Чем опасен разгон до скорости света?
Если вы любите научную фантастику про космос, то наверняка знаете истории, где человечество путешествует по Вселенной на космических кораблях. Чтобы быстро перемещаться из одной точки необъятного космоса в другую, они оснащены варп-двигателями, которые позволяют достигать скоростей, превышающих скорость света (300 000 километров в секунду). К сожалению, на данный момент таких двигателей не существует. Но давайте представим, что они уже созданы и вы можете прямо сейчас отправиться в космическое путешествие? Допустим, у вас уже есть фантастический корабль и все, что вам остается — это запустить двигатель и отправиться в любую из понравившихся вам галактик. По словам представителей NASA, во время перемещения по космосу со скоростью света, у пилотов могут возникнуть серьезные проблемы. Чтобы рассказать о них, космическое агентство и художники представили мультфильм, в котором инопланетное существо отправляется в «космический отпуск». Получилось очень познавательно!
Кадр из мультфильма NASA
Варп-двигатель — вымышленный тип двигателей из научно-фантастических книг и фильмов. По словам фантастов, оснащенные ими космические корабли могут достигать скорости света и быстро перемещаться между галактиками. О варп-двигателях часто упоминается в фильмах и сериалах «Звездный путь» и книгах американского писателя Айзека Азимова.
Опасность скорости света
О видеоролике и истории его создания было рассказано в издании ScienceAlert. Хочется скорее перейти к сути мультфильма, поэтому в историю создания особо углубляться не будем. Скажу только то, что основную роль в его разработке играли эксперты из Goddard Media Studios, которые в основном и занимаются производством красивых видео для агентства NASA. По сюжету, забавное инопланетное существо построило космический корабль и собирается отправиться в космическое путешествие со скоростью света. Но он не знает о возможных проблемах, и закадровый голос вкратце о них рассказывает.
Итак, вы только что обновили свой космический корабль, и теперь он может летать со скоростью света. Мы не знаем, как вам это удалось, но поздравляем! Прежде чем вы улетите в космос, посмотрите это видео, чтобы узнать больше о проблемах, которые могут возникнуть при полете со скоростью света.
Отложив в сторону вопрос о том, как собрать космический корабль из фантастических фильмов, авторы сразу переходят к перечислению проблем:
- во-первых, при достижении скорости света у пилотов в корне меняется ощущение пространства и времени;
- во-вторых, при движении на огромных скоростях, космический корабль будет сталкиваться с немыслимым количеством космических частиц, которые могут буквально поджарить корпус;
- в-третьих, при слишком быстром достижении скорости света, корабль может не выдержать нагрузки и развалиться на части.
Подготовка к полету
В плане изменения ощущения пространства и времени все просто. Если вы полетите в другую галактику, вам может показаться, что полет занял всего лишь несколько дней, хотя на Земле уже пройдут тысячи лет. Этот момент отчасти показан в фильме «Интерстеллар», поэтому тем, кто не смотрел — еще одна рекомендация. Решить эту проблему невозможно, потому что таковы законы Вселенной. Можно лишь психологически подготовиться к тому, что к моменту приезда из «космического отпуска» у путешественника не будет ни работы, ни семьи.
«Один час на этой планете равен семи годам на Земле»
Для защиты от столкновения с космическими частицами необходимо как следует продумать конструкцию космического корабля. Даже в нынешних ракетах и кораблях используются материалы, которые не повреждаются от столкновений и выдерживают нагревание до высоких температур. Между внешней поверхностью конструкций и капсулой, в которой сидят астронавты, есть дополнительные слои, которые охлаждают воздух.
Кадр из фильма «Звездные войны»
А для решения третьей проблемы нужно придумать способ постепенного набора скорости. Хотя, с этим не должно возникнуть особых сложностей, потому что создание технологии мгновенного достижения скорости света кажется еще более тяжелой задачей. А если же скорость будет достигаться мгновенно, можно подумать о методах укрепления конструкции корабля, чтобы он выдерживал даже самые большие нагрузки.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
Достижение скорости света
Примерный внешний вид устройства Breakthrough Starshot
Работы над созданием космических кораблей, способных разгоняться до скорости света, уже идут. Например, авторы проекта Breakthrough Starshot разрабатывают устройство, которое сможет набрать хотя бы 20% от скорости света. Когда он будет создан, его отправят к удаленной от нас на 4,37 световых лет звездной системе Альфы Центавра. В идеале, полет должен занять около 20 лет и еще 5 лет устройству понадобится для того, чтобы отправить нам уведомление о своем прибытии. На данный момент ожидается, что устройство будет представлять собой небольшую пластинку, которая ускоряется за счет направленных лазерных лучей. Подробнее о нем и аналогичном проекте NASA можно почитать в этом материале.
