Про эту вашу физику [Дмитрий Владимирович Ганин] (fb2) читать постранично, страница - 3

сомневайтесь во всём, и таки досомневался, негодник. Сначала он сказал, что свет — это частица и назвал ее квантом света (а позже ее переименовали в фотон). А гипотеза о происходящем со скоростью света была названа на всякий случай Специальной Теорией Относительности, а не теорией имени Эйнштейна, такой был скромный дядька. В дальнейших лекциях мы, возможно, попробуем объяснить основы теории относительности, если придумаем, как обойтись без математики, а пока достаточно знать, что эта скорость оказалась фундаментальным параметром Вселенной. Она не просто какая-то там максимальная скорость, как на спидометре вашей «ласточки», а обусловлена геометрией нашего пространства. Это вот если вы нарисуете на бумаге четыре линии, пересекающиеся под прямыми углами, вы всегда получите прямоугольник. А если вы будете рисовать четырехмерное пространство с псевдоримановой метрикой и тензорами (сами не понимаем, чего несём), то в нем скорость света будет 300 000 км/сек. Такие дела.

Однако на этом история о скорости света не заканчивается. Она, как оказалось, порадовала нас еще несколькими внезапными чудесами. Эйнштейн, пользуясь случаем, поведал миру о других странностях высокоскоростных режимов.

Дело в том, что чем больше наша скорость, тем медленнее идут наши часы. Время замедляется при увеличении скорости. Причем обоюдно: тот, кто едет на велосипеде, видит, что время замедлено у того, кто стоит и смотрит, а тот, кто стоит и смотрит, наблюдает, что время замедляется у едущего на велосипеде. Если вы думаете, что это теоретические и математические шутки, не имеющие реального подтверждения, то вы застряли в позапрошлом веке и вам пора оттуда срочно выбираться.

Реальные опыты, подтверждающие, что время зависит от того, как на него смотреть, были проведены в XX веке. Брали очень точную пару часов, показывающих одинаковое время, причем не механические часы, сделанные в Китае, а атомные сверхточные. Один экземпляр часов брали на борт реактивного самолета, а вторые часы оставались на земле. Первые часы на огромной скорости пару раз прокатили вокруг планеты. А затем сверили время. Часы из самолета отставали.

Чем ближе кто-то двигается к скорости света, тем медленнее идут его часы (сам-то он этого не замечает и считает, что его часы идут правильно, а у всех вокруг отстают, но это уже парадоксы теории относительности, мы сейчас не о них рассказываем).

Таким образом, если бы кто-нибудь с часами разогнался до скорости света, то время для него остановилось. Как говорят физики: часы на фотоне не идут.

С точки зрения фотона, если бы он мог рассказать, что видит, его история была бы грустная. Вот он родился и тут же умер. А для стороннего наблюдателя этот же самый фотон миллиард лет летел из далекой галактики до нашей планеты, где врезался в наблюдателя. Нервирует, да?

А если все-таки существует возможность превысить скорость света? — спросит читатель свободный от предрассудков. Заумная математика для таких случаев уверяет, что тогда время для гонщика пойдет в обратную сторону. Это одна из причин невозможности сверхсветовых скоростей — нарушается причинно-следственная связь, знаете ли. Вы несетесь по велосипедной дорожке под 400 000 км/с и оказываетесь в прошлом…

Но разогнаться до скорости света нам мешают более серьезные причины, чем замедление времени. Все, что имеет массу, не может лететь со скоростью света, увы. Как только мы начинаем ускоряться, нам требуется прилагать для этого ускорения всё больше и больше сил. При значениях очень близких к скорости света количество необходимого топлива, или что мы там используем для ускорения, приближается к бесконечности, и соответственно для нашего дальнейшего разгона нам требуется бесконечная энергия. В математике это выглядит как деление на ноль.

А почему же частица света летит со скоростью 300 000 км/сек? — спросит любознательный и смекалистый читатель. Потому что у нее нет собственной массы (знатоки, молчите о разницах в массе покоя, инертной массе, импульсе и прочих нюансах — мы упрощаем, а не загружаем). Фотон — это безмассовая частица. И такое бывает в этой вашей физике.

Да-да, когда в коллайдере (машина для создания черных дыр и уничтожения вселенной) разгоняют электрон, то даже его малюсенькую массу нельзя пульнуть со скоростью света.

Не можем не процитировать какой-то учебник:

«Если скорость частицы всего лишь на 90 км/с меньше скорости света, то ее масса увеличивается в 40 раз. Мощные ускорители для электронов способны разгонять эти частицы до скоростей, которые меньше скорости света лишь на 35–50 м/с. При этом масса электрона возрастает примерно в 2000 раз. Чтобы такой электрон удерживался на круговой орбите, на него со стороны магнитного поля должна действовать сила, в 2000 раз большая, чем можно было бы предполагать, не учитывая зависимости массы от