Со скоростью света: Недопустимое название — Викисловарь

Содержание

Что мешает людям летать в космосе со скоростью света

  • Адам Хадхази
  • BBC Future

Автор фото, Thinkstock

Нынешний рекорд скорости в космосе держится уже 46 лет. Корреспондент BBC Future задался вопросом, когда же он будет побит.

Мы, люди, одержимы скоростью. Так, только за последние несколько месяцев стало известно о том, что студенты в Германии поставили рекорд скорости для электромобиля, а ВВС США планируют так усовершенствовать гиперзвуковые самолеты, чтобы те развивали скорость в пять раз превышающую скорость звука, т.е. свыше 6100 км/ч.

У таких самолетов не будет экипажа, но не потому, что люди не могут передвигаться с такой высокой скоростью. На самом деле люди уже перемещались со скоростью, которая в несколько раз выше скорости звука.

Однако существует ли предел, преодолев который наши стремительно несущиеся тела уже не смогут выдерживать перегрузки?

Нынешний рекорд скорости поровну принадлежит трем астронавтам, которые участвовали в космической миссии «Аполлон 10», — Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану.

В 1969 году, когда астронавты облетели вокруг Луны и возвращались обратно, капсула в которой они находились, развила скорость, которая на Земле равнялась бы 39,897 км/час.

«Я думаю, что сто лет назад мы вряд ли могли себе представить, что человек сможет перемещаться в космосе со скоростью почти в 40 тысяч километров в час», — говорит Джим Брей из аэрокосмического концерна Lockheed Martin.

Брей — директор проекта обитаемого модуля для перспективного корабля «Орион» (Orion), который разрабатывается Космическим агентством США НАСА.

По замыслу разработчиков, космический корабль «Орион» – многоцелевой и частично многоразовый — должен выводить астронавтов на низкую орбиту Земли. Очень может быть, что с его помощью удастся побить рекорд скорости, установленный для человека 46 лет назад.

Новая сверхтяжелая ракета, входящая в Систему космических пусков (Space Launch System), должна, согласно плану, совершить свой первый пилотируемый полет в 2021 году. Это будет облет астероида, находящегося на окололунной орбите.

Затем должны последовать многомесячные экспедиции к Марсу. Сейчас, по мысли конструкторов, обычная максимальная скорость «Ориона» должна составлять примерно 32 тысяч км/час. Однако скорость, которую развил «Аполлон 10», можно будет превзойти даже при сохранении базовой конфигурации корабля «Орион».

«Orion предназначен для полетов к различным целям в течение всего своего срока эксплуатации, — говорит Брей. – Его скорость может оказаться значительно выше той, что мы сейчас планируем».

Но даже «Орион» не будет представлять пик скоростного потенциала человека. «По сути дела, не существует другого предела скорости, с какой мы можем перемещаться, кроме скорости света», — говорит Брей.

Скорость света один миллиард км/час. Есть ли надежда, что нам удастся преодолеть разрыв между 40 тысячами км/час и этими величинами?

Удивительным образом скорость как векторная величина, обозначающая быстроту перемещения и направление движения, не является для людей проблемой в физическом смысле, пока она относительно постоянна и направлена в одну сторону.

Следовательно, люди – теоретически – могут перемещаться в пространстве лишь чуть медленнее «скоростного предела вселенной», т.е. скорости света.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Как будет ощущать себя человек в корабле, летящем с околосветовой скоростью?

Но даже если допустить, что мы преодолеем значительные технологические препятствия, связанные с созданием скоростных космических кораблей, наши хрупкие, состоящие в основном из воды тела столкнутся с новыми опасностями, сопряженными с эффектами высокой скорости.

Могут возникнуть и пока только воображаемые опасности, если люди смогут передвигаться быстрее скорости света благодаря использованию лазеек в современной физике или с помощью открытий, разрывающих шаблон.

Как выдержать перегрузки

Впрочем, если мы намерены передвигаться со скоростью свыше 40 тысяч км/час, нам придется достигать ее, а затем замедляться, не спеша и сохраняя терпение.

Быстрое ускорение и столь же быстрое замедление таят в себе смертельную опасность для организма человека. Об этом свидетельствует тяжесть телесных травм, возникающих в результате автомобильных катастроф, при которых скорость падает с нескольких десятков километров в час до нуля.

В чем причина этого? В том свойстве Вселенной, которое носит название инерции или способности физического тела, обладающего массой, противостоять изменению его состояния покоя или движения при отсутствии или компенсации внешних воздействий.

Эта идея сформулирована в первом законе Ньютона, который гласит: «Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние».

«Состояние покоя и движение с постоянной скоростью — это нормально для человеческого организма, — объясняет Брей. — Нам скорее следует беспокоиться о состоянии человека в момент ускорения».

Около века назад создание прочных самолетов, которые могли маневрировать на скорости, привело к тому, что пилоты стали говорить о странных симптомах, вызываемых изменениями скорости и направления полета. Эти симптомы включали в себя временную потерю зрения и ощущение либо тяжести, либо невесомости.

Причина заключается в перегрузках, измеряемых в единицах G, которые представляют собой отношение линейного ускорения к ускорению свободного падения на поверхности Земли под воздействием притяжения или гравитации. Эти единицы отражают воздействие ускорения свободного падения на массу, например, человеческого тела.

Перегрузка в 1 G равна весу тела, которое находится в поле тяжести Земли и притягивается к центру планеты со скоростью 9,8 м/сек (на уровне моря).

Перегрузки, которые человек испытывает вертикально с головы до пят или наоборот, являются поистине плохой новостью для пилотов и пассажиров.

При отрицательных перегрузках, т. е. замедлении, кровь приливает от пальцев на ногах к голове, возникает чувство перенасыщения, как при стойке на руках.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Для того чтобы понять, сколько G смогут выдержать астронавты, их тренируют в центрифуге

«Красная пелена» (чувство, которое испытывает человек, когда кровь приливает к голове) наступает, когда распухшие от крови, полупрозрачные нижние веки поднимаются и закрывают зрачки глаз.

И, наоборот, при ускорении или положительных перегрузках кровь отливает от головы к ногам, глаза и мозг начинают испытывать недостаток кислорода, поскольку кровь скапливается в нижних конечностях.

Сначала зрение туманится, т.е. происходит потеря цветного зрения и накатывает, что называется, «серая пелена», потом наступает полная потеря зрения или «черная пелена», но человек остается в сознании.

Чрезмерные перегрузки ведут к полной потере сознания. Это состояние называют обмороком, вызванным перегрузкой.

Многие пилоты погибли из-за того, что на их глаза опускалась «черная пелена» — и они разбивались.

Среднестатистический человек может вынести перегрузку примерно в пять G, прежде чем потеряет сознание.

Пилоты, одетые в специальные противоперегрузочные комбинезоны и обученные особым образом напрягать и расслаблять мышцы торса для того, чтобы кровь не отливала от головы, способны управлять самолетом при перегрузках примерно в девять G.

«На протяжении коротких периодов времени человеческое тело может переносить гораздо более сильные перегрузки, чем девять G, — говорит Джефф Свентек, исполнительный директор Ассоциации аэрокосмической медицины, расположенной в городе Александрия, штат Вирджиния. — Но выдерживать высокие перегрузки на протяжении длительного периода времени способны очень немногие».

Мы, люди, в состоянии переносить огромные перегрузки без тяжких травм, правда, только в течение нескольких мгновений.

Рекорд кратковременной выносливости поставил капитан ВВС США Эли Бидинг-младший на авиабазе Холломэн в штате Нью-Мексико. В 1958 году он при торможении на специальных санях с ракетным двигателем после разгона до 55 км/ч за 0.1 секунду испытал перегрузку в 82.3 G.

Этот результат зафиксировал акселерометр, закрепленный у него на груди. На глаза Бидинга также упала «черная пелена», но он отделался только синяками во время этой выдающейся демонстрации выносливости человеческого организма. Правда, после заезда он провел три дня в госпитале.

А теперь в космос

Астронавты, в зависимости от средства передвижения, также испытывали довольно высокие перегрузки — от трех до пяти G — во время взлетов и при возвращении в плотные слои атмосферы соответственно.

Эти перегрузки переносятся сравнительно легко, благодаря разумной идее пристегивать космических путешественников к креслам в положении лежа лицом по направлению полета.

По достижении стабильной крейсерской скорости в 26 000 км/ч на орбите астронавты ощущают скорость не больше, чем пассажиры коммерческих авиарейсов.

Если перегрузки не будут представлять собой проблему для длительных экспедиций на кораблях «Орион», то с мелкими космическими камнями – микрометеоритами – все сложнее.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Для защиты от микрометеоритов «Ориону» понадобится своего рода космическая броня

Эти частицы размером с рисовое зернышко могут развивать впечатляющие и при этом разрушительные скорости до 300 тысяч км/час. Для обеспечения целостности корабля и безопасности его экипажа «Орион» оснащен внешним защитным слоем, толщина которого варьируется от 18 до 30 см.

Кроме того, предусмотрены дополнительные экранирующие щиты, а также используется хитроумное размещение оборудования внутри корабля.

«Чтобы не лишиться полетных систем, жизненно важных для всего космического корабля, мы должны точно рассчитывать углы подлета микрометеоритов», — говорит Джим Брей.

Будьте уверены: микрометеориты – не единственная помеха для космических экспедиций, во время которых высокие скорости полета человека в безвоздушном пространстве будут играть все более важную роль.

В ходе экспедиции к Марсу придется решать и другие практические задачи, например, по снабжению экипажа продовольствием и противодействию повышенной опасности раковых заболеваний из-за воздействия на человеческий организм космической радиации.

Сокращение времени в пути снизит остроту таких проблем, поэтому быстрота перемещения будет становиться все более желаемой.

Космические полеты следующего поколения

Эта потребность в скорости воздвигнет новые препятствия на пути космических путешественников.

Новые корабли НАСА, которые угрожают побить рекорд скорости «Аполлона 10», по-прежнему будут полагаться на испытанные временем химические системы ракетных двигателей, используемые со времен первых космических полетов. Но эти системы обладают жесткими ограничениями скорости по причине высвобождения малых величин энергии на единицу топлива.

Поэтому, чтобы существенно увеличить скорость полета для людей, отправляющихся на Марс и далее, необходимы, как признают ученые, совершенно новые подходы.

«Те системы, которыми мы располагаем сегодня, вполне в состоянии доставить нас туда, — говорит Брей, — однако все мы хотели бы стать свидетелями революции в двигателях».

Эрик Дэвис, ведущий физик-исследователь в Институте перспективных исследований в Остине, штат Техас, и участник программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, шестилетнего исследовательского проекта, завершившегося в 2002 году, выделил три наиболее перспективных средства, с точки зрения традиционной физики, способных помочь человечеству достичь скоростей, разумно достаточных для межпланетных путешествий.

Если коротко, речь идет о явлениях выделения энергии при расщеплении вещества, термоядерном синтезе и аннигиляции антиматерии.

Первый метод заключается в делении атомов и применяется в коммерческих ядерных реакторах.

Второй, термоядерный синтез, заключается в создании более тяжелых атомов из простых атомов – такого рода реакции питают энергией Солнце. Это технология, которая завораживает, но не дается в руки; до ее обретения «всегда остается еще 50 лет» — и так будет всегда, как гласит старый девиз этой отрасли.