Источник
Что будет с человеком, если двигаться со скоростью света
Если представить, что человечество построит корабль, способный разогнаться до скорости света с космонавтом на борту, то какие явления будут с ним происходить?
Общие сведения
Впервые о скорости света высказался физик-теоретик Альберт Эйнштейн в 1905 году, показав всем известную на сегодняшний день формулу:
Формула указывает на взаимосвязь между полной энергией тела (E) и его массой (m). Причём скорость света (с) – есть величина постоянная, приблизительно 300 000 км/с.
Пока что человеку удалось достичь 11.1 км/с (0.003% от скорости света). Произошло событие в миссии «Аполлон — 10» (подготовка к отправке на Луну, май 1969). На высоте 121 км над уровнем Земли корабль разогнался до рекордной скорости с экипажем на борту, которая и осталась не побитой до сих пор.
Явления при скорости света
Если представить, что человечеству удалось создать уникальный корабль, который сможет увеличить скорость равную световой, посадить в него космонавта испытателя, то произойдут с ним как минимум 4 случая.
1. Время остановится
Мы живём в четырёхмерном измерении (пространство-время). Кроме трёх направлений есть ещё четвёртое – время . Даже если человек будет просто валяться на кровати, он всё равно будет перемещаться во времени вперёд.
Однако есть взаимосвязь между скоростью и временем. Чем быстрее он начинает перемещаться, тем медленнее течёт время. Если он начнёт двигаться со скоростью света, то время полностью для него остановится. Он попадёт в будущее.
2. Увеличение массы тела
В Большом Адронном Коллайдере был проведён эксперимент с ускорением электрона (отрицательно заряженная частица). Масса электрона в состоянии покоя ничтожно мала 9.1 х 10⁻³¹ кг. Электрон уже разогнали до 250 000 км/с. Масса электрона увеличилась до 2 кг. Чем ближе объект к скорости света, тем сильнее увеличивается его масса.
Если взять обычного человека с массой тела 80 кг, то при скорости 250 000 км/c его масса станет 80 нониллион кг (10 *30). При световой скорости масса его тела будет безгранично увеличиваться вместе с кораблём.
Свет представляет собой направленные частицы фотонов. В состоянии покоя фотоны не имеют массу. Если бы у них была какая-нибудь масса, то тогда свет разрушал бы абсолютно всё на своём пути.
3. Сокращение размеров тела
Хоть первые 2 фактора теоретически не являются смертельными, то здесь смерти космонавту никак не избежать. При приближении к световой скорости, длина человека с кораблём начнёт резко уменьшаться до размеров атомов. Здесь уже человеку не удастся выйти сухим из воды.
4. Смертельная радиация
Космос не является полностью вакуумным. На 90% состоит из атомов водорода, остальные 10% — атомы гелия (речь идёт о четырёхпроцентной составляющей Космоса, которая понятна человеку: вещества из атомов, остальные 96%, непознанное: тёмная материя, тёмная энергия — прим. автора).
В Космосе космический корабль сталкивается с небольшим количеством атомов водорода, столкновения никак неощутимы. Приближаясь к световой скорости, атомы начнут прожигать корабль и космонавта насквозь. Смертельная доза радиации для человека 6 — 8 Зиверт .
При световой скорости доза превысит в 2000 раз. Человек не проживёт и двух секунд. Никакой защиты на сегодняшний день не существует, если только прицепить алюминиевую броню к космическому кораблю толщиной несколько сотен метров, что неактуально.
Заключение
Движение на световой скорости пока только возможно в фантастических романах. В начале 20-го века никто бы не поверил, что человек уже через несколько десятков лет побывает в Космосе. Прогресс очевиден.
В начале 21-го учёные научились разгонять отдельные частицы (протоны) до практически световой скорости (на 3 м/с медленнее) с помощью Большого Адронного Коллайдера. Как знать, возможно через тысячу лет человечество покорит скорость света.
Понравилась статья? Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, делитесь в социальных сетях. Дальше будет интереснее.
Источник
Что можно будет увидеть в космосе, если лететь со скоростью света?
