Можем ли мы путешествовать быстрее света?
К сожалению, нам жаль разбивать мечты, но путешествие быстрее света в вакууме (ровно 299 792 458 метров в секунду, часто округляют до 300 000 000 метров в секунду) невозможно. Этот принцип был сформулирован в начале 20-го века Альбертом Эйнштейном с его специальной теорией относительности.
Согласно этой теории, объект (или элементарная частица), испытывающий ускорение, приобретает массу. Разогнавшись до скорости 300 000 километров в секунду, он потенциально будет обладать бесконечной массой. Однако для того, чтобы объект ускорился, ему необходимо придать энергию, и чем тяжелее объект, тем больше энергии! Чтобы достичь или превысить скорость света, эта энергия должна быть все больше и больше, пока не достигнет бесконечности, что невозможно.
Тахионы, частицы, которые заставляют мечтать
Тем не менее в 1960-х годах физики предположили существование частиц, названных "тахионами", которые могли бы двигаться быстрее света в вакууме и обладали бы энергией, уменьшающейся при увеличении скорости! "Нестандартные" характеристики этих тахионов, а также невероятность их наблюдения и возможные парадоксы, которые породило бы само их существование, делают их объектом интереса для многих научно-фантастических произведений, например, в сериале "Флэш", где они очень полезны для создания скорости и путешествий во времени.
Остается один вопрос, который многие из вас могут задать: ускоряется ли свет, чтобы достичь своей скорости? Нет, потому что фотоны - частицы, из которых состоит свет, — не ускоряются. Они распространяются со скоростью около 300 000 километров в секунду (км/с) без ускорения, как только они испускаются, просто потому, что ... у них нет массы.
Двигайтесь быстрее света ... где угодно, только не в вакууме!
В то время как скорость света в вакууме составляет приблизительно 299 792 км/с, в воде она составляет всего 225 563 км/с, а в стекле - 200 000 км/с. Поэтому свет может быть "обогнан" в материальной среде. Таким образом, хотя частица не может превысить скорость света в вакууме, она может двигаться быстрее света в определенных средах! Это удивительное открытие было сделано российским физиком Павлом Черенковым и принесло ему Нобелевскую премию по физике в 1958 году.
Это явление, известное как "эффект Черенкова", позволяет обнаружить и изучить космические частицы, а также объяснить голубой свет в охлаждающих бассейнах атомных электростанций. Это происходит потому, что частица, превышающая скорость света, вызывает испускание интенсивного голубоватого света, который известен как "излучение Черенкова".