«Это весьма передовые технологии, — говорит Дэвис, — но они основаны на традиционной физике и прочно утвердились еще на заре Атомного века». По оптимистическим оценкам, двигательные системы, основанные на концепциях деления атомов и термоядерном синтезе, в теории, способны разогнать корабль до 10% скорости света, т.е. до весьма достойных 100 миллионов км/час.

Автор фото, US Air Force

Подпись к фото,

Летать со сверхзвуковой скоростью — уже не проблема для человека. Другое дело — скорость света, или хотя бы близко к ней…

Наиболее предпочтительный, хотя и труднодостижимый источник энергии для быстрого космического корабля — это антиматерия, двойник и антипод обычной материи.

Когда два вида материи приходят в соприкосновение, они уничтожают друг друга, в результате чего выделяется чистая энергия.

Технологии, позволяющие вырабатывать и хранить – пока крайне незначительные – количества антиматерии, существуют уже сегодня.

В то же время производство антивещества в полезных количествах потребует новых специальных мощностей следующего поколения, а инженерной мысли придется вступить в конкурентную гонку по созданию соответствующего космического корабля.

Но, как говорит Дэвис, немало отличных идей уже прорабатывается на чертежных досках.

Космические корабли, приводимые в движение энергией антиматерии, смогут перемещаться с ускорением в течение нескольких месяцев и даже лет и достигать более существенных процентов от скорости света.

При этом перегрузки на борту будут оставаться приемлемыми для обитателей кораблей.

Вместе с тем, такие фантастические новые скорости будут таить в себе и иные опасности для организма человека.

Энергетический град

На скорости в несколько сот миллионов километров в час любая пылинка в космосе, от распыленных атомов водорода до микрометеоритов, неизбежно становится пулей, обладающей высокой энергией и способной прошить корпус корабля насквозь.

«Когда вы передвигаетесь с очень высокой скоростью, это означает, что частицы, летящие вам навстречу, движутся с теми же скоростями», — говорит Артур Эдельстайн.

Вместе с покойным отцом, Уильямом Эдельстайном, профессором радиологии в Медицинской школе Университета имени Джона Хопкинса, он работал над научным трудом, в котором рассматривались последствия воздействия атомов космического водорода (на людей и технику) во время сверхбыстрых космических путешествий в космосе.

Хотя его содержание не превышает одного атома на кубический сантиметр, рассеянный в космосе водород может приобрести свойства интенсивной радиационной бомбардировки.

Водород начнет разлагаться на субатомные частицы, которые будут проникать внутрь корабля и подвергать воздействию радиации как экипаж, так и оборудование.

На скорости, равной 95% скорости света, воздействие такой радиации будет означать почти мгновенную смерть.

Звездолет нагреется до температур плавления, перед которыми не устоит ни один мыслимый материал, а вода, содержащаяся в организме членов экипажа, немедленно закипит.

«Это все крайне неприятные проблемы», — замечает Эдельстайн с мрачным юмором.

Он и его отец приблизительно подсчитали, что для создания некоей гипотетической системы магнитной защиты, способной оградить корабль и находящихся в нем людей от смертоносного водородного дождя, звездолет может перемещаться со скоростью, не превышающей половины скорости света. Тогда люди на борту имеют шанс выжить.

Марк Миллис, физик, занимающийся проблемами поступательного движения, и бывший руководитель программы НАСА по прорывным разработкам в физике движения, предупреждает, что этот потенциальный предел скорости для полетов в космосе остается пока проблемой отдаленного будущего.

«На основании физических знаний, накопленных к настоящему времени, можно сказать, что развить скорость свыше 10% от скорости света будет крайне трудно, — говорит Миллис. – Опасность нам пока не угрожает. Простая аналогия: зачем переживать, что мы можем утонуть, если мы еще даже не вошли в воду».

Быстрее света?

Если допустить, что мы, так сказать, научились плавать, сможем ли мы тогда освоить скольжение по космическому времени — если развивать дальше эту аналогию — и летать со сверхсветовой скоростью?

Гипотеза о врожденной способности к выживанию в сверхсветовой среде хотя и сомнительна, но не лишена определенных проблесков образованной просвещенности в кромешной тьме.

Один из таких интригующих способов перемещения основан на технологиях, подобных тем, что применяются в «варп-двигателе» или «двигателе искривления» из сериала «Звездный путь».

Принцип действия этой силовой установки, известной еще как «двигатель Алькубьерре»* (названного по фамилии мексиканского физика-теоретика Мигеля Алькубьерре), состоит в том, что он позволяет кораблю сжимать перед собой нормальное пространство-время, описанное Альбертом Эйнштейном, и расширять его позади себя.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Нынешний рекорд скорости принадлежит трем астронавтам «Аполлона 10» — Тому Стаффорду, Джону Янгу и Юджину Сернану

По существу, корабль перемещается в некоем объеме пространства-времени, своеобразном «пузыре искривления», который движется быстрее скорости света.

Таким образом, корабль остается неподвижным в нормальном пространстве-времени в этом «пузыре», не подвергаясь деформациям и избегая нарушений универсального предела скорости света.

«Вместо того чтобы плыть в толще воды нормального пространства-времени, — говорит Дэвис, — двигатель Алькубьерре понесет вас, как серфингиста, несущегося на доске по гребню волны».

Есть тут и определенный подвох. Для реализации этой затеи необходима экзотическая форма материи, обладающая отрицательной массой, чтобы сжимать и расширять пространство-время.

«Физика не содержит никаких противопоказаний относительно отрицательной массы, — говорит Дэвис, — но никаких ее примеров нет, и мы никогда не встречали ее в природе».

Существует и другой подвох. В опубликованной в 2012 году работе исследователи из Университета Сиднея предположили, что «пузырь искривления» будет накапливать заряженные высокой энергией космические частицы, поскольку неизбежно начнет взаимодействовать с содержимым Вселенной.

Некоторые частицы будут проникать внутрь самого пузыря и накачивать корабль радиацией.

Застрявшие в досветовых скоростях?

Неужели мы так и обречены застрять на этапе досветовых скоростей по причине нашей деликатной биологии?!

Речь ведь не столько о том, чтобы установить новый мировой (галактический?) рекорд скорости для человека, сколько о перспективе превращения человечества в межзвездное общество.

Со скоростью в половину скорости света — а это тот предел, который, согласно данным изысканий Эдельстайна, способен выдержать наш организм — путешествие к ближайшей звезде в оба конца займет более 16 лет.

(Эффекты расширения времени, под воздействием которых для экипажа звездолета в его системе координат пройдет меньше времени, чем для людей, оставшихся на Земле в своей системе координат, не приведут к драматическим последствиям на скорости, составляющей половину скорости света).

Марк Миллис полон надежд. Принимая во внимание, что человечество изобрело противоперегрузочные костюмы и защиту от микрометеоритов, позволяющие людям безопасно путешествовать в великой голубой дали и усеянной звездами черноте космоса, он уверен, что мы сможем найти способы выживания, на какие бы скоростные рубежи не вышли в будущем.

«Те же самые технологии, которые смогут помочь нам достигать невероятных новых скоростей перемещения, — размышляет Миллис, — обеспечат нас новыми, пока неведомыми возможностями для защиты экипажей».

Примечания переводчика:

*Мигель Алькубьерре выдвинул идею своего «пузыря» в 1994 году. А в 1995 году российский физик-теоретик Сергей Красников предложил концепцию устройства для космических путешествий быстрее скорости света. Идея получила название «трубы Красникова».

Это искусственное искривление пространства времени по принципу так называемой кротовой норы. Гипотетически корабль будет двигаться по прямой от Земли к заданной звезде сквозь искривленное пространство-время, проходя через другие измерения.

Согласно теории Красникова, космический путешественник вернется обратно в то же самое время, когда он отправился в путь.

ЦЕРН: частицы двигались, превышая скорость света

Субатомарные частицы могут двигаться быстрее скорости света

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Подтвержденные результаты исследования опровергнут теорию относительности Эйнштейна — фундамент современной физики

В исследовательском центре Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) получили крайне неожиданные результаты, которые привели физиков в замешательство: похоже, что субатомные частицы могут двигаться со скоростью, превышающей скорость света.

Пучок нейтрино, направленный из ЦЕРН в подземную лабораторию Гран-Сассо в Италии на расстояние в 732 км, прибыл на место назначения, как сообщается, на несколько миллиардных долей секунды раньше, чем если бы передвигался со скоростью света.

Итоги экспериментов в скором времени будут помещены в интернете, чтобы их могли изучить все желающие эксперты.

Осторожность ученых, которые не спешат заявить о новом открытии, понятна – если результаты подтвердятся, то целое столетие развития физической науки окажется под вопросом.

Директор исследовательской лаборатории ЦЕРНа назвал результаты экспериментов «просто невероятными».

По современным представлениям, скорость света является предельной во Вселенной. Вся современная физика – сформулированная в частной теории относительности Альберта Эйнштейна – основана на идее, что ничто не может превысить эту фундаментальную физическую постоянную.

Автор фото, spl

Подпись к фото,

Пучок нейтрино достигает подземной лаборатории Гран-Сассо за несколько миллисекунд

Были проведены тысячи экспериментов, чтобы установить точное значение скорости света. Но ни разу ни одна частица не смогла преодолеть этот барьер.

Однако Антонио Эредитато и его коллеги обнаружили нейтрино, то есть субатомные частицы, которым, похоже, удалось превысить скорость света.

Вот уже три года большая группа физиков из нескольких десятков стран работает над проектом OPERA (Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus или эксперимент по изучению нейтринных осцилляций),

Эксперимент направлен на доказательство гипотезы превращения одних типов нейтрино (электронные, мюонные и тау-нейтрино) в другие.

Доктор Эредитато и его коллеги отправляют из ЦЕРН в подземную лабораторию в Италии пучок нейтрино лишь одного типа – мюонного.

Их цель – выяснить, сколько из посланных частиц прибывает в лабораторию Гран-Сассо уже в виде тау-нейтрино.

В ходе экспериментов исследователи заметили, что частицы проходили расстояние в 732 км чуть-чуть быстрее, чем свет. Если говорить точно, разница составила одну шестидесятимиллиардную долю секунды.

Физики измерили подобную скорость путешествия нейтрино около 15 тысяч раз. Подобная статистика позволяет говорить о том, что речь идет о научном открытии.

Впрочем, суть такого открытия настолько невероятна и может произвести такой переполох не только в ученой среде, но и в понимании Вселенной в целом, что исследователи проявляют особую осторожность.

Они решили обнародовать свои исследования в интернете, чтобы их можно было подвергнуть тщательному анализу в мировом масштабе.

А в пятницу, 23 сентября, в ЦЕРН пройдет семинар, где будут обсуждены полученные результаты.

Если ученые правы, частицы могут путешествовать во времени

Подпись к фото,

Профессор физики Рубен Саакян утверждает, что если данные эксперимента будут подтверждены, то путешествия во времени могут стать реальностью.

Физики исследовательского центра Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в ходе проведения эксперимента выяснили, что субатомные частицы могут двигаться со скоростью, превышающей скорость света.