Луна – единственный космический объект, на который ступала нога человека. Далекие планеты Солнечной системы не принимают нас на своей поверхности. Причина в скоростях, которые развивают современные космические аппараты — их мощности недостаточно для далеких путешествий.
Однако ничего не мешает представить полет со скоростью света. Что увидит человек?
Движение со скоростью света – это возможно?
Теория относительности гласит: скорость света в вакууме равна примерно 300 000 км/с. Это постоянная величина – быстрее ни один объект не передвигается во Вселенной.
В 1969 году человек достиг максимальной космической скорости – 40 000 км/час. Это произошло во время полета капсулы вокруг Луны.
Почему же невозможны путешествия человека во Вселенной со скоростью света?
Энергия и масса эквивалентны друг другу. Объект увеличится в массе, и для воздействия на него понадобится много энергии. Фотоны, из которых состоит свет, не имеют массы, поэтому для движения энергия им не нужна. Однако существует теоретическая возможность, что человек приблизится к показаниям, близким к скорости света.
Что будет с человеком?
- Время для путешественника замедлится. Космонавт, находящийся на борту корабля, будет двигаться на световой скорости и за 12 месяцев достигнет планеты, отдаленной от него на 1 световой год. Но для человеческого восприятия это время займет не более часа.
- Согласно теории относительности, масса тела человека будет расти. Если на Земле космонавт весил 65 килограмм, то при движении со скоростью света эти значения приближаются к полутора тоннам.
Что откроется перед глазами космического путешественника?
Летящая навстречу человеку Вселенная станет похожа на движение объектов сквозь иллюминатор: приближающиеся звезды покажутся синими полосами, удаляющиеся – красными.
Длина испускаемых звездами световых волн изменится. От нее зависит воспринимаемый глазом цвет. Постепенно человек погрузится во тьму, так как зрение не сможет улавливать волновой спектр.
Что будет, если космонавт полетит ровно со скоростью света?
Для фотона понятия времени не существует, поэтому человек ничего бы не увидел. Любой временной отрезок будет равен нулю. Для того, чтобы что-то увидеть, нужно время. Но если оно не имеет величины, никакие действия в космосе невозможны.
Источник
Можно ли увидеть корабль движущийся со скоростью света?
Вновь отвечаем на вопрос, присланный подписчиком:
Можно ли увидеть объект, движущийся со скоростью света? Например, большой космический корабль пришельцев с большого расстояния.
На самом деле скорость света является недостижимым пределом для любых тел обладающих массой, поэтому ответ на данный вопрос очень прост: не сможем увидеть, так как такая ситуация просто невозможна. Однако давайте чисто гипотетически рассмотрим такой невозможный случай.
По мере разгона и приближения скорости корабля к скорости света линейные размеры космического корабля начинают проявляться эффекты специальной теории относительности. В частности лоренцово сокращение длины и лоренцово же замедление времени.
По мере увеличения скорости корабля с точки зрения внешнего наблюдателя, т.е. в данном случае нас его линейные размеры в направлении совпадающем с направлением его движения будут уменьшаться, то есть для внешнего наблюдателя он становится короче, но его ширина и длина не меняются.
При скорости очень близкой к скорости света длина корабля станет почти нулевой, поэтому увидеть его стороннему наблюдателю, без специальных приспособлений будет крайне трудно. Фактически можно будет только нос и корму корабля, в виде плоских картинок, и лишь под определённым диапазоном углов, который по мере приближения к скорости света будет сжиматься, а достигнув скорости света скорости корабль станет видимым лишь наблюдателю, чей луч зрения совпадает с траекторией полёта корабля.
Другой проблемой будут красное и фиолетовое смещения света испускаемого и отражаемого кораблём. Для наблюдателя перед кораблём на околосветовой скорости свет от корабля будет иметь очень маленькую длину волны, которую будет крайне трудно зафиксировать, а на скорости света и, вообще, нулевую и корабль невозможно будет наблюдать, особенно с учётом того, что свет и сам корабль достигнут наблюдателя практически одновременно.
Наблюдатель, находящийся позади корабля, из-за красного смещения будет видеть от него свет с большой длиной волны, а на скорости света ≠ — с бесконечной длиной и его снова-таки будет невозможно зафиксировать. Подытожив, можно сказать, что на околосветовой скорости корабль будет крайне трудно зафиксировать, а на скорости света вообще невозможно.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник