В отношении чего мы не можем путешествовать со скоростью света? [закрыто]

Согласно теории относительности скорость света в вакууме является предельной. Но поскольку объекты движутся друг относительно друга, относительно чего мы не можем путешествовать со скоростью света?

Это основной вопрос, но это разумный вопрос, который не разъясняется ясно при обсуждении СТО. Голосующие против должны привести причины.
Я этого не делал, но это своего рода дубликат этого physics.stackexchange.com/questions/63555/…
Здесь также было сделано несколько хороших замечаний, но я не уверен, что они полностью отвечают на текущий вопрос: если я бегу по проходу автобуса, движущегося (почти) со скоростью света, могу ли я двигаться быстрее скорости света? физика.stackexchange.com/q/7446
@KrishWadhwana: Если это ответ на вопрос Аюша, пожалуйста, разместите его в поле для ответов. Я не тот, кто задает вопрос.
От избирателей не требуется объяснений. Нет, даже за минусы. Более того, объяснение отрицательного голоса не является хорошим комментарием, за исключением того, что оно предлагает предложение по улучшению сообщения.
@dmckee Я не трачу много времени на этот стек, но это кажется странным, особенно для мода. Каждый другой стек, в котором я участвовал, говорит, что голосование против без комментария является плохой формой, если только нет комментария, объясняющего голосование против по той же причине (которую вы должны проголосовать за). Есть ли мета по этому поводу для этого стека?
@DCShannon Это встроенное предположение системы. Команда отклоняла запросы на принудительные комментарии с момента появления функции комментариев. Конечно, многие люди будут поощрять вас комментировать, но вы не обязаны это делать. Противники могут объясниться. Это может помочь улучшить публикацию. Но значение понижения дает всплывающая подсказка. Для вопросов это гласит: «Эти вопросы не показывают каких-либо исследований; они неясны или бесполезны».
@dmckee Быть вынужденным комментировать — это совсем не то, что ожидается . Нас точно ждут. Для дальнейшего обсуждения потребуется мета, поэтому я и спросил, есть ли она. Думаю, я сам поищу его в следующий раз, когда кто-то скажет, что такого ожидания нет.
@DCShannon Я с тобой в этом. Что хорошего в том, что пост получил большое количество отрицательных голосов, но не дал никаких объяснений. Ответы сторонников обычно также состоят из нескольких слов, предложений, абзацев, однако рекомендуется, чтобы от противников требовалось только одно нажатие переключателя мыши. Мне это кажется немного предвзятым.
@DCShannon Скажем так: вежливо и обычно полезно оставлять комментарий, объясняющий ваш отрицательный голос, но это не требуется и никогда не потребуется . Когда мы говорим «ожидаемый», мы подразумеваем это в смысле «вынужденного», тогда как модники на других сайтах могут использовать его в смысле культурного ожидания. При этом мы получаем медленный, но непрерывный поток сообщений, которые, честно говоря, безнадежно ужасны таким образом, что совершенно очевидно, почему сообщение плохое (причина указана во всплывающей подсказке), и от этого мало что можно получить. уточняя это в комментарии.

Ответы (4)

Это основной постулат специальной теории относительности:

Свет (в вакууме) движется с одной и той же скоростью независимо от того, относительно чего вы его измеряете.

Почти все в СТО — это просто вопрос выяснения дедуктивных следствий этого основного факта. Это экспериментальный факт , что это так, и так было еще до Эйнштейна — в частности, было обнаружено, что свет имеет одну и ту же скорость независимо от того, измеряем ли мы его относительно Земли-в-июле или Земли-в- Январь (в это время наша планета движется в разных направлениях по своей орбите вокруг Солнца).

Тот факт, что свет имеет одинаковую скорость для всех, означает, что если световой сигнал посылается из одного определенного времени и места («событие» на жаргоне теории относительности) и принимается в другое время и в другом месте, то два наблюдателя согласятся, что скорость сигнала была - даже если два наблюдателя двигаются относительно друг друга. Затем они расходятся во мнениях относительно того, насколько далеко друг от друга были два события, поэтому неизбежно, чтобы прийти к соглашению о скорости, они должны не согласиться с тем, сколько времени потребовалось для перемещения сигнала. Таким образом, два наблюдателя не обязательно приходят к согласию относительно длительности интервалов времени между одними и теми же двумя событиями.