Пучок нейтрино, направленный из ЦЕРН в подземную лабораторию Гран-Сассо в Италии на расстояние в 732 км, прибыл на место назначения, как сообщается, на несколько миллиардных долей секунды раньше, чем если бы передвигался со скоростью света.

Если данные эксперимента будут подтверждены, то будет опровергнута теория относительности Эйнштейна, согласно которой ничто не может двигаться быстрее скорости света.

По данным ученых, пучки нейтрино обогнали ее на 60 наносекунд, что противоречит постулату, что элементарные частицы не могут двигаться быстрее скорость света.

Русская служба Би-би-си побеседовала о результатах эксперимента с Рубеном Саакяном, профессором физики Университетского колледжа Лондона.

Би-би-си: Вы работали в лаборатории Гран-Сассо, и, вероятно, хорошо знакомы с экспериментом «Опера».

Рубен Саакян: Я покинул лабораторию Гран-Сассо больше 10 лет назад, когда «Опера» только строилась. «Опера» – это эксперимент, который занимается поиском такого явления, как нейтринные осцилляций, то есть превращения одного типа нейтрино в другой.

Нейтрино – это фундаментальные частицы, так называемые кирпичики мироздания. У них есть ряд интересных свойств, в том числе превращение из одного типа в другой. «Опера» предназначена для того, чтобы изучать эту проблему.

Тот результат (данные, что нейтрино двигаются со скоростью, превышающей скорость света) был побочным продуктом эксперимента, который они делали.

Би-би-си: Убедительны ли представленные учеными результаты?

Р.С.: Опубликованные результаты выглядят убедительно. В экспериментальной науке существует численная мера доверия к результату, то есть ваше измерение должно превышать погрешность измерения по крайней мере в пять раз. А у них оно превышает в шесть раз.

С другой стороны, это сложное измерение, в нем много элементов, и на каждом этапе существует много способов сделать его неправильно. И поэтому нужно воспринимать его со здоровым скептицизмом. К чести авторов, они не интерпретируют результат, а просто констатируют данные, полученные в ходе эксперимента.

Би-би-си: Как отреагировало мировое научное сообщество на эти данные?

Р.С.: Мировое сообщество отреагировало со здоровым скептицизмом и даже консерватизмом. Ведь это серьезный эксперимент, а не популистское заявление.

Последствия, если будет доказанная истинность этих данных, слишком серьезны, чтобы их легко воспринимать.

Изменятся наши фундаментальные представления о мире. Теперь люди будут ждать дальнейших публикаций систематических ошибок эксперимента и, самое главное, данных независимых экспериментов.

Би-би-си: Каких например?

Р.С.: Существует американский эксперимент «Минус», который может это измерение подтвердить. Он очень похож на «Оперу». На ускорителе производится пучок нейтрино, потом посылается на 730 километров и измеряется в подземной лаборатории. Суть измерения проста: вы знаете время между вашим источником и вашим детектором, вы меряете время, за которое он пришел, и таким образом определяете скорость.

Дьявол в деталях. «Минус» уже четыре года назад произвел похожее измерение, но тогда у них та величина, которую они измерили, и погрешность были соизмеримы друг с другом. Их ключевая проблема заключалась в том, что у них не было точного расстояния.

730 километров между источником и детектором сложно измерить с абсолютной точностью, а «Опера» недавно сумела геодезическими методами измерить это расстояние вплоть до 20 сантиметров. «Минус» будет стараться сделать то же самое и тогда сможет проверить данные этого эксперимента.

Би-би-си: Если результат эксперимента подтвердится, как это повлияет на традиционные представления о мире?

Р.С.: Если это подтвердится, то результат будет серьезный. Сейчас существуют две теории, которые объясняют с научной точки зрения весь мир, который нас окружает: квантовая теория микромира и теория относительности Эйнштейна.

Результат эксперимента (нейтрино двигаются со скоростью, превышающей скорость света) напрямую противоречат теории относительности Эйнштейна, которая утверждает, что в любой точке отсчета скорость света постоянна и ничто не может обогнать скорость света.

Существует огромное количество головокружительных последствий, в частности, возможность путешествия во времени (для частиц).

ученым удалось превысить скорость света :: Общество :: РБК

Результаты экспериментов европейских ученых поставили их самих же в тупик. Не исключено, что существуют элементарные частицы, которые двигаются быстрее скорости света, передает Би-би-си.

В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) получили результат, который привел физиков в замешательство. Ученые посылали пучок нейтрино (один из видов элементарных частиц) из научного комплекса в подземную лабораторию, которая расположена в Италии в районе горы Гран-Сассо. Расстояние между этими объектами составляет 732 км.

Частица прибывала в пункт назначения на несколько миллиардных долей секунды раньше, чем если бы передвигалась со скоростью света. Физики произвели 15 тыс. измерений скорости движения этих частиц, прежде чем обнародовать свое исследование.

Сами ученые пока осторожно отзываются о возможном сенсационном открытии и заявляют, что его предстоит изучить и перепроверить. Если результаты эксперимента подтвердятся, то вся физика, построенная на теории относительности Альберта Эйнштейна, окажется под вопросом: по современным представлениям, скорость света является предельной во Вселенной.

СМОТРЕТЬ ФОТО >>>

Как бы смотрелся велосипед, едущий со скоростью света

Физики – удивительные люди. Они интересуются настолько невероятными и сложными вещами и проблемами, что остаётся только развести руками и обескураженно улыбнуться. Недавно учёные провели ряд сложных работ – расчётов и моделирований – чтобы разобраться… как выглядел бы для наших глаз велосипед, едущий со скоростью света.

Существует очень сложный для понимания гипотетический визуальный эффект – Лоренцево сокращение, являющееся следствием теории относительности Эйнштейна. Суть его в том, что если бы могли оказаться в некоем волшебном мире, где мимо нас проносились бы предметы со скоростью, близкой к скорости света, а наше сознание умудрялось бы успевать их воспринимать – то эти предметы казались бы нам существенно короче, чем они есть на самом деле.

Эван Крайер-Дженкинс и Пол Стивенсон из Университета Суррея в Гилфорде (Великобритания) решили изобразить, каким бы нам увиделся велосипед, пронёсшийся мимо нас с такой невозможной суперскоростью.

Оказалось, что визуальный эффект сравним с двухмерным изображением велосипедиста на вертикальном цилиндре, прокручивающимся слева направо. Переднее колесо вышло бы гротескно расплющенным, а заднее колесо – наоборот, карикатурно растянутым, поскольку отстаёт от переднего. Это объясняется тем, что фотонам нужно некоторое микровремя, чтобы «покинуть» велосипед и долететь до наблюдателя, а человеческим глазам и мозгу – ещё некоторое микровремя, чтобы воспринять их и достроить в сознании картину происходящего. В повседневной реальности время на это есть, а в данном мысленном эксперименте неизбежно возникнет вот такая иллюзия.

Кроме того, Лоренцево сокращение объясняется и вовсе немыслимой заумью – четырёхмерной природой нашего пространства, когда каждое тело при движении по прямой изменяет, одновременно с этим, свою мировую линию во времени, отчего на высоких скоростях искажается для наблюдателя. Не пытайтесь это понять, мы сами не понимаем 🙂

В чём учёные точно не сомневаются, так это в том, что подобное визуальное впечатление, буде возможно его получить, вызвало бы у самого здорового и крепкого человека острейший приступ морской болезни, тошноту и потерю сознания.

NASA представила визуализацию путешествия со скоростью, близкой к скорости света (видео) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии


Огромные расстояния между объектами во Вселенной требую передвижения со скоростями, существенно превышающими скорость света. В научной фантастике это достигается при помощи «сворачивания пространства», сверхсветовых прыжков или варп-двигателей. Однако в реальном мире все обстоит гораздо серьезней и современные изобретатели ограничены законами физики, утверждающими, что движение со скоростями выше скорости света невозможно.

Однако даже путешествие на скоростях, близких к скорости света, является серьезным испытанием и порождает многие проблемы. Поэтому, задолго до даже теоретического осмысления задачи строительства космических объектов движущихся с околосветовой скоростью, ученые NASA создали информационный мультфильм, рассказывающий про сверхскоростные путешествия.

В видео, озаглавленном «Руководство NASA по путешествиям с околосветовой скоростью» предполагается, что межзвездный путешественник (который, представлен как инопланетное существо) построил космический корабль, способный путешествовать на 90% скорости света (0,9 c). Видео представлено как информационное видео для межзвездного путешественника.


Не останавливаясь на технической стороне создания такого корабля, в видео представлено решение серьезных проблем, связанных с путешествиями по релятивистской Вселенной. К ним относятся замедление времени, необходимость защиты в межзвездной среде и время, которое потребуется, чтобы добраться даже до ближайших пунктов назначения, таких как ближайшая звезда (Проксима Центавра), ближайшая галактика (Андромеда) или самая далекая (GN- z11).

Некоторое представление о путешествии со сверхвысокими скоростями можно будет получить после реализации проекта Breakthrough Starshot, в ходе которого к Альфа Центавра будет отправлен малый зонд с солнечным парусом, использующим энергию Солнца и лазерной сверхмощной установки с Земли. Аппарат достигнет скорости 0,2 с (20% от скорости света) и полет продлится около 20 лет.

При реализации Breakthrough Starshot земляне смогут получить ответы на многие вопросы, такие как создание защиты от космического мусора и микрометеоритов, которые на таких скоростях несут угрозу самому существованию космического корабля. Также будет исследована проблема связи, оптимизирован процесс создания солнечного паруса и выбора его формы. Кроме того будут рассмотрены проблемы торможения и возможность маневрирования на таких скоростях

Встречная скорость света — Вопросы на TJ

Исходя из теории относительности Энштейна — невозможно превысить скорость света. Но ведь всё относительно.
Когда фотоны от двух звёзд движутся на встречу друг другу со скоростью света, то их относительная скорость становится 2х от световой.

Кто в теме, объясните на пальцах как это происходит.

