Конечность скорости света

Постулаты специальной теории относительности говорят о том, что существует предельная скорость — скорость света.

Это ваше утверждение неверно. Второй постулат специальной теории относительности:

Скорость света в свободном пространстве имеет одно и то же значение c во всех инерциальных системах отсчета.

Этот постулат не говорит, что скорость света является максимально допустимой скоростью. Но используя этот постулат, мы можем получить преобразования Лоренца. Тогда мы определяем импульс частицы с массой m как

Легко видеть, что никакая конечная энергия не может разогнать ненулевую массу m до скорости c. Таким образом, никакие сигналы не могут распространяться быстрее, чем c. Если масса частицы равна нулю, она всегда должна двигаться со скоростью с, а если ее масса отлична от нуля, то ее скорость всегда меньше с.

Дополнительное примечание

Если вам интересно, почему кинематические законы связаны со светом, то на самом деле они мало связаны со светом. Если мы заменим второй постулат на

Существует скорость b, одинаковая во всех инерциальных системах отсчета.

Тогда мы можем получить те же законы специальной теории относительности и показать, что все, что имеет массу 0, должно двигаться со скоростью b (что совпадает со скоростью c, поскольку фотоны имеют нулевую массу/массу покоя). На самом деле МОГУТ быть и другие безмассовые частицы, например, гипотетический Гравитон безмассовый (его существование необходимо для струнных теорий, но не для Петлевой Квантовой Гравитации).

Скорость света в вакууме измеряется или, как вы сказали, определяется законом Максвелла. R.Th говорит, что она не зависит от относительной скорости источника света, поэтому ее нельзя увеличить, начав с движущегося источника. Это также может быть доказано и подтверждается опытами. Итак, как вы доберетесь до 2c?

Конечная скорость света была известна задолго до Эйнштейна. Как вы указываете, Максвелл понял это из$\frac{1}{\sqrt{\epsilon_0\mu_0}}$. Это было экспериментально подтверждено как инвариантное в эксперименте Майкельсона-Морли, который привел к сокращению Лоренца-Фицджеральда и, следовательно, к вдохновению Эйнштейна.

Так действительно, вы спрашиваете, почему диэлектрическая и магнитная проницаемости свободного пространства оказываются минимально допустимыми значениями.

Ну, во-первых, в любой среде, кроме высокого вакуума, они выше. Это связано с природой материи как заряженных частиц и тем, как они взаимодействуют с проходящими фотонами. Свет движется быстрее, когда его ничто не замедляет.

Но тогда откуда берутся эти предельные числа? Мы могли бы надеяться найти ответ в полях нулевой точки квантовой теории поля, плотности виртуальных частиц и тому подобном. Но здесь мы сталкиваемся с известным расхождением примерно в 120 порядков — мы не имеем ни малейшего представления о том, что происходит. Мы просто берем с неба измеренные числа и подставляем их, как это делал Максвелл.

Поскольку мы делаем то же самое с более чем сотней одинаковых фундаментальных констант и параметров, мы не слишком беспокоимся об этом.

Да, теория относительности говорит, что есть предельная скорость, назовите это$c$но пока не давайте ему имени, и это дает преобразования Лоренца.

Если применить преобразования Лоренца к электростатике, которая содержит$\epsilon_0$описать силу между зарядами, то получится магнетизм, который содержит$\mu_0$для описания силы между токами, и это показывает, что$\mu_0=1/(c^2 \epsilon_0)$.

Это дает вам уравнения Максвелла, которые, как оказалось, имеют волновые решения, а скорость этих электромагнитных волн равна$1/\sqrt{\mu_0 \epsilon_0}$который$c$. В этот момент мы можем сказать "$c$есть скорость света».

Скорость C (которая также является скоростью всего, что не имеет массы (включая свет)). Это всего лишь угол 45° на пространственно-временной диаграмме. Он раскрывает и иллюстрирует связь между пространством и временем.

Теперь, когда пространство и время «связаны», эта «связь» и есть скорость С.

И, как гласит история, ничто не может двигаться ни быстрее, ни медленнее С в пространстве-времени.

Сначала мы думали, что живем внутри плоского евклидова пространства-времени. Но эксперименты показали, что, возможно, это не так. И первое подтверждение этому было, когда мы попытались измерить скорость чего-то безмассового (например, света) и обнаружили, что его скорость инвариантна.

Итак, теперь у нас есть теория, которая изменила нашу теорию относительности, от теории относительности Галилея, которая была у нас раньше, к теории относительности Эйнштейна, которую мы используем сейчас, где пространство-время не евклидово, а гиперболическое.

В таком пространстве-времени скорости в пространстве и во времени относительны, и то, как они связаны, называется фактором Лоренца, который включает в себя скорость С в нем.

В таком гиперболическом пространстве-времени скорость света практически бесконечна.

Под эффективностью я подразумеваю следующее:

Если вы путешествуете со скоростью света, вы сможете преодолеть ЛЮБОЕ расстояние в ЛЮБОЕ время. Вы могли бы путешествовать к какой-нибудь далекой звезде, которая находится на расстоянии 500 миллионов световых лет, за НУЛЕВОЕ время — не потому, что вы действительно двигались так быстро, а потому, что вы просто не чувствовали никакого времени.

Конечно, вам потребовалось 500 миллионов лет, чтобы добраться до этой звезды, но вы просто не испытали эти 500 миллионов лет. Для вас это путешествие выглядело мгновенным.

Эти 500 миллионов лет действительно прошли, просто вы их не испытали. Это идея [собственной скорости] [1].

Это альтернатива обычной скорости, расстоянию в единицу времени, когда и расстояние, и время измеряются наблюдателем.

Теперь в галилеевской теории относительности скорость света действительно считалась бесконечной, но кроме того, галилеевская теория относительности сохраняет причинность , имея фиксированную и неизменную скорость для времени.

Все, включая свет (в теории относительности Галилея), движется во времени со скоростью 1 с каждую секунду... Итак, если мы назовем эту скорость во времени λ, тогда

и, таким образом, λ - постоянная и инвариантная скорость.

Но, конечно, тогда никто не задавался вопросом , почему λ было постоянным или инвариантным, потому что было очевидно (хотя и не сейчас), что если мы синхронизируем наши часы, и вы сядете в Феррари и уедете - когда вы вернетесь, наши скорости останутся прежними. соответствует... Таким образом, все движется к будущему со скоростью λ, которая была нашей философской идеей о реальности, в которой мы живем, идеей о том, что наличие постоянной и неизменной скорости для времени сохранит причинность.

Теория относительности Эйнштейна имеет другую постоянную и инвариантную скорость, которая также выполняет ту же работу, сохраняя причинно-следственную связь . Эта скорость — не скорость во времени (поскольку теперь скорости во времени относительны), а скорость в пространстве-времени . И эта скорость C.

А С — это скорость, указывающая на наличие связи между пространством и временем. Это соотношение задается фактором Лоренца γ

В теории относительности вы можете перемещаться в пространстве или во времени сколь угодно быстро, пока ваша скорость во времени и пространстве вместе дают C. Таким образом, наша скорость в пространстве-времени всегда равна C.

Конечность распространения света исходит из нашей «борьбы» за сохранение причинности внутри гиперболического пространства-времени, такого как пространство Минковского, которое использует теория относительности Эйнштейна.

Если бы что-то перемещалось в пространстве-времени быстрее С (даже свет), причинность не сохранялась бы. То же самое, конечно, произойдет, если что-то будет двигаться в пространстве-времени медленнее, чем C.

C — это не просто предел скорости в пространстве-времени, это ЕДИНСТВЕННАЯ СКОРОСТЬ, разрешенная в пространстве-времени, и никто не может двигаться медленнее или быстрее, чем она.

Но, конечно, как я показал выше, поскольку время и пространство относительны, мы можем эффективно путешествовать «быстрее, чем С», потому что будет огромное количество времени, которого мы не испытали бы. Но это касается только тех, кто неправильно измеряет скорость. Как только мы правильно измерим скорость человека (принимая во внимание как его скорость в пространстве, так и во времени), тогда все во Вселенной движется со скоростью C в пространстве-времени.

Редактировать: я не понимаю, почему люди минусовали этот пост. В том, что я сказал, нет ничего неправильного, и они прекрасно иллюстрируют основные идеи теории относительности Эйнштейна. Я бы хотел, чтобы люди хотя бы сказали мне, почему они минусуют это :/ Я не против, если вы минусуете меня, но, пожалуйста, хотя бы скажите мне, почему.