Подобные более сложные мысленные эксперименты приводят к «классическим» релятивистским эффектам замедления времени, сокращения длины и т. д., как необходимых следствий того факта, что все согласны в том, что такое скорость света.

В частности, тот факт, что материя или информация не могут двигаться быстрее света, является одним из таких следствий, так что это не зависит от того, относительно чего мы измеряем скорость, потому что предпосылка всего факта состоит в том, что свет движется с одинаковой скоростью. скорость независимо от того, относительно чего мы ее измеряем.

К ОП: если это вас не беспокоит, перечитайте! Хеннинг прав, и это невероятно противоречит здравому смыслу. Мы наблюдали такое поведение в реальных экспериментах и ​​определили, что преобразование Лоренца хорошо моделирует его. Позже Эйнштейн показал, что можно более элегантно объяснить это преобразование конструкциями, которые он выдвинул в теории относительности (преобразование Лоренца делало уравнения немного уродливыми, поэтому они никому не нравились). Позже были также проверены некоторые из его противоречивых побочных эффектов теории относительности, и мы показали, что они действительно имели место.
Что ж, Хеннинг прав, но постулат Эйнштейна позволяет легко (на одной-двух рукописных страницах, я впервые увидел его на первом курсе) вывести преобразования Лоренца, а также закон сложения скоростей. Вы садитесь на автобус (но не бойтесь садиться), который едет со скоростью 0,99 цента, и вы пытаетесь ехать по другой 0,99 цента по отношению к автобусу, вы все равно будете ехать меньше, чем с по улице. Tfb ниже имеет другой пример, тот же принцип. Просто возьмите главу книги SR, посмотрите выводы и поймите, почему две скорости (а не миллион из них) могут добавляться к c или больше, если каждая из них меньше. Все остальное обсуждается дополнительно.
Свет (в вакууме) движется с одной и той же скоростью независимо от того, относительно чего вы его измеряете, потому что «с» задается общим космическим полем (результирующее значение перекрытия полей всех полей в пространстве). Изолируйте его от этого, и «с» увеличится.

Простой ответ: «по отношению к чему-либо».

Например, если я стою где-то, а вы находитесь в космическом корабле, то мы всегда будем измерять наши относительные скорости меньше, чем с . Точно так же, если я стою где-то и два космических корабля проходят мимо меня в противоположных направлениях, то я всегда буду измерять скорости космических кораблей меньше, чем с , и они также будут измерять свою скорость относительно друг друга меньше, чем с (а также их скорости относительно меня, конечно). Это верно, даже если, например, я измеряю скорость каждого космического корабля больше, чем с / 2 , в противоположных направлениях.

Это означает, что скорости складываются не так, как мы ожидаем в повседневной жизни: если я стою на обочине дороги и наблюдаю, как две машины приближаются ко мне с противоположных сторон, обе со скоростью 30 миль в час, то я знаю, что их скорость относительно друг друга составляет 60 миль в час, и при их столкновении водители почти наверняка погибнут. Если же я стою на космодроме и наблюдаю два космических корабля, приближающихся в противоположных направлениях, скажем, 0,8 с то я знаю, что их скорость относительно друг друга все же меньше с : это на самом деле о 0,98 с . Я все еще уверен, что водители будут убиты.

Мне это нравится, потому что он формулирует ответ таким образом, чтобы помочь прояснить вопрос - если два космических корабля удаляются на 0,9с, и один из них включает свой прожектор, СР говорит, что другой космический корабль увидит свет. Их относительная скорость без СИ была бы 1,8c, так как быстро они действительно движутся друг относительно друга и как далеко свет «путешествует»?

Давайте представим на мгновение, что по той или иной причине во вселенной остался существовать только один объект, и это был космический корабль. Он может ускоряться и замедляться, поэтому здесь имеет место движение, движение в пространстве. Однако независимо от того, одинок он во Вселенной или нет, у него есть максимальная скорость, с которой он может двигаться в космическом вакууме. Это, конечно, скорость света.

Сам Свет не имеет контроля над космическим кораблем. На самом деле, независимо от того, с какой скоростью космический корабль движется в космическом вакууме, те, кто находится на борту космического корабля, все равно считают скорость света равной 300 000 км/с.