1306 просмотров

{ «author_name»: «Твоего деда дед», «author_type»: «self», «tags»: [], «comments»: 152, «likes»: 2, «favorites»: 6, «is_advertisement»: false, «subsite_label»: «ask», «id»: 173047, «is_wide»: true, «is_ugc»: true, «date»: «Wed, 27 May 2020 19:33:17 +0300», «is_special»: false }

{«id»:103569,»url»:»https:\/\/tjournal. ru\/u\/103569-tvoego-deda-ded»,»name»:»\u0422\u0432\u043e\u0435\u0433\u043e \u0434\u0435\u0434\u0430 \u0434\u0435\u0434″,»avatar»:»2d4e97e7-3ff1-1aa9-0e0d-384aaf49bdfe»,»karma»:11408,»description»:»»,»isMe»:false,»isPlus»:false,»isVerified»:false,»isSubscribed»:false,»isNotificationsEnabled»:false,»isShowMessengerButton»:false}

{«url»:»https:\/\/booster.osnova.io\/a\/relevant?site=tj»,»place»:»entry»,»site»:»tj»,»settings»:{«modes»:{«externalLink»:{«buttonLabels»:[«\u0423\u0437\u043d\u0430\u0442\u044c»,»\u0427\u0438\u0442\u0430\u0442\u044c»,»\u041d\u0430\u0447\u0430\u0442\u044c»,»\u0417\u0430\u043a\u0430\u0437\u0430\u0442\u044c»,»\u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c»,»\u041f\u043e\u043b\u0443\u0447\u0438\u0442\u044c»,»\u0421\u043a\u0430\u0447\u0430\u0442\u044c»,»\u041f\u0435\u0440\u0435\u0439\u0442\u0438″]}},»deviceList»:{«desktop»:»\u0414\u0435\u0441\u043a\u0442\u043e\u043f»,»smartphone»:»\u0421\u043c\u0430\u0440\u0442\u0444\u043e\u043d\u044b»,»tablet»:»\u041f\u043b\u0430\u043d\u0448\u0435\u0442\u044b»}},»isModerator»:false}

Еженедельная рассылка

Одно письмо с лучшим за неделю

Проверьте почту

Отправили письмо для подтверждения

Скорость света в вакууме перестала быть рекордом

Показана возможность прохождения звука в среде со скоростью, на пять порядков превышающей обычную и существенно превосходящей скорость света в вакууме. Сотрудник университета Миссисипи Джоэль Мобли (Joel Mobley) показал, что звуковые волны в воде могут двигаться со скоростью, существенно превышающей не просто скорость света в этой среде, но и скорость света в вакууме. Для этого в воду необходимо добавить большое количество пластиковых шариков-бусинок.

Согласно текущим физическим представлениям, распространение звуковых волн в дисперсной среде описывается двумя скоростями – групповой и фазовой. Последняя из них в воде составляет около 1,5 км/с.

Как сообщает PhysicsWeb, д-р Мобли показал, что групповая скорость высокочастотного ультразвукового импульса может быть увеличена сразу на пять порядков, если направлять ее сквозь камеру, содержащую 8 мл воды и 400 тыс. пластиковых микросфер в ней. Рост скорости на пять порядков означает, что групповая скорость может превысить скорость света в вакууме. Сферы диаметром около 0,1 мм займут около 5% объема наполненной водой камеры.

Рост скорости вызван дисперсией, вследствие которой различные длины волн движутся с различными фазовыми скоростями. При прохождении импульса сквозь среду с аномально высокой дисперсией, волны различной длины начинают двигаться с существенно различными скоростями. Это приводит к изменению формы импульса, в результате чего оказывается, что сам импульс звука в воде начинает двигаться быстрее, чем свет в вакууме. Правда, за все приходится платить – дисперсия очень сильно ослабляет сам импульс.

«Уже давно считалось, что достижение подобных скоростей звуковыми волнами возможно, – считает сам д-р Мобли. – Моя работа показала, что создать условия для этого можно в специфической, но очень простой среде, в отсутствие каких-либо экстремальных условий».

Д-р Мобли планирует поставить эксперименты, в которых удастся наблюдать движение звука со сверхсветовой скоростью на практике, в национальном центре физической акустики в Миссисипи. Основной проблемой в его постановке является увеличение отношения сигнал-шум до значений, при которых возможно детектирование самого импульса, крайне ослабленного дисперсией.

Постановка вопроса о возможности достижения скоростей, превышающих скорость света в вакууме, отражает современное положение дел в науке, где все больше фундаментальных представлений господствующих на сегодняшний день теорий подвергается коренному пересмотру. Так, результаты последних астрономических наблюдений вынудили ученых вновь поставить вопрос о том, что физические константы меняются со временем, а также заставили подвергнуть коренному пересмотру современную космологическую теорию. Помимо фундаментальной науки, исследования акустических процессов имеют огромное прикладное значение. Так, последние результаты группы Талейархана показали, что акустические волны в жидкости способны разогревать вещество в микропузырьках до столь высоких температур, что становится возможным осуществление реакции термоядерного синтеза.



Как быстро движется свет? | Скорость света

Скорость света в вакууме составляет 186 282 мили в секунду (299 792 километра в секунду), и теоретически ничто не может двигаться быстрее света. В милях в час скорость света очень большая: около 670 616 629 миль в час. Если бы вы могли путешествовать со скоростью света, вы могли бы облететь Землю 7,5 раз за одну секунду.

Ранние ученые, неспособные воспринимать движение света, думали, что он должен перемещаться мгновенно. Однако со временем измерения движения этих волнообразных частиц становились все более точными.Благодаря работе Альберта Эйнштейна и других мы теперь понимаем скорость света как теоретический предел: считается, что скорость света — константа, называемая «с», недостижима для чего-либо, обладающего массой, по причинам, объясненным ниже. Это не мешает писателям-фантастам и даже некоторым очень серьезным ученым придумывать альтернативные теории, которые позволили бы совершать ужасно быстрые путешествия по Вселенной.

Скорость света: история теории

Первый известный дискурс о скорости света исходит от древнегреческого философа Аристотеля, который написал свое несогласие с другим греческим ученым, Эмпедоклом.Эмпедокл утверждал, что, поскольку свет движется, ему нужно время, чтобы путешествовать. Аристотель, считавший, что свет распространяется мгновенно, не соглашался.

В 1667 году итальянский астроном Галилео Галилей стоял на холмах менее чем в миле друг от друга с двумя людьми, каждый из которых держал экранированный фонарь. Один раскрыл свой фонарь; когда второй увидел вспышку, он тоже открыл свою. Наблюдая, сколько времени требуется, чтобы свет увидел первый держатель фонаря (и вычитая время реакции), он подумал, что может вычислить скорость света.К сожалению, экспериментальное расстояние Галилея менее мили было слишком мало, чтобы увидеть разницу, поэтому он смог определить только то, что свет распространялся как минимум в 10 раз быстрее звука.

В 1670-х датский астроном Оле Ремер использовал затмения спутника Юпитера Ио в качестве хронометра скорости света, когда он сделал первое реальное измерение скорости. В течение нескольких месяцев, пока Ио проходила за гигантской газовой планетой, Ремер обнаружил, что затмения произошли позже, чем предполагали расчеты, хотя в течение нескольких месяцев они приблизились к предсказаниям.Он определил, что свету нужно время, чтобы добраться от Ио до Земли. Затмения больше всего отставали, когда Юпитер и Земля находились дальше всего друг от друга, и были по расписанию, поскольку они были ближе.

По данным НАСА, «это дало Ремеру убедительные доказательства того, что свет распространяется в космосе с определенной скоростью».

Он пришел к выводу, что свету требуется от 10 до 11 минут, чтобы пройти от Солнца до Земли, что является завышенной оценкой, поскольку на самом деле это занимает восемь минут 19 секунд. Но, наконец, у ученых появилась цифра, с которой можно было поработать — его расчет показал скорость 125 000 миль в секунду (200 000 км / с).

В 1728 году английский физик Джеймс Брэдли основал свои вычисления на изменении видимого положения звезд из-за того, что Земля совершает обход вокруг Солнца. Он оценил скорость света в 185 000 миль в секунду (301 000 км / с) с точностью до 1 процента.

Две попытки в середине 1800-х вернули проблему на Землю. Французский физик Ипполит Физо направил луч света на быстро вращающееся зубчатое колесо с зеркалом, установленным на расстоянии 5 миль, чтобы отразить его обратно к источнику.Варьируя скорость колеса, Физо мог рассчитать, сколько времени потребовалось свету, чтобы выйти из отверстия, к соседнему зеркалу и обратно через зазор. Другой французский физик Леон Фуко использовал вращающееся зеркало, а не колесо. Каждый из двух независимых методов соответствовал скорости света, измеренной сегодня, примерно на 1000 миль в секунду.

Прусский Альберт Михельсон, выросший в Соединенных Штатах, попытался повторить метод Фуко в 1879 году, но использовал большее расстояние, а также исключительно высококачественные зеркала и линзы. Его результат в 186 355 миль в секунду (299 910 км / с) был принят как самое точное измерение скорости света за 40 лет, когда Майкельсон повторно измерил его.

Интересное примечание к эксперименту Майкельсона заключалось в том, что он пытался обнаружить среду, через которую проходит свет, называемую светоносным эфиром. Вместо этого его эксперимент показал, что эфира не существует.

«Эксперимент — и работа Майкельсона — были настолько революционными, что он стал единственным человеком в истории, получившим Нобелевскую премию за очень точное невыявление чего-либо», — написал астрофизик Итан Сигал в научном блоге Forbes. Начинается с ура.«Сам эксперимент, возможно, закончился полным провалом, но то, что мы извлекли из него, было большим благом для человечества и нашего понимания Вселенной, чем любой успех!»

Эйнштейн и специальная теория относительности

В 1905 году Альберт Эйнштейн написал свою первую статью по специальной теории относительности. В нем он установил, что свет распространяется с одинаковой скоростью независимо от того, как быстро движется наблюдатель. Даже при самых точных измерениях скорость света для наблюдателя, неподвижно стоящего на поверхности Земли, остается такой же, как и для человека, движущегося в сверхзвуковой струе над ее поверхностью.Точно так же, хотя Земля вращается вокруг Солнца, которое само движется вокруг Млечного Пути, который представляет собой галактику, путешествующую в космосе, измеренная скорость света, исходящего от нашего Солнца, будет одинаковой независимо от того, находится ли человек внутри или за пределами галактики. рассчитать это. Эйнштейн подсчитал, что скорость света не зависит от времени и места.

Хотя скорость света часто называют пределом скорости Вселенной, на самом деле Вселенная расширяется еще быстрее. По словам астрофизика Пола Саттера, Вселенная расширяется со скоростью примерно 68 километров в секунду на мегапарсек, где мегапарсек равен 3.26 миллионов световых лет (подробнее об этом позже). Таким образом, кажется, что галактика на расстоянии 1 мегапарсека удаляется от Млечного Пути со скоростью 68 км / с, а галактика на расстоянии двух мегапарсеков удаляется со скоростью 136 км / с и так далее.

«В какой-то момент на каком-то непристойном расстоянии скорость переваливает за чашу весов и превышает скорость света, все из-за естественного, регулярного расширения пространства», — писал Саттер.

Далее он объяснил, что, в то время как специальная теория относительности обеспечивает абсолютный предел скорости, общая теория относительности допускает более широкие расстояния.

«Галактика на дальнем краю Вселенной? Это область общей теории относительности, а общая теория относительности говорит: кого это волнует! Эта галактика может иметь любую скорость, какую только пожелает, пока она находится очень далеко, а не рядом. к твоему лицу », — написал он.

«Специальная теория относительности не заботится о скорости — сверхсветовой или иной — далекой галактики. И вам тоже».

Что такое световой год?

Расстояние, которое свет проходит за год, называется световым годом.Световой год — это мера времени и расстояния. Это не так сложно понять, как кажется. Подумайте об этом так: свет проходит от Луны к нашим глазам примерно за 1 секунду, что означает, что Луна находится на расстоянии примерно 1 световой секунды. Солнечному свету требуется около 8 минут, чтобы достичь наших глаз, поэтому солнце находится на расстоянии около 8 световых минут. Свету ближайшей звездной системы, Альфа Центавра, требуется примерно 4,3 года, чтобы добраться сюда, так что эта звездная система, как говорят, находится на расстоянии 4,3 световых года от нас.

