како и со сè на Интернет, бидете критични кон нив.

19. Тахиони

Тахионите се хипотетички честички, локално се движи побрзо од светлината. За да го направите ова, тие мора да имаат имагинарна маса. Покрај тоа, енергијата и моментумот на тахионот се реални количини. Нема причина да се верува дека суперлуминалните честички не можат да се откријат. Сенките и нагласувањата можат да патуваат побрзо од светлината и може да се откријат.

Досега, тахиони не се пронајдени, а физичарите се сомневаат во нивното постоење. Имаше тврдења дека во експериментите за мерење на масата на неутрината произведени од бета распаѓањето на тритиумот, неутрината биле тахиони. Ова е сомнително, но сè уште не е дефинитивно побиено.

Има проблеми со теоријата на тахион. Освен можна повредакаузалноста, тахионите исто така го прават вакуумот нестабилен. Можеби е можно да се заобиколат овие тешкотии, но дури и тогаш нема да можеме да користиме тахиони за суперлуминално пренесување на пораките.

Повеќето физичари веруваат дека појавата на тахиони во теоријата е знак за некои проблеми во оваа теорија. Идејата за тахиони е толку популарна кај јавноста само затоа што тие често се споменуваат во научно-фантастичната литература. Видете Тахиони.

20. Црвични дупки

Повеќето познат методглобално суперлуминално патување - употреба на црвливи дупки. Црвјадата е пресек на време-просторот од една точка во универзумот до друга, што ви овозможува да патувате од едниот до другиот крај на дупката побрзо од вообичаената патека. Опишани се црвичките дупки општа теоријарелативноста. За да ги создадете, треба да ја промените топологијата на простор-времето. Можеби ова ќе стане возможно во рамките на квантната теорија на гравитацијата.

Држи црвја дупкаотворено, потребни ни се области на простор со негативни енергии. C.W.Misner и K.S.Thorne предложија користење на ефектот Казимир во голем обем за да се создаде негативна енергија. Висер предложи да се користат космички жици за ова. Овие се многу шпекулативни идеи и можеби не се можни. Можеби потребната форма на егзотична материја со негативна енергијане постои.

За да достигне брзина блиску до брзината на светлината, ракетата со повеќе степени треба да отфрли дел од својата маса додека се забрзува, како што тоа го прави ракетата Супер Хаас прикажана овде.

Да речеме дека сакате да одите на меѓуѕвездено патување и да стигнете до вашата дестинација што е можно побрзо. Можеби нема да можете да го направите тоа до утре, но ако имате се потребни алаткии технологија, плус мала помош од релативноста на Ајнштајн - дали би можеле да стигнете таму за една година? Што е со приближувањето до брзината на светлината? Токму ова го прашува нашиот читател оваа недела:

Неодамна прочитав книга чиј автор се обиде да го објасни парадоксот на близнаците замислувајќи како вселенски брод лета со 1 g 20 години, а потоа се враќа. Дали е можно да се одржи такво забрзување за такво време? Ако, на пример, го започнете патувањето на првиот ден од новата година и летате со забрзување од 9,8 метри во секунда во секунда, тогаш, според пресметките, до крајот на годината можете да ја достигнете брзината на светлината. Како можам да забрзам понатаму после ова?

За да патувате до ѕвездите, апсолутно е неопходно да се задржи таквото забрзување.



Ова лансирање на вселенскиот шатл Колумбија од 1992 година покажува дека ракетата не забрзува веднаш - потребно е долго време за да се забрза

Најнапредните ракети и системи млазен погон, создадени од човештвото, не се доволно моќни за таква задача, бидејќи постигнуваат не толку големо забрзување. Тие се импресивни бидејќи доста забрзуваат огромна маса долго време. Но, забрзувањето на ракетите како Сатурн 5, Атлас, Фалкон и Сојуз не го надминува забрзувањето на ниту еден спортски автомобил: од 1 до 2 g, каде што g е 9,8 метри во секунда на квадрат. Која е разликата помеѓу ракета и спортски автомобил? Автомобилот ќе ја достигне својата граница за 9 секунди, со околу 320 km/h. Ракетата може да забрза на овој начин многу подолго - не секунди или минути, туку четвртина час.

Уште првиот вселенски центарНАСА ја лансираше ракетата Аполо 4 на Кејп Кенеди. Иако забрзуваше исто како спортски автомобил, неговиот клуч за успех беше одржувањето на тоа забрзување долго време.

Така можеме да победиме гравитациска привлечностЗемјата и одете во орбитата, стигнете до другите светови во нашиот Сончев систем или дури и избегате од гравитацијата на сонцето. Но, во одреден момент ќе ја достигнеме границата - можеме да забрзаме ограничено времепоради ограничувањата на количината на гориво што се носи. Ракетното гориво што го користиме за жал е крајно неефикасно. Ја видовте познатата равенка на Ајнштајн, E = mc 2 , која ја опишува масата како форма на енергија и како енергијата може да се складира како материја. Нашето прекрасно ракетно гориво е страшно неефикасно.

