Может ли скорость света достигаться материальными объектами? Существуют ли в природе объекты движущиеся со скоростями, большими скорости света?...
Эти и масса других вопросов возникают при знакомстве с теорией относительности Альберта Эйнштейна, а конкретно - со "специальной теорией относительности" (СТО).
Согласно Википедии СТО выводится на физическом уровне строгости из трёх постулатов (предположений):
- Справедлив принцип относительности Эйнштейна (фундаментальный физический принцип, согласно которому все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.) - расширение принципа относительности Галилея.
- Скорость света не зависит от скорости движения источника во всех инерциальных системах отсчёта.
- Пространство и время однородны, а пространство является изотропным.
В принципе, согласно постулатам, все в природе "однородно" и устроено везде "одинаково", поэтому изучать ее законы можно везде, и двигаясь при любой скорости... Однако, краеугольным камнем СТО являются преобразования Лоренца, смысл которых можно пояснить очень просто... Представим себе Наблюдателя, который стоит вблизи железной дороги и наблюдает движущийся поезд... Допустим, он делает это так: сначала смотрит на локомотив, а потом взглядом окидывает весь поезд от "головы" до самого "хвоста". Если скорость поезда нулевая относительно Наблюдателя, то угол поворота головы Наблюдателя и время этого поворота имеют вполне конкретные величины, назовем их величинами "Покоя"... Теперь увеличим скорость поезда. Угол поворота головы Наблюдателя уже будет меньше, точно так же будет меньше и время этого поворота. То есть, для Наблюдателя длина поезда "сократилась", равно как и время, связанное с поездом тоже "сжалось". Вот, собственно говоря, и все... Рассмотрим предельный случай - поезд двигается со скоростью света, тогда Наблюдатель видит "голову" и "хвост" поезда единомоментно, но, что здесь самое интересное, для "Обитателя" поезда все осталось так, как и было, когда поезд покоился... Если предположить, что поезд будет двигаться со скоростью, большей скорости света, то Наблюдатель увидит сначала "хвост" поезда, и только потом - "голову", что является нелепостью. Из этого делается заключение, что материальные объекты не могут двигаться со скоростью, большей скорости света! Но так ли это...
Рассмотрим аналогию, поскольку использовать аналогии никто не запрещал: Достижение материальным объектом скорости звука... Летит, например, самолет, достигает скорости звука, мы слышим страшный грохот (преодоление "звукового барьера"), дальше уже этот грохот начинает двигаться вслед за самолетом, но со скоростью, равной скорости звука в атмосфере... А что с самолетом? А вот он двигается и с двойной, и с тройной скоростью звука, и уже совсем в других местах... Пытаемся наблюдать самолет там, где слышим звук, а там его нет... Для нас он как объект - исчез, остался только звук... Но мы об этом не догадываемся, и считаем, что скорость, превышающая скорость звука, - недостижима, что и утверждалось до того времени, когда самолеты стали реально летать и быстрее...
Со скоростью света, похоже, та же самая ситуация. Сам "свет" действительно в "среде" двигаться со скоростью, большей скорости света, не может... А вот объекты, вероятнее всего могут двигаться с любой скоростью. Вывод, делаемый из преобразований Лоренца - формален. Он представляет собой всего лишь "экстраполяцию" свойств из одной физической ситуации - в совершенно другую, где видимо и законы-то совершенно другие... То есть, формально, пытаясь изучать Природу, наблюдая "ноумены", мы наблюдаем всего лишь "круги на воде от давно утонувших камней"...
Итак, допустим, что материальные объекты могут двигаться с любыми скоростями, в том числе и превыщающими скорость света... Ничего, правда, уж очень нового в этом утверждении нет. В физике известны частицы - тахионы (пока не обнаруженные экспериментально), скорость движения которых не может быть меньше скорости света. Однако, возникает вопрос, а почему эти объекты, в том числе и тахионы, до сих пор не зафиксированы никакими приборами или измерениями. Чтобы зафиксировать материальный объект необходимо, чтобы он вступил во взаимодействие с каким-либо другим объектом (объектами), изменяя его (их) физические свойства. На этом построена вся экспериментальная физика. Другими словами, чтобы зафиксировать материальный объект, движущийся со скоростью, превышающей скорость света, необходимо и достаточно зафиксировать его, например, столкновение с обычным объектом, перемещающимся с обычной скоростью. Допустим, объект А движется со сверхсветовой скоростью, а объект Б - с обычной скоростью, меньшей скорости света. Далее, допустим, что их траектории и начальные условия таковы, что в точке пространства С они должны столкнуться через промежуток времени t. Однако, с точки зрения объекта Б время, связанное с объектом А - иррационально, т.е., объект А должен прибыть в точку С раньше момента столкновения, и когда объект Б туда прибудет, объект А будет уже совсем в другом месте. С точки зрения же объекта А наоборот - иррационально время, связанное с объектом Б. Хотя и для А, и для Б в их собственных системах координат ничего странного не происходит. Однако, момент столкновения становится просто невозможным, поскольку объект Б прибудет в точку С тогда, когда объект А там уже побывал, и там его нет. Но даже если предположить, что все же столкновение возможно, все-равно, с точки зрения объекта Б размеры объекта А представляют собой мнимую величину, т.е. не существуют, ну и масса - тоже...
Вот и получается, что обмениваясь материальными объектами область сверхсветовых скоростей и субсветовых скоростей представляют собой два совершенно непересекающихся мира, которые друг друга обнаружить никак не могут, хотя и существуют в одном пространстве. Ну разве что только остается разогнаться до сверхсветовой скорости и все это проверить...