«Чтобы получить представление о размере светового года, возьмите окружность Земли (24 900 миль), расположите ее по прямой линии, умножьте длину этой линии на 7.5 (соответствующее расстояние — одна световая секунда), затем поместите 31,6 миллиона аналогичных линий встык, — пишет исследовательский центр NASA Glenn Research на своем веб-сайте. — В результате расстояние составляет почти 6 триллионов (6 000 000 000 000) миль! »

Звезд и другие объекты за пределами нашей Солнечной системы находятся на расстоянии от нескольких световых лет до нескольких миллиардов световых лет от нас. Таким образом, когда астрономы изучают объекты, которые находятся на расстоянии светового года или более, они видят их существующими в то время, когда свет оставили его, не таким, как если бы они стояли сегодня у его поверхности.В этом смысле все, что мы видим в далекой вселенной, буквально является историей.

Этот принцип позволяет астрономам увидеть, как выглядела Вселенная после Большого взрыва, который произошел около 13,8 миллиарда лет назад. Исследуя объекты, которые находятся, скажем, на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нас, мы видим их такими, какими они выглядели 10 миллиардов лет назад, относительно вскоре после возникновения Вселенной, а не такими, какими они выглядят сегодня.

Действительно ли скорость света постоянна?

Свет распространяется волнами и, как и звук, может замедляться в зависимости от того, через что он проходит.Ничто не может превзойти свет в вакууме. Однако, если область содержит какое-либо вещество, даже пыль, свет может искривляться при контакте с частицами, что приводит к снижению скорости.

Свет, проходящий через атмосферу Земли, движется почти так же быстро, как свет в вакууме, в то время как свет, проходящий через алмаз, замедляется менее чем вдвое. Тем не менее, он едет через жемчужину со скоростью более 277 миллионов миль в час (почти 124000 км / с) — скорость, над которой нельзя смеяться.

Можем ли мы путешествовать быстрее света?

Научная фантастика любит рассуждать об этом, потому что «скорость деформации», как широко известно, путешествие со скоростью, превышающей скорость света, позволила бы нам перемещаться между звездами во временных рамках, которые иначе были бы невозможны.И хотя это не было доказано невозможным, практичность путешествия со скоростью, превышающей скорость света, делает эту идею довольно надуманной.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, когда объект движется быстрее, его масса увеличивается, а длина сокращается. Со скоростью света такой объект имеет бесконечную массу, а его длина равна 0 — это невозможно. Таким образом, согласно теории, ни один объект не может достичь скорости света.

Это не мешает теоретикам предлагать творческие и конкурирующие теории.Некоторые говорят, что идея варповой скорости вполне возможна, и, возможно, в будущих поколениях люди будут прыгать между звездами так же, как мы путешествуем между городами сегодня. Одно предложение касалось космического корабля, который мог бы складывать вокруг себя пространственно-временной пузырь, чтобы превысить скорость света. В теории звучит здорово.

«Если бы капитан Кирк был вынужден двигаться со скоростью наших самых быстрых ракет, ему потребовалось бы сто тысяч лет, чтобы добраться до следующей звездной системы», — сказал Сет Шостак, астроном из «Поиска внеземного разума» (SETI). ) Институт в Маунтин-Вью, Калифорния., в интервью 2010 года сайту-партнёру Space.com LiveScience. «Так что научная фантастика давно постулировала способ преодолеть скорость светового барьера, чтобы история могла развиваться немного быстрее».

Дополнительные ресурсы

Следуйте за Нолой Тейлор Редд на @NolaTRedd, Facebook или Google+. Следуйте за нами в @Spacedotcom, Facebook или Google+.

У Вселенной есть ограничение скорости, и это не скорость света

НАСА / Государственный университет Сономы / Аврора Симоннет

Когда дело доходит до ограничения скорости, главным ограничением, устанавливаемым законами физики, является скорость света. Как впервые понял Альберт Эйнштейн, каждый, кто смотрит на луч света, видит, что он движется с одинаковой скоростью, независимо от того, движется он к вам или от вас. Независимо от того, как быстро вы путешествуете или в каком направлении, весь свет всегда движется с одной и той же скоростью, и это всегда верно для всех наблюдателей. Более того, все, что сделано из материи, может приближаться только к скорости света, но никогда не достигать ее. Если у вас нет массы, вы должны двигаться со скоростью света; если у вас есть масса, вы никогда не сможете ее достичь.

Но практически в нашей Вселенной существует еще более строгий предел скорости материи, и он ниже скорости света. Вот научная история о реальном ограничении космической скорости.

pixabay пользователь Melmak

Когда ученые говорят о скорости света — 299 792 458 м / с — мы неявно подразумеваем «скорость света в вакууме». Только при отсутствии частиц, полей или среды, через которую мы можем перемещаться, мы можем достичь этой конечной космической скорости. Но даже при этом только действительно безмассовые частицы и волны могут достичь такой скорости.Сюда входят фотоны, глюоны и гравитационные волны, но ничего больше, о чем мы знаем.

Кварки, лептоны, нейтрино и даже предполагаемая темная материя обладают массой как свойством, присущим им. Объекты, состоящие из этих частиц, такие как протоны, атомы и люди, тоже имеют массу. В результате они могут приблизиться к скорости света в вакууме, но никогда не достичь ее. Независимо от того, сколько энергии вы вложите в них, скорость света даже в вакууме навсегда останется недостижимой.

Jedimentat44 / flickr

Но на практике идеального вакуума не существует. Даже в самой глубокой бездне межгалактического пространства есть три вещи, от которых вы абсолютно не можете избавиться.

  1. WHIM: теплая-горячая межгалактическая среда. Эта тонкая, разреженная плазма — остатки космической паутины. В то время как материя объединяется в звезды, галактики и более крупные группы, часть этой материи остается в огромных пустотах Вселенной. Звездный свет ионизирует его, создавая плазму, которая может составлять около 50% всего нормального вещества во Вселенной.
  2. CMB: космический микроволновый фон. Этот остаток фотонов возник в результате Большого взрыва, когда он был при чрезвычайно высоких энергиях.Даже сегодня, при температуре всего на 2,7 градуса выше абсолютного нуля, на кубический сантиметр пространства приходится более 400 фотонов реликтового излучения.
  3. CNB: фон космических нейтрино. Большой взрыв, помимо фотонов, создает ванну из нейтрино. Превышая количество протонов, возможно, на миллиард к одному, многие из этих теперь медленно движущихся частиц падают в галактики и скопления, но многие остаются и в межгалактическом пространстве.
НАСА / ЕКА / SSC / CXC / STScI

Любая частица, путешествующая по Вселенной, встретит частицы из WHIM, нейтрино из CNB и фотоны из CMB. Несмотря на то, что они имеют самую низкую энергию, фотоны реликтового излучения являются наиболее многочисленными и равномерно распределенными частицами из всех.Независимо от того, как вы генерируете или сколько энергии у вас есть, на самом деле невозможно избежать взаимодействия с этим излучением, которому 13,8 миллиардов лет.

Когда мы думаем о частицах с самой высокой энергией во Вселенной, то есть о частицах, которые будут двигаться быстрее всего, мы полностью ожидаем, что они будут генерироваться в самых экстремальных условиях, которые может предложить Вселенная. Это означает, что мы думаем, что найдем их там, где энергии самые высокие, а поля самые сильные: поблизости от коллапсирующих объектов, таких как нейтронные звезды и черные дыры.

IceCube / НАСА

Нейтронные звезды и черная дыра — это то место, где вы можете найти не только самые сильные гравитационные поля во Вселенной, но и — теоретически — самые сильные электромагнитные поля. Чрезвычайно сильные поля генерируются заряженными частицами на поверхности нейтронной звезды или в аккреционном диске вокруг черной дыры, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света.Движущиеся заряженные частицы создают магнитные поля, и когда частицы движутся через эти поля, они ускоряются.

Это ускорение вызывает не только излучение света множества длин волн, от рентгеновских лучей до радиоволн, но также и самые быстрые частицы с самой высокой энергией, которые когда-либо видели: космические лучи.

DESY, Лаборатория научных коммуникаций

В то время как Большой адронный коллайдер ускоряет частицы здесь, на Земле, до максимальной скорости 299 792 455 м / с, или 99,999999% скорости света, космические лучи могут преодолеть этот барьер. Космические лучи с самой высокой энергией имеют примерно в 36 миллионов раз больше энергии, чем самые быстрые протоны, когда-либо созданные на Большом адронном коллайдере.Если предположить, что эти космические лучи также состоят из протонов, получаем скорость 299 792 457,99999999999992 м / с, что очень близко к скорости света в вакууме, но все же ниже ее.

Есть очень веская причина, по которой, когда мы их получаем, эти космические лучи не более энергичны, чем эти.

Сотрудничество ESA / Planck

Проблема в том, что космос — это не вакуум. В частности, фотоны реликтового излучения будут сталкиваться и взаимодействовать с этими частицами, когда они путешествуют по Вселенной. Независимо от того, насколько высока энергия созданной вами частицы, она должна пройти через радиационную ванну, оставшуюся после Большого взрыва, чтобы достичь вас.

Несмотря на то, что это излучение невероятно холодное, при средней температуре около 2,725 Кельвина средней энергией каждого фотона нельзя пренебречь; это около 0,00023 электрон-вольт. Несмотря на то, что это крошечное число, падающие на него космические лучи могут быть невероятно энергичными. Каждый раз, когда заряженная частица высокой энергии взаимодействует с фотоном, у нее появляется та же возможность, что и у всех взаимодействующих частиц: если это энергетически разрешено, E = mc 2 , то есть шанс, что она может создать новую частицу!

Э. Сигель / За пределами Галактики

Если вы когда-нибудь создадите частицу с энергией, превышающей 5 × 10 19 эВ, они смогут пройти всего несколько миллионов световых лет — максимум — до того, как один из этих фотонов, оставшихся после Большого взрыва, взаимодействует с ней. Когда это взаимодействие происходит, энергии будет достаточно, чтобы произвести нейтральный пион, который крадет энергию у исходного космического луча.

Чем более энергична ваша частица, тем выше вероятность того, что вы будете производить пионы, что вы продолжите делать до тех пор, пока не упадете ниже теоретического предела космической энергии, известного как GZK-обрезание.(Названо в честь трех физиков: Грейзена, Зацепина и Кузьмина.) Еще больше тормозящего (тормозного) излучения возникает при взаимодействии с любыми частицами в межзвездной / межгалактической среде. Ему подвержены даже частицы с более низкой энергией, которые излучают энергию толпами по мере образования электронно-позитронных пар (и других частиц).

Сотрудничество с ASPERA / AStroParticle ERAnet

Мы считаем, что каждая заряженная частица в космосе — каждый космический луч, каждый протон, каждое ядро ​​атома — должна ограничиваться этой скоростью. Не только скорость света, но и немного ниже, благодаря свету, оставшемуся после Большого взрыва, и частицам в межгалактической среде. Если мы видим что-то с более высокой энергией, это либо означает:

  1. частицы при высоких энергиях могут играть по другим правилам, чем те, которые, как мы сейчас думаем, действуют,
  2. они производятся гораздо ближе, чем мы думаем: в пределах нашей локальной группы или Млечного пути, а не в этих далеких внегалактических черных дырах,
  3. или это вовсе не протоны, а составные ядра.

