Почему нельзя превысить скорость света? Есть ли теоретическое доказательство?
Как известно, специальная теории относительности (СТО) А.Эйнштейна стоит
на постулате о невозможности превышения скорости света. Невозможность превышения скорости света у А.Эйнштейна
именно постулируется – то есть принимается без доказательства. Вместе с тем люди устроены так, что, в конце концов
они потребуют доказательства, а ещё лучше теоретические обоснования. Итак, попробуем в этом разобраться.
Для начала, так как в данном постулате мы говорим о скорости, то хорошо
бы понять – что же такое есть эта самая скорость. Этот вопрос я подробно рассматриваю в моей книге (см.
здесь
главу "Что есть время"), но тут кратко повторю основные моменты. Пусть при помощи секундомера мы фиксируем,
например, время прохождения лошадью определённой дистанции. Как известно, поделив длину дистанции на измеренное время мы
получим скорость лошади. Но что такое это самое фиксирование времени при помощи секундомера? А секундомер это просто
прибор с эталонным движением определённой резвости – с движением стрелки секундомера по кругу. Таким образом, мы
просто сравниваем два движения с разными резвостями – лошадь со своей резвостью успела добежать, например, до
отметки в полкилометра, а стрелка секундомера со своей резвостью успела добежать до отметки в 30 сек. Мы имеем
два движения, каждое движение успело преодолеть своё расстояние. И то, во сколько раз больше прошла лошадь, чем прошла
стрелка – это и есть скорость. Вот мы и получаем, что таким понятием, как скорость определяется во сколько раз лошадь
быстрее-резвее стрелки. И время это всего лишь эталонное движение относительно которого мы меряем резвость остальных любых
движений – лошади, автомобиля, самолёта и т.д. Здесь всё так же, как эталонным отрезком с названием метр мы
меряем любые другие расстояния узнавая во сколько раз измеряемое расстояние больше эталона.
Или с эталонным килограммом мы точно так же соотносим самые разные веса.
Теперь пусть у нас есть фонарь и мы решили померить скорость света
нашего фонаря. Поступаем мы точно так же, как измеряли скорость движения лошади в предыдущем примере. Пусть наш
фонарь светит только в одном направлении (лучом) и в этом направлении пусть стоят отметки-датчики, которые
включаются только тогда, когда до них достигает луч света. Включаются и остаются во включённом состоянии. Запускаем
фонарь и вместе с ним запускаем эталонный секундомер. Через определённое оговоренное заранее время
T мы
останавливаем секундомер и прекращаем реагирование отметок-датчиков на свет при том, что те датчики, что уже
(до момента времени
T) включились, остаются включенными. После этого меряем расстояние до самого дальнего
из оказавшихся включёнными датчиков – это будет расстояние которое успел пройти луч до наступления момента
T. Пусть это
будет расстояние
S. Далее по уже знакомой методике делим
S на
T и получаем
во сколько раз свет
резвее стрелки при помощи которой мы мерили время:
c=S/T – то есть в
c раз свет резвее-быстрее эталонного
движения называемого временем. Ну и далее по теории относительности эту резвость невозможно превысить. То есть
невозможно такое движение, чтобы за время
T расстояние между движущимися объектами превысило бы
S.
Проверим это утверждение. Пусть у нас теперь два фонаря – один направлен влево, а другой вправо и оба включаются
одновременно. Мы запускаем наш эталонный секундомер и через время
T фиксируем на какую дистанцию успел уйти
левый луч, а на какую правый. Ясно, что эти фонари независимы, их лучи не влияют друг на друга и каждый луч
движется самостоятельно, без оглядки на другой – так же, как без оглядки на что-либо двигался луч в примере с одним фонарём чуть выше.
И каждый луч за время
T пройдёт расстояние
S. А теперь вопрос: как далеко ушли лучи друг относительно
друга за время
T (пока эталонное движение успело дойти до отметки
T)? Ну, правый луч прошёл вправо
расстояние
S, левый луч прошёл влево расстояние
S. Итого за время
T они прошли друг
относительно друга расстояние
2*S – то есть скорость разбегания лучей равна
2*S/T=2*c. Или ещё: резвость с которой лучи
разбегаются больше резвости эталонного движения задаваемого стрелкой часов в
2*c раз.
Если предположить, что лучи не могут разбегаться друг относительно друга быстрее
скорости
c, то это означало бы, что друг относительно друга они бы прошли за время
T расстояние равное только
S. Но такое
возможно только если бы за время
T правый луч вправо прошёл бы лишь
S/2, а левый луч влево соотвественно прошёл бы
только
S/2. То есть эти лучи бы влево и вправо двигались бы относительно своих фонарей со скоростью
c/2, но,
как уже было сказано выше, эти лучи вообще-то изначально движутся как в примере с одним фонарём, не влияя друг на друга. То есть
лучи двигаются со скоростью
c относительно своих фонарей и таким образом каждый луч за время
T относительно своего
фонаря прошёл всё-таки расстояние
S. А значит друг относительно друга лучи всё-таки пройдут расстояние
S + S. Постулат о невозможности превышения скорости
света говорит о том, что лучи друг относительно друга пройдут только
S. В итоге постулат о невозможности превышения скорости
c приводит нас
к противоречию вида:
S + S = S. Из законов элементарного сложения мы знаем, что данная формула не верна. То есть в
данном противоречии нарушается базовый закон геометрического сложения отрезков лежащих на одной прямой.
p.s. Для того, кто интересуется наукой можете посмотреть
книгу.
Обсудить на форуме
Комментарии