Првото тестирање на моторот SpaceX Raptor на почетокот на 2016 година

Користење на хемиски реакции, горивото конвертира не повеќе од 0,001% од својата маса во енергија, сериозно ограничувајќи се максимална брзина, достапни за вселенското летало. И затоа да лансираме 5 тони носивост на геостационарна орбитапотребна е ракета со тежина од 500 тони. Нуклеарни проектилиби биле поефикасни и би конвертирале околу 0,5% од нивната маса во енергија, но идеалниот резултат би бил гориво материја-антиматерија кое постигнува 100% ефикасност при конвертирање на E = mc 2 . Ако сте имале ракета со одредена маса, без разлика на се, и само 5% од таа маса била содржана во антиматерија (и уште 5% во материја за еднократна употреба), би можеле да го контролирате уништувањето на време. Резултатот би бил константно и одржливо забрзување од 1 g над многу подолг интервалвреме отколку кое било друго гориво што ќе ви го даде.

Впечаток на уметник за млазен погонски систем кој користи антиматерија. Материја/антиматерија уништување дава најголема густина физичка енергијаод сите познати супстанции

Ако ви треба постојано забрзување, тогаш уништување на материјата/антиматеријата што сочинува неколку проценти од вкупна маса, ќе ви овозможи да забрзувате со оваа брзина неколку месеци по ред. На овој начин, можете да добиете до 40% од брзината на светлината ако го потрошите целиот годишен буџет на САД на создавање антиматерија и забрзате 100 kg носивост. Ако треба да забрзате уште подолго, треба да ја зголемите количината на гориво што го земате со себе. И колку повеќе забрзувате, колку сте поблиску до брзината на светлината, толку повеќе релативистички ефекти ќе бидат забележливи за вас.

Како вашата брзина се зголемува со текот на времето ако го задржите забрзувањето на 1 g неколку дена, месеци, години или една деценија

По десет дена летање со 1 g веќе ќе го поминете Нептун, последната планета сончев систем. По неколку месеци, ќе почнете да забележувате забавување на времето и скратување на растојанијата. За една година веќе ќе достигнете 80% од брзината на светлината; за 2 години ќе се приближите до 98% од брзината на светлината; По 5 години летање со 1 g забрзување, ќе се движите со 99,99% од брзината на светлината. И колку подолго забрзувате, толку поблиску ќе се приближите до брзината на светлината. Но, никогаш нема да го постигнете тоа. Покрај тоа, со текот на времето ова ќе бара се повеќе и повеќе енергија.

На логаритамска скала, можете да видите дека колку подолго забрзувате, толку поблиску ќе се приближувате до брзината на светлината, но никогаш нема да ја достигнете. Дури и за 10 години ќе се приближите до 99,9999999% од брзината на светлината, но нема да ја достигнете

Првите десет минути од забрзувањето ќе бараат одредена количина на енергија, а до крајот на овој период ќе се движите со брзина од 6 km/s. По уште 10 минути, ќе ја удвоите брзината на 12 km/s, но за тоа ќе ви треба три пати повеќе енергија. За уште десет минути ќе се движите со брзина од 18 km/s, но за тоа ќе треба 5 пати повеќе енергија отколку во првите десет минути. Оваа шема ќе продолжи да функционира. За една година, веќе ќе користите 100.000 пати повеќе енергија отколку што сте почнале! Покрај тоа, брзината ќе се зголемува се помалку и помалку.

Должините се скратуваат и времето се протега. Графиконот покажува како вселенското летало кое патува со забрзување од 1 g во текот на сто години може да патува до речиси секоја точка во видливиот универзум и да се врати од таму, во рок од една човечки живот. Но, додека тој се врати, дополнително време ќе помине на Земјата.

Ако сакате да забрзате брод од 100 kg за една година со 1 g, ќе ви требаат 1000 kg материја и 1000 kg антиматерија. За една година ќе се движите со 80% од брзината на светлината, но никогаш нема да ја надминете. Дури и да сте имале бесконечен бројенергија. Постојано забрзувањебара постојано зголемување на потисната сила, и колку побрзо одите, толку повеќе од вашата енергија се троши на релативистички ефекти. И додека не сфатиме како да ја контролираме деформацијата на вселената, брзината на светлината ќе остане последното ограничување на Универзумот. Сè што има маса нема да може да ја достигне, а уште помалку да ја надмине. Но, ако започнете денес, тогаш за една година ќе се најдете таму каде што досега не отишол ниту еден макроскопски објект!