Те немногие частицы, которые мы видели, которые преодолевают барьер GZK, действительно превышают 5 × 10 19 эВ с точки зрения энергии, но не превышают 3 × 10 21 эВ, что было бы соответствующей энергией. значение для ядра железа. Поскольку было подтверждено, что многие из космических лучей самых высоких энергий являются тяжелыми ядрами, а не отдельными протонами, это является наиболее вероятным объяснением космических лучей экстремальных сверхвысоких энергий.

Hillas 2006 / Гамбургский университет

Существует ограничение скорости частиц, движущихся во Вселенной, и это не скорость света. Напротив, это значение немного ниже, что диктуется количеством энергии в оставшемся свечении от Большого взрыва. По мере того как Вселенная продолжает расширяться и остывать, этот предел скорости будет медленно повышаться в космических масштабах времени, приближаясь к скорости света.Но помните, путешествуя по Вселенной, если вы двигаетесь слишком быстро, даже радиация, оставшаяся после Большого взрыва, может поджарить вас. Пока вы сделаны из материи, существует предел космической скорости, который вы просто не можете преодолеть.

BBC — Земля — ​​Настоящие причины, по которым ничто не может двигаться быстрее света

Это был сентябрь 2011 года, и физик Антонио Эредитато только что потряс мир.

Сделанное им объявление обещало перевернуть наше понимание Вселенной.Если данные, собранные 160 учеными, работающими над проектом OPERA, были правильными, то наблюдалось немыслимое.

Частицы — в данном случае нейтрино — двигались быстрее света.

На этот раз ученые ошиблись.

Согласно теории относительности Эйнштейна, этого не могло быть. И последствия для демонстрации того, что это произошло, были огромны. Возможно, придется пересмотреть многие аспекты физики.

Хотя Эредитато сказал, что он и его команда «очень уверены» в своем результате, они не утверждали, что знали, что он был полностью точным.Фактически, они просили других ученых помочь им понять, что произошло.

В итоге оказалось, что результат OPERA был неверным. Проблема с синхронизацией была вызвана плохо подключенным кабелем, который должен был передавать точные сигналы со спутников GPS.

Произошла непредвиденная задержка сигнала. Как следствие, измерения того, сколько времени нейтрино потребовалось, чтобы пройти заданное расстояние, были отклонены примерно на 73 наносекунды, что создавало впечатление, что они пролетели быстрее, чем мог бы сделать свет.

Несмотря на месяцы тщательных проверок перед экспериментом и обильную перепроверку данных после этого, на этот раз ученые ошиблись. Эредитато подал в отставку, хотя многие отмечали, что подобные ошибки постоянно происходят в чрезвычайно сложном оборудовании ускорителей элементарных частиц.

Почему было так важно предположить — даже в качестве вероятности — что что-то движется быстрее света? И действительно ли мы уверены, что ничего не может?

Давайте сначала рассмотрим второй из этих вопросов.Скорость света в вакууме составляет 299 792,458 км / с — это всего лишь круглая цифра в 300 000 км / с. Это довольно круто. Солнце находится на расстоянии 150 миллионов километров от Земли, и свету требуется всего восемь минут и 20 секунд, чтобы пройти так далеко.

Ему нужно было использовать все большее количество дополнительной энергии, чтобы все меньше увеличивать скорость

Может ли какое-нибудь из наших творений соревноваться в гонке со светом? Один из самых быстрых когда-либо созданных искусственно созданных объектов, космический зонд New Horizons, прошел мимо Плутона и Харона в июле 2015 года. Он достиг скорости относительно Земли чуть более 16 км / с, что значительно ниже 300 000 км / с.

Однако мы заставили крошечные частицы перемещаться намного быстрее, чем это. В начале 1960-х Уильям Бертоцци из Массачусетского технологического института экспериментировал с ускорением электронов с все большими и большими скоростями.

Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, их можно толкать — или, скорее, отталкивать — путем приложения того же отрицательного заряда к материалу. Чем больше энергии приложено, тем быстрее будут ускоряться электроны.

Вы можете представить, что вам просто нужно увеличить прилагаемую энергию, чтобы достичь требуемой скорости 300 000 км / с, но оказывается, что электроны просто не могут двигаться так быстро. Эксперименты Бертоцци показали, что использование большего количества энергии не просто вызывает прямо пропорциональное увеличение скорости электронов.

По мере того, как объекты перемещаются все быстрее и быстрее, они становятся все тяжелее и тяжелее

Вместо этого ему нужно было использовать все большее количество дополнительной энергии, чтобы все меньше зависело от скорости движения электронов. Они приближались к скорости света, но так и не достигли ее.

Представьте, что вы путешествуете по направлению к двери в серии движений, в каждом из которых вы проходите ровно половину расстояния между вашим текущим положением и дверью. Строго говоря, вы никогда не доберетесь до двери, потому что после каждого вашего шага вам еще предстоит пройти некоторое расстояние. Именно с такими проблемами столкнулся Бертоцци со своими электронами.

Но свет состоит из частиц, называемых фотонами.Почему эти частицы могут двигаться со скоростью света, а такие частицы, как электроны, не могут?

«По мере того, как объекты движутся все быстрее и быстрее, они становятся все тяжелее и тяжелее — чем тяжелее они становятся, тем труднее добиться ускорения, поэтому вы никогда не достигнете скорости света», — говорит Роджер Рассул, физик из Университета Мельбурн, Австралия.

«На самом деле фотон не имеет массы», — говорит он. «Если бы у него была масса, он не мог бы двигаться со скоростью света».

По большей части справедливо будет сказать, что свет движется со скоростью 300 000 км / с

Фотоны — это нечто особенное.Мало того, что у них нет массы, что дает им свободу действий, когда дело доходит до бега в вакууме, например в космосе, им не нужно ускоряться. Естественная энергия, которой они обладают, путешествуя волнами, означает, что в момент их создания они уже набирают максимальную скорость.

На самом деле, в некотором смысле имеет смысл думать о свете как о энергии, а не как о потоке частиц, хотя, честно говоря, это — немного сбивает с толку — оба.

Тем не менее, иногда кажется, что свет движется медленнее, чем мы могли ожидать.Хотя интернет-специалисты любят говорить о коммуникациях, перемещающихся со «скоростью света» через оптические волокна, на самом деле свет проходит через стекло этих волокон примерно на 40% медленнее, чем через вакуум.

На самом деле фотоны все еще движутся со скоростью 300 000 км / с, но они сталкиваются с своего рода интерференцией, вызванной другими фотонами, высвобождаемыми из атомов стекла, когда проходит основная световая волна. Это непростая идея, но ее стоит отметить.

Точно так же специальные эксперименты с отдельными фотонами смогли замедлить их, изменив их форму.

Тем не менее, по большей части справедливо будет сказать, что свет распространяется со скоростью 300 000 км / с. Мы действительно не наблюдали и не создавали ничего, что могло бы происходить так быстро или даже быстрее. Есть несколько особых случаев, упомянутых ниже, но прежде давайте займемся другим вопросом. Почему так важно, чтобы это правило скорости света было таким строгим?

Даже несмотря на то, что расстояние увеличилось, теории Эйнштейна настаивают на том, что свет все еще движется с той же скоростью

Ответ, как это часто бывает в физике, лежит на человеке по имени Альберт Эйнштейн.Его специальная теория относительности исследует многие последствия этих универсальных ограничений скорости.

Одним из важных элементов теории является представление о том, что скорость света постоянна. Независимо от того, где вы находитесь и с какой скоростью вы путешествуете, свет всегда движется с одинаковой скоростью.

Но это создает некоторые концептуальные проблемы.

Представьте себе сияющий свет от факела до зеркала на потолке неподвижного космического корабля. Свет будет светить вверх, отражаться от зеркала и падать вниз, ударяясь о пол космического корабля.Допустим, пройденное расстояние составляет 10 метров.

А теперь представим, что космический корабль начинает двигаться с невероятной скоростью, многие тысячи километров в секунду.

Люди, путешествующие в быстро движущихся транспортных средствах, перемещаются во времени медленнее

Когда вы снова включите фонарик, кажется, что свет будет вести себя так же, как и раньше: он будет светить вверх, удариться в зеркало и отскочить назад, чтобы удариться об пол . Но для этого свет должен двигаться по диагонали, а не только по вертикали.Ведь зеркало теперь быстро движется вместе с космическим кораблем.

Следовательно, расстояние, которое проходит свет, увеличивается. Представим, что он увеличился в целом на 5 метров. Итого 15 метров вместо 10.

И все же, несмотря на то, что расстояние увеличилось, теории Эйнштейна настаивают на том, что свет все еще движется с той же скоростью. Поскольку скорость — это расстояние, разделенное на время, для того, чтобы скорость была такой же, но расстояние увеличивалось, время также должно увеличиваться.

Да, должно быть, само время растянулось.Звучит странно, но это доказано экспериментально.

Это явление известно как замедление времени. Это означает, что для людей, путешествующих в быстро движущихся транспортных средствах, время движется медленнее, чем для тех, кто находится в неподвижном состоянии.

Например, у астронавтов на Международной космической станции, которая движется со скоростью 7,66 км / с относительно Земли, время идет на 0,007 секунды медленнее, чем у людей на планете.

Мюоны генерируются с такой большой энергией, что движутся со скоростями, очень близкими к скорости света

Все становится интересно с частицами, такими как упомянутые выше электроны, которые могут двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Для этих частиц степень замедления времени может быть очень большой.

Стивен Колтхаммер, физик-экспериментатор из Оксфордского университета в Великобритании, приводит пример с частицами, называемыми мюонами.

Мюоны нестабильны: они быстро распадаются на более простые частицы. Фактически, настолько быстро, что большинство мюонов, покидающих Солнце, должно было распасться к тому времени, когда они достигли Земли. Но на самом деле мюоны прибывают на Землю с Солнца в большом количестве. Это было то, что ученым долгое время было трудно понять.

«Ответ на эту загадку состоит в том, что мюоны генерируются с такой большой энергией, что движутся со скоростями, очень близкими к скорости света», — говорит Колтхаммер. «Так что их чувство времени, если хотите, их внутренние часы на самом деле идут медленно».

Мюоны «оставались живыми» дольше, чем ожидалось относительно нас, благодаря реальному, естественному искривлению времени.

Когда объекты перемещаются быстро относительно других объектов, их длина также сокращается. Эти последствия, замедление времени и сокращение длины, являются примерами того, как пространство-время изменяется в зависимости от движения вещей, таких как вы, я или космический корабль, которые имеют массу.

Во Вселенной есть галактики, удаляющиеся друг от друга со скоростью, превышающей скорость света.

Важно отметить, что, как сказал Эйнштейн, на свет не действует такое же влияние, потому что он не имеет массы. Вот почему так важно, чтобы все эти принципы шли рука об руку. Если бы вещи могли двигаться быстрее света, они бы не подчинялись этим фундаментальным законам, которые описывают, как работает Вселенная.

Это резюмирует основные принципы. На этом этапе мы можем рассмотреть несколько исключений и предостережений.