Таким образом, если бы они выбросили световой маяк из космического корабля и двигались к нему или от него, и делали это с различными скоростями, они все равно измерили бы скорость света, испускаемого маяком, как те же самые 300 000 км/с.

Такой непротиворечивый результат измерения скорости света может произойти только в том случае, если сам космический корабль постоянно находился в движении в четырехмерной пространственно-временной среде и делал это с той же самой величиной движения, которая также известна как пространственная величина движения свет, он же скорость света.

Таким образом, в целом пространственная скорость космических кораблей соотносится с четырехмерной пространственно-временной средой. Это означает, что скорость движения космических кораблей только в пространстве просто определяется направлением движения космических кораблей в четырехмерной пространственно-временной среде.

Преобразование Лоренца может пролить свет на это...

γ знак равно 1 1 − в 2 с 2

Предположим, что одно тело, смею сказать, «неподвижно», а другое движется прочь со скоростью v. Если относительная скорость между этими двумя разлетающимися телами равна скорости света, то знаменатель в преобразовании Лоренца будет равен до нуля. Тогда гамма будет равна единице, деленной на ноль, что совершенно абсурдно. Также невозможно, чтобы два движущихся друг от друга тела двигались со скоростью, превышающей скорость света, потому что тогда знаменатель будет состоять из извлечения квадратного корня из отрицательного числа, которое вводит комплексные числа.

Квадратный корень из отрицательного числа прост, а не абсурден. Возможно, все, что нам нужно, это немного воображения...
@CramerTV Извлечение квадратного корня из отрицательного числа не является «абсурдным», но скорость, равная квадратному корню из отрицательного числа, является «абсурдной». Ну, если не «абсурдно», то, по крайней мере, в реальной вселенной это не имеет никакого значения. Например, имеет смысл сказать, что в комнате 2, 3 или 4 человека. Если бы вы сказали, что есть 2 1/2 человека, я бы удивился, что вы имели в виду. Убийца с топором разрубил кого-то пополам и оставил одну часть тела здесь, а остальное где-то еще? Если вы сказали, что в комнате 4i+7 человек... ммм, нет.
Я согласен, поэтому я изменил «абсурд» на «без введения комплексных чисел».
@Jay - Интересная гипотеза - что является примером отрицательного числа в реальной вселенной?
@CramerTV В реальной вселенной есть много осмысленных применений отрицательных чисел. Изменение скорости может быть положительным или отрицательным. На самом деле изменение практически во всем. Высота относительно уровня моря, где плюс выше, а минус ниже. И т.д. И я не говорил, что мнимые числа не имеют применения в реальной вселенной. Например, 2D-поверхность можно интерпретировать как сложную плоскость. Я только что сказал, что скорость не является одним из них.
@ Джей, я предлагал, что наше создание чисел, математики и т. Д. Было прекрасным способом моделирования вселенной, но иногда они нас подводят. Мы говорим, что заряды бывают положительными и отрицательными, и аналогичным образом используем числа. Что, если бы мы выбрали цвета (черный для положительного и белый для отрицательного) и никогда не имели дело с отрицательным квадратным корнем? Может быть, этот другой тип конструкции мог бы на самом деле идеально моделировать вселенную без разрывов для деления на ноль, мнимых чисел и т. д. Вселенная работает идеально. Возможно, наша конструкция чисел и математики неверна.
Означает ли это, что я должен, по крайней мере, признать, что можно двигаться быстрее скорости света, если введение комплексных чисел в преобразование Лоренца не представляет никакой проблемы?
@CramerTV Как вы сказали, «может быть, есть какая-то альтернатива, которая будет работать лучше», можно только сказать: «Конечно, это возможно или, по крайней мере, мыслимо». Невозможно оценить такое предположение, пока кто-то не предложит альтернативу и не проработает детали.
@МайклЛи Может быть. Но это большое "если". Что, если бы я мог считать до бесконечности? Что, если бы я мог путешествовать на север мимо северного полюса?
@Jay, «нет возможности оценить такое предположение» - так что мы вернулись к моему первоначальному заявлению: «Возможно, все, что нам нужно, это немного воображения ...» Это сам Эйнштейн сказал «скачок в сознании» - не интеллект - это то, как мы делаем открытия. :)
В отношении чего мы не можем путешествовать со скоростью света? [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v