Во-первых, хотя когда-либо не наблюдалось путешествий со скоростью, превышающей скорость света, это не означает, что теоретически невозможно нарушить это ограничение скорости в особых обстоятельствах.

Возьмем, к примеру, расширение самой Вселенной. Во Вселенной есть галактики, удаляющиеся друг от друга со скоростью, превышающей скорость света.

Есть еще один возможный способ, которым технически возможно путешествие со скоростью, превышающей скорость света.

Другая интересная ситуация касается частиц, которые, кажется, проявляют одни и те же свойства в одно и то же время, независимо от того, насколько далеко они друг от друга находятся.

Это называется «квантовая запутанность». По сути, фотон будет переключаться назад и вперед между двумя возможными состояниями случайным образом, но эти перевороты будут точно отражать переворот другого фотона в другом месте, если они запутаны.

Таким образом, два ученых, изучающие свой фотон, получат одинаковые результаты в одно и то же время, быстрее скорости света.

Однако в обоих этих примерах важно отметить, что никакая информация не распространяется между двумя объектами быстрее скорости света.Мы можем вычислить расширение Вселенной, но мы не можем наблюдать в ней объекты со скоростью быстрее света: они исчезли из поля зрения.

Что касается двух ученых со своими фотонами, хотя они могли достичь одного и того же результата одновременно, они не могли подтвердить этот факт друг с другом быстрее, чем свет может перемещаться между ними.

«Это избавляет нас от любых проблем, потому что, если вы можете посылать сигналы быстрее света, вы можете создавать причудливые парадоксы, при которых информация может каким-то образом перемещаться назад во времени», — говорит Колтхаммер.

Что, если бы вместо этого вы активно исказили пространство-время контролируемым образом?

Есть еще один возможный способ, которым технически возможно путешествие со скоростью, превышающей скорость света: разломы в самом пространстве-времени, которые позволяют путешественнику избежать правил обычного путешествия.

Джеральд Кливер из Бэйлорского университета в Техасе рассмотрел возможность того, что однажды мы сможем построить космический корабль, который будет быстрее скорости света. Один из способов сделать это — пройти через червоточину.Это петли в пространстве-времени, полностью согласующиеся с теориями Эйнштейна, которые могут позволить астронавту перепрыгивать из одного кусочка Вселенной в другой через аномалию в пространстве-времени, своего рода космический ярлык.

Объект, движущийся через червоточину, не превысил бы скорость света, но теоретически он мог бы достичь определенного места назначения быстрее света, если бы выбрал «нормальный» маршрут.

Но червоточины могут быть недоступны для космических путешествий. Что, если вместо этого вы активно искажаете пространство-время контролируемым образом, чтобы путешествовать со скоростью более 300 000 км / с относительно кого-то другого?

Кливер исследовал идею, известную как «двигатель Алькубьерре», предложенную физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году.По сути, он описывает ситуацию, в которой пространство-время сдавливается перед космическим кораблем, тянет его вперед, а пространство-время позади корабля расширяется, создавая толкающий эффект.

«Но тогда, — говорит Кливер, — есть вопросы, как это сделать и сколько энергии на это потребуется».

Путешествие быстрее света пока остается фантазией.

В 2008 году он и аспирант Ричард Обоуси рассчитали некоторые из задействованных энергий.

«Мы выяснили, что если предположить, что размер корабля составляет примерно 10 м x 10 м x 10 м — вы говорите о 1000 кубических метрах, — то количество энергии, которое потребуется для запуска процесса, должно быть порядка вся масса Юпитера.«

После этого необходимо было бы продолжать подавать энергию постоянно, чтобы гарантировать, что процесс не сработает. Никто не знает, как это вообще возможно, или как будет выглядеть технология для этого.

» Я не хочу, чтобы меня неверно процитировали столетия спустя из-за того, что я предсказал, что этого никогда не произойдет, — говорит Кливер, — но сейчас я не вижу решений ».

Таким образом, путешествие со скоростью быстрее света остается фантазией для на данный момент

Но, хотя это может показаться разочаровывающим, свет — это совсем не то. Фактически, большую часть этой статьи мы думали в терминах видимого света. Но на самом деле свет — это гораздо больше.

Все, от радиоволн до микроволн до видимого света, ультрафиолетового излучения, рентгеновских лучей и гамма-лучей, испускаемых распадающимися атомами, — все эти фантастические лучи сделаны из одного вещества: фотонов.

Разница в энергии, а значит, и в длине волны. Вместе эти лучи составляют электромагнитный спектр. Например, тот факт, что радиоволны движутся со скоростью света, чрезвычайно полезен для связи.

Пространство-время податливо, и это позволяет каждому испытать одни и те же законы физики

В своем исследовании Кольтхаммер создает схему, которая использует фотоны для передачи сигналов от одной части схемы к другой, поэтому он хорошо расположен чтобы прокомментировать пользу огромной скорости света.

«Идея о том, что мы, например, построили инфраструктуру Интернета, а даже до этого, радио, основанного на свете, безусловно, связана с легкостью, с которой мы можем его передавать», — отмечает он.

Он добавляет, что свет действует как коммуникационная сила для Вселенной. Когда электроны в мачте мобильного телефона колеблются, фотоны вылетают и заставляют другие электроны в вашем мобильном телефоне также колебаться. Именно этот процесс позволяет вам позвонить по телефону.

Колебание электронов на Солнце также испускает фотоны — с фантастической скоростью — которые, конечно же, производят свет, питающий жизнь на Земле.

Свет — это вещание Вселенной. Эта скорость — 299 792,458 км / с — остается неизменной.Между тем, пространство-время податливо, и это позволяет каждому испытать одни и те же законы физики, независимо от их положения или движения.

Кто вообще захочет путешествовать быстрее света? Шоу, которое он ставит, слишком хорошее, чтобы его пропустить.

Возможно ли путешествие со скоростью света для исследования космоса? — Сейчас же. Powered by Northrop Grumman

В человеческой ДНК есть что-то, что вызывает у нас желание исследовать. Изучив самые далекие уголки нашей родной планеты и наших ближайших соседей, мы, естественно, нацелены на космос.Но чтобы пойти дальше, нам, возможно, придется путешествовать со скоростью, близкой к скорости света (186 282 мили в секунду). Это вообще возможно?

Самая большая проблема? Другие звезды далеки. Действительно, очень далеко. Альфа Центавра, один из наших ближайших галактических соседей, все еще находится на расстоянии 4,35 световых лет от нас. Если «Вояджер-1», космический корабль, запущенный в 1977 году и теперь считающийся первым, когда-либо покинувшим Солнечную систему, направился к Альфе Центавра, путешествие заняло бы более 70 000 лет.

Как нам добраться?

Более вероятно, что беспилотный космический корабль сможет путешествовать со скоростью, близкой к скорости света, раньше людей.Ученые занимались этим на протяжении десятилетий — исследовательские усилия, такие как проект «Орион» в 1950-х и 1960-х годах, проект «Дедал» в 1970-х годах и проект Longshot в 1980-х годах, полагались на ядерное деление или синтез для движения гипотетического космического корабля. Все они были слишком дорогими, чтобы далеко пройти этап планирования, и многие люди беспокоились по поводу отправки ядерной боеголовки в космос. Другие исследователи предложили использовать энергию солнца или высокоинтенсивные лазеры для питания межзвездных кораблей.

Некоторые ученые предлагают поиграть с законами физики со стратегиями, когда-то относившимися к сфере научной фантастики. Одна из таких техник — искривление. Теория относительности Эйнштейна предполагает, что можно исказить пространство-время, чтобы оно сжималось перед космическим кораблем и расширялось за ним. «Возможно, опыт« Звездного пути »при нашей жизни — не такая уж отдаленная возможность», — сказал Gizmodo в 2012 году Гарольд «Сонни» Уайт, руководитель темы Advanced Propulsion Engineering Directorate NASA.И хотя физически невозможно путешествовать со скоростью, превышающей скорость света, подобная техника может заставить казаться возможными — фактически, в 10 раз больше скорости света по оценке Уайта, что позволяет космическому кораблю достичь Альфы Центавра всего за две недели. НАСА построило прототип такого корабля, но пока не ясно, насколько это возможно.

Другие исследователи изучали возможность появления кротовых нор, дыр в ткани пространства-времени, которые могли бы обеспечить межзвездным путешественникам связь или короткие пути к разрозненным частям Вселенной.Хотя возникли теории о червоточинах, их так и не обнаружили. Ученые думают, что это может быть потому, что они могут появляться и исчезать из-за причуды квантовой физики, или они могут быть слишком маленькими. Один исследователь, цитируемый в статье 2014 года, скептически относится к тому, что путешествие через червоточину когда-либо станет возможным.

Проблемы биологии

Даже если бы мы смогли создать корабль, который мог бы двигаться со скоростью, близкой к скорости света, или повозиться с законами физики, нам все равно потребовалось бы очень много времени, чтобы покинуть солнечную систему, чтобы достичь потенциально обитаемой экзопланеты, такой как те, что находятся в TRAPPIST -1, находящаяся на расстоянии 40 световых лет. Исследователи предложили поместить людей в состояние анабиоза, отправить замороженные эмбрионы в космос или послать своего рода самоподдерживающийся межзвездный ковчег, в котором потомки первоначальных колонизаторов — это те, которые в конечном итоге прибывают в другую солнечную систему (называемую « корабль поколения »). Ничего из этого пока невозможно реализовать с помощью современных технологий, но приостановленная анимация, по крайней мере, является активной областью исследований.

Ученые также не уверены, что люди могут выжить, путешествуя со скоростью, превышающей скорость света.В то время как некоторые утверждают, что люди, находящиеся на варп-скорости, не почувствуют ускорение, согласно одной статье из журнала Popular Science в 2013 году, другие говорят, что путешествие на варп-скорости будет ощущаться как попадание луча из Большого адронного коллайдера или просто огромное количество излучения убьет любых людей на борту. Люди, попадающие в червоточину, могут постигнуть аналогичную судьбу — сила тяжести может разорвать нас на части.

Вызов принят

В прошлом году знаменитый космолог Стивен Хокинг и инвестор Юрий Мильнер объявили конкурс под названием Breakthrough Starshot.Цель состоит в том, чтобы создать прототип крошечного космического корабля конструкции Хокинга, который может достичь Альфы Центавра за 20 лет. Приз составляет 100 миллионов долларов.

Отдельно НАСА скоро испытает свой космический корабль Orion. Конечно, цель этой миссии — отправить людей на Марс — гораздо более достижимая цель, учитывая, что мы уже отправили туда роботов. Но испытания заставят людей путешествовать быстрее, чем когда-либо прежде.

Трудно сказать, когда люди могут в конечном итоге покинуть Солнечную систему для исследования.Если Хокинг и Милнер добьются своего, мы сможем отправить сложных роботов на Альфа Центавра в течение одного поколения. Чтобы добраться туда людей, скорее всего, потребуется немного больше времени. Но мы и раньше преодолевали технологические препятствия на пути к скорости. Когда-то считалось невозможным путешествовать быстрее скорости звука, но теперь это делается регулярно. Мы умеем раздвигать границы; если мы нацелены на что-то, мы не остановимся, пока не достигнем этого.

машин времени | AMNH

Шесть часов в разделе «Время» выставки
AMNH; Фото-студия

Который час? Это зависит от того, как быстро вы путешествуете.

Благодаря Эйнштейну мы знаем, что чем быстрее ты летишь, тем медленнее проходит время, поэтому очень быстрый космический корабль — это машина времени в будущее. Пять лет на корабле, движущемся со скоростью 99 процентов от скорости света (2,5 года назад и 2,5 года назад), соответствуют примерно 36 годам на Земле. Когда космический корабль вернется на Землю, люди на борту вернутся на 31 год в своем будущем, но они будут всего на пять лет старше, чем в момент отбытия. В самом деле, сам Эйнштейн мог бы быть жив сегодня! Если бы он мог прыгнуть на борт космического корабля, летящего со скоростью 99 процентов скорости света в 1879 году — году его рождения, — ему было бы всего 17 лет, когда он вернулся на Землю сегодня.

Время замедления

Представьте, что каждые из шести показанных часов начали отсчитывать время в день рождения Эйнштейна: 14 марта 1879 года. Пять часов были помещены в космические корабли, а один остался на Земле. Каждый космический корабль движется с разной скоростью, и в результате время на каждом космическом корабле движется с разной скоростью. Чем выше скорость движения, тем медленнее течет время.

Если бы люди на борту мчащегося корабля вернулись на Землю сейчас, они бы путешествовали во времени с даты, показанной на часах, до сегодняшнего дня — нашего настоящего, но своего будущего.

Эйнштейн родился: 14 марта 1879 г.
часы 1: 0% скорость света
часы 2:25% скорость света
часы 3:50% скорость света
часы 4: 75% скорость света
часы 5 : 99% скорость света
часы 6: 99.99999999% скорость света

ЧАСЫ 1: 0% скорости света (Земля)
Скорость (относительно Земли): 0 километров / час
Длина секунды (относительно Земли): 1,00 секунды

ЧАСЫ 2: 25% скорости света
Скорость (относительно Земли): 25% скорости света
(75 000 км / сек или 47 000 миль / сек)
Длина секунды (относительно Земли): 1.03 секунды

ЧАСЫ 3: 50% скорости света
Скорость (относительно Земли): 50% скорости света
(150000 км / сек или 93000 миль / сек)
Длина секунды (относительно Земли): 1,15 секунды

ЧАСЫ 4: 75% скорости света
Скорость (относительно Земли): 75% скорости света
(225000 км / сек или 140000 миль / сек)
Длина секунды (относительно Земли): 1,51 секунды

ЧАСЫ 5: 99% скорости света
Скорость (относительно Земли): 99% скорости света
(297 000 км / сек или 185 000 миль / сек)
Длина секунды (относительно Земли): 7. 09 секунд

Эйнштейну 17 лет.

ЧАСЫ 6: 99,99999999% скорости света
Скорость (относительно Земли): 99,99999999% скорости света
(299 999,997 км / сек или 185 999,998 миль / сек)
Длина секунды (относительно Земли): 19,6 часа

Эйнштейн один день.

Визуализация скорости света (быстро, но медленно)

Просмотрите эту инфографику в высоком разрешении, нажав здесь.

Сильные бренды создают эмоциональную связь с потребителями, и технологические бренды не исключение.

Фактически, Google, Amazon, Netflix и даже eBay входят в число самых популярных потребительских брендов во всем мире. Трудно представить жизнь без этих известных имен, но как меняются и меняются предпочтения брендов при поиске в Интернете по всему миру?

На этом рисунке из Business Financing собраны данные за 12 месяцев из Планировщика ключевых слов Google и других источников, чтобы выявить самые популярные в мире потребительские бренды.

Примечание. Из-за ограниченности данных по ряду стран на карте нет достаточной информации.

В области технологий, которым мы доверяем

Самый популярный потребительский бренд в мире — это Google, кажется очень удобным .

Он занимает первое место в 100 странах — это почти половина всех стран на планете. С более чем 90 миллиардами посещений в месяц, Google беспрецедентно доминирует в лояльности к бренду и посещаемости веб-сайтов.

Топ-3 самых популярных потребительских бренда
  1. Google: 100 стран
  2. Netflix: 45 стран
  3. Amazon: 30 стран

Netflix, заняв второе место, занимает первое место в 45 странах , включая Турцию, Бразилию и Южную Корею.В-третьих, Amazon — самый популярный в 30 странах мира. Единственная нетехнологическая компания в пятерке лидеров — IKEA, занимающая пятое место после eBay.

Игра в систему

Когда дело доходит до подсекторов потребительских брендов, игровое пространство рассказывает интересную историю.

А именно, Epic Games — создатель Fortnite и Grand Theft Auto — доминирует в мировых чартах со значительным отрывом. Основанная в Потомаке, штат Мэриленд, компания занимает лидирующие позиции в мире среди 141 стран.


Просмотрите инфографику в высоком разрешении, нажав здесь.

Кроме того, Nintendo возглавляет список из 24 стран, включая Японию, Гаити и Канаду, а на втором месте — парижская компания Gameloft.

Fast Fashion: Shoe Dog на вершине

С момента своего основания в 1964 году Nike стала выдающимся производителем бренда. Фактически, Nike является самым популярным модным брендом среди 49 стран.

Интересно, что основатель Фил Найт начал полностью осознавать силу брендинга только после того, как компания достигла дохода в 1 миллиард долларов.После серии неудач и промахов в середине 80-х Nike переключила свое внимание с маркетинга и производства на потребителей.


Просмотрите инфографику в высоком разрешении, нажав здесь.

Как и Nike, шведский ритейлер H&M имеет долгую историю, восходящую к 1947 году. До пандемии у ритейлера быстрой моды было 5 000 магазинов по всему миру. Однако из-за попутного ветра пандемии H&M планирует закрыть 250 физических магазинов в 2021 году и больше сосредоточиться на онлайн-продажах.

Биг Маки никуда не денутся

Если вы внимательно посмотрите на сети быстрого питания, которые ищут чаще всего, McDonald’s занимает первое место в мире, но не далеко.

KFC занимает второе место, возглавляя список из 65 стран, включая Россию, Перу и Таиланд. Между тем, Pizza Hut, принадлежащая той же материнской компании, что и KFC, вызвала наибольшее количество запросов в Америке.


Просмотрите инфографику в высоком разрешении, нажав здесь

С другой стороны, в Антарктиде Баскин Роббинс занимает первое место, но на это может повлиять низкий объем поисковых запросов в этом регионе.

Выбросы потребительских брендов

Если есть одна повторяющаяся тенденция среди ведущих потребительских брендов, то неудивительно, что в них доминируют крупные игроки, сосредоточенные в Америке.

Однако присутствуют заметные выбросы. В Китае поисковая система Baidu считается ведущим потребительским брендом в Интернете. С другой стороны, самая популярная игровая компания Ватикана — канадская компания BioWare, разработавшая серию Mass Effect (без слов).

Тем временем на острове Святой Елены — острове, где Наполеон был изгнан и позже умер, — Burger King является самым популярным брендом быстрого питания.Как оказалось, на удаленном острове нет Burger King или других сетей быстрого питания. Ведущим модным брендом Кении является Louis Vuitton, а в Туркменистане — Gucci.

Несмотря на эти различия, многие предпочтения потребителей, по крайней мере, в зависимости от объема поиска, кажутся поразительно похожими на глобальном уровне. Поскольку многие из этих транснациональных брендов продолжают завоевывать еще большую долю рынка, в следующем году или даже десятилетии будет интересно наблюдать за их последствиями для мирового потребителя.

Спасибо!

Данный адрес электронной почты уже подписан, спасибо!

Укажите действующий адрес электронной почты.

Пожалуйста, заполните CAPTCHA.

Ой. Что-то пошло не так. Пожалуйста, повторите попытку позже.

Невозможно измерить скорость света в одном направлении

Специальная теория относительности — одна из наиболее подтвержденных теорий, которые когда-либо изобретало человечество. Это центральное место во всем, от космических путешествий и GPS до нашей электросети.Центральным в теории относительности является тот факт, что скорость света в вакууме является абсолютной постоянной. Проблема в том, что этот факт никогда не был доказан.

Когда Эйнштейн предложил теорию относительности, он должен был объяснить, почему свет всегда имеет одинаковую скорость. В конце 1800-х годов считалось, что, поскольку свет распространяется как волна, он должен переноситься каким-то невидимым материалом, известным как светоносный эфир. Аргументация заключалась в том, что для волн требуется среда, например звук в воздухе или водные волны в воде.Но если эфир существует, то наблюдаемая скорость света должна меняться по мере движения Земли через эфир. Но измерения по наблюдению дрейфа эфира оказались нулевыми. Скорость света оказалась постоянной.

Эйнштейн обнаружил, что проблема заключалась в предположении, что пространство и время абсолютны, а скорость света может изменяться. Если вместо этого вы предположите, что скорость света абсолютна, то на пространство и время должно влиять относительное движение. Это радикальная идея, но ее подтверждают все измерения постоянной скорости света.

Как измерить скорость света туда и обратно. Предоставлено: пользователь Википедии Кришнаведала

. Но несколько физиков указали, что, хотя теория относительности предполагает , скорость света в вакууме является универсальной константой, она также показывает, что скорость никогда не может быть измерена. В частности, теория относительности запрещает вам измерять время, необходимое свету, чтобы пройти из точки A в точку B. Чтобы измерить скорость света в одном направлении, вам понадобятся синхронизированные секундомеры на каждом конце, но относительное движение влияет на скорость вашего движения. часы относительно скорости света.Вы не можете синхронизировать их, не зная скорости света, которую невозможно узнать без измерения. Что вы можете сделать, так это использовать один секундомер для измерения времени пути туда и обратно от точки A до точки B и обратно до точки A, и это то, что делает каждое измерение скорости света.

Поскольку все измерения скорости света в оба конца дают постоянный результат, вы можете решить, что можете просто разделить время на два и назвать это днем. Именно это и сделал Эйнштейн. Он принял , время туда и обратно было одинаковым.Наши эксперименты согласуются с этим предположением, но они также согласны с идеей о том, что скорость света, приближающегося к нам, в десять раз больше, чем его скорость, уходящая от нас. Свет не обязательно должен иметь постоянную скорость во всех направлениях, он просто должен иметь постоянную «среднюю» скорость движения туда и обратно. Относительность сохраняется, если скорость света анизотропна.

Вселенная Милна с анизотропным светом выглядела бы однородной. Предоставлено: пользователь Википедии BenRG

. Если скорость света зависит от направления его движения, мы увидим Вселенную по-другому.Когда мы смотрим на далекие галактики, мы смотрим назад во времени, потому что свету нужно время, чтобы добраться до нас. Если бы далекий свет быстро достигал нас в каком-то направлении, мы бы увидели, что Вселенная в этом направлении стареет и расширяется. Чем быстрее свет достигнет нас, тем меньше мы увидим «назад во времени». Поскольку мы наблюдаем однородный космос во всех направлениях, это, несомненно, показывает, что скорость света постоянна.

Что ж, не совсем так, как показывает новое исследование. Оказывается, если скорость света меняется с направлением, то же самое происходит с сокращением длины и замедлением времени.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *