Вселенная летит со скоростью света

Можно ли достичь края Вселенной, если лететь со скоростью света?

20-й век ознаменовался величайшими открытиями в области физики и космологии. Основами этих открытий стали теории, разработанные плеядой выдающихся физиков. Самым знаменитым из них является Альберт Эйнштейн, на работах которого во многом основывается современная физика. Из теорий ученого следует, что скорость света в вакууме является предельной скоростью движения частиц и взаимодействия. А вытекающие из этих теорий временные парадоксы и вовсе изумляют: так для движущихся объектов время течет медленнее относительно покоящихся, причем чем ближе к скорости света, тем больше замедляется время. Получается, что для объекта, летящего со скоростью света, время полностью остановится.

Это дает нам надежду, что при должном уровне технологий, теоретически человек способен в течение жизни одного поколения достичь самых удаленных уголков Вселенной. При этом время полета в земной системе отсчета будет составлять миллионы лет, тогда как на корабле, летящем с околосветовой скоростью, пройдет всего несколько дней… Такие возможности впечатляют, и при этом появляется вопрос: если физики и инженеры будущего каким-то образом разгонят космический корабль до огромных величин, пусть даже теоретически до скорости света (хотя наша физика отрицает такую возможность), сможем ли мы достичь не только самых далеких галактик и звезд, но и края нашей Вселенной, взглянуть за границу неведомого, о чем у ученых нет никаких представлений?

Мы знаем, что Вселенная образовалась около 13,79 млрд. лет назад и с тех пор непрерывно расширяется. Можно было бы предположить, что ее радиус в данный момент должен составлять 13,79 млрд. световых лет, а диаметр, соответственно, 27,58 млрд. световых лет. И это было бы верно, если Вселенная расширялась равномерно со скоростью света – максимальной возможной скоростью. Но полученные данные говорят нам о том, что Вселенная расширяется с ускорением.

Мы наблюдаем, что наиболее удаленные от нас галактики удаляются от нас быстрее, чем находящиеся неподалеку – пространство нашего мира непрерывно расширяется. При этом существует часть Вселенной, которая удаляется от нас быстрее скорости света. При этом никакие постулаты и выводы теории относительности не нарушаются – внутри Вселенной у объектов остаются досветовые скорости. Эту часть Вселенной невозможно увидеть — скорости испущенных источниками излучения фотонов просто недостаточно, чтобы преодолеть скорость расширения пространства.

Вычисления показывают, что видимая для нас часть нашего мира имеет диаметр около 93 млрд. световых лет и носит название Метагалактика. О том, что находится за этой границей и насколько далеко простирается Вселенная, мы можем только догадываться. Логично предположить, что край Вселенной удаляется от нас быстрее всего и намного превышает скорость света. И скорость эта постоянно возрастает. Становится очевидным, что если даже какой-то объект будет лететь со скоростью света, то края Вселенной он никогда не достигнет, потому что край Вселенной будет удаляться от него быстрее.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Можно ли достичь края Вселенной, если лететь со скоростью света?

В 20-м веке в астрономии, физике и космологии было сделано большое количество важнейших открытий. Выдающиеся физики внесли фундаментальный вклад в создание и развитие теории, которая позволила сделать эти открытия. Наиболее выделился из всех Эйнштейн, большинство постулатов современной физики опираются на его работы. Эйнштейн утверждал, что свет в вакууме наделен максимально возможной скоростью, и это максимальная точка взаимодействия частиц. Исходя из этой теории, существуют удивительные временные парадоксы: у объектов, находящихся в движении течение времени происходит медленнее в отличие от объектов, находящихся в покое, а приближение показателя скорости объекта в движении к скорости света все больше и больше замедляет течение времени. На основе этой теории можно заключить, что при достижении объектом скорости света, время прекращает существовать – останавливается. Это в теории, а на практике придать объекту с реальной физической массой ускорение скорости света невыполнимо, чтобы это осуществить, нужно было бы найти бесконечный энергетический ресурс.

Опираясь на эту теорию, можно смело утверждать, что, когда человечество достигнет такого уровня технологий, появится возможность побывать во всех далеких областях Вселенной, причем на это будет достаточно 50-70 земных лет. Но эти цифры будут актуальны только для экипажа корабля, летящего с околосветовой скоростью, а вот на Земле пройдут миллионы лет, и, вернувшись назад, они вполне могут и не застать цивилизацию на своей родной планете. Этот полет, пожалуй, как безвозвратный билет в один конец.

Если бы человечество сможет создать корабль, двигающейся на околосветовой скорости, то сможет ли он долететь до края Вселенной, и увидеть то, что сейчас принято называть Невидимой Вселенной?

Мы предполагаем, что наша Вселенная возникла 13.79 млрд. лет назад, при этом она постоянно увеличивается в размере. Если подойти к решению этого вопроса с помощью математики, то следует 13.79 умножить на два, тогда мы получим общий диаметр, а значит и весь размер видимой части Вселенной – 27.58 млрд. св. лет. Но математический подход здесь не подойдет, так как скорость расширения не соответствует постоянной величине и постоянно меняется. Причем увеличение размера происходит еще и с ускорением. Наблюдения дальних галактик показали, что они улетают от нас гораздо быстрее, чем те, которые недалеко от нас. Связано это с постоянным расширением пространства нашего мира. В это сложно поверить, но есть такая область Вселенной, скорость удаления которой от нас выше скорости света. И это, никоим образом, никак не нарушает теорию относительности, поскольку во внутренней части Вселенной объекты имеют скорости, не превышающие скорость света. А вот объекты внешней части имеют сверхсветовые скорости, а поэтому у фотонов, выпущенных ими, не хватит скорости для преодоления скорости расширения пространства, и они никогда до нас не доберутся. Сделанные учеными подсчеты, указывают на то, что размер диаметра видимой части нашего мира (Метагалактики) составляет 93 млрд. св. лет. А что находится за краем Метагалактики, пока еще никто не знает, можно лишь строить предположения. Вероятно, скорость отдаления края Вселенной гораздо выше величины скорости света, а если еще учесть, что она постоянно увеличивается, то это вообще сложно представить, даже ученому.

Из этого следует, что объект, двигающийся со скоростью света, никогда не достигнет края Вселенной, из-за того, что скорость удаления самого края значительно выше скорости света и этот край будет удаляться от объекта значительно быстрее. Любопытный факт: невозможно даже приблизительно вообразить, что собой представляло бы такое путешествие. По теории Эйнштейна время останавливается в момент достижения световой скорости, и, как бы далеко не находился объект в космосе, куда нужно долететь, временное восприятие этого перелета в независимости от расстояния для любого человека равнялось бы тому времени, которое он тратит при непроизвольном моргании век, грубо говоря – это мгновение. Но возможно ли за одно мгновение преодолеть бесконечно удаляющееся от нас расстояние до края Вселенной? Та физика, которая существует на данный момент на Земле, не дает ответа на этот вопрос, однако мы все ближе и ближе подходим к теории квантовой физики, и быть может, мы сможем найти ответ…

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?

1. 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.
2. 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

4 способа обогнать свет, быстрейший во Вселенной

Считается, что ничто во Вселенной не может двигаться быстрее света. Ещё бы, он перемещается с огромной скоростью, и до сих пор не было обнаружено частиц, способных двигаться быстрее. Однако существует масса способов так или иначе превысить (или достичь) скорость света.

Какова скорость света

Во времена античности считалось, что скорость света – величина бесконечная, т.е. свет перемещается мгновенно. Позже, используя различные методы, измерить эту величину пытались многие ученые.

Самое точное измерение скорости света было сделано в 1983 году при помощи лазера. Скорость движения фотонов в вакууме равняется 299 792 458 м/с. Но можно ли превысить эту скорость?

Скорость света в вакууме превысить нельзя, но можно в других средах!

Скорость фотонов меняется в зависимости от среды , в которой они распространяются. Например в воде эта величина составляет 225341км/с, в стекле 199803 км/с, а в Алмазе «всего» 123845 км/с.

Более того, в 1999 году, немецким ученым удалось снизить скорость света до 17 м/сек. А позже они смогли остановить свет на целую минуту, при помощи экстремально охлажденного кристалла из сплава празеодима и силиката иттрия.

Поэтому любая частица, не имеющая массы и передвигающаяся со скоростью света, может обогнать замедленные фотоны. Например, гравитон или глюон. Также это может сделать электрическое поле, перемещающееся в проводнике.

Эффект Вавилова – Черенкова

В 1934 году Советские ученые Павел Алексеевич Черенков и Сергей Иванович Вавилов обнаружили, что жидкость, облучаемая гамма-лучами, испускает голубое свечение. Исследователи предположили, что светятся электроны, выбитые рентгеновским излучением из среды.

В 1957 году причина свечения электронов была раскрыта отечественными физиками Ильей Михайловичем Франком и Игорем Евгеньевичем Таммом.

Дело в том, что электрон во время движения, своим электрическим полем поляризует атомы вещества вокруг себя. Возвращение поляризованного атома в первоначальное состояние сопровождается свечением.

Происходит такое явление, только если электроны движутся быстрее скорости света. То есть, облучая жидкость рентгеновскими лучами, мы получаем частицы, которые перемещаются быстрее, чем свет.

Нейтрино

В 2011 году группа европейских ученых разогнала субатомную частицу – нейтрино, до сверхсветовой скорости. Частицы выпускались в лаборатории в Италии, а ловились за 730 км в Швейцарии. Нейтрино преодолели это расстояние на 57 наносекунд быстрее света.

Этот эксперимент стал сенсацией, которая пошатнула фундамент теории относительности Эйнштейна. Согласно этой теории, частица имеющая массу, не может достичь световой скорости, а тем более превысить ее. В этом случае масса нейтрино увеличивается бесконечно. Время же поворачивается вспять.

Однако позднее эта сенсация была опровергнута. Оказалось, что во время эксперимента произошел технический сбой, из-за которого результаты оказались искажены .

Расширение вселенной

После Большого Взрыва Вселенная постоянно расширяется. Скорость этого расширения неуклонно увеличивается . Дальние галактики удаляются от нас все быстрее и быстрее. В возрасте одной секунды, Вселенная уже была размером 10 световых лет. Спустя год (86400 секунды) —уже 100000 световых лет.

Понятно, что она расширяется гораздо быстрее скорости света. Однако в этом случае быстрее света расширяется пространство космоса – вакуум, а не материальные объекты.

Как итог, можно с уверенностью сказать: догнать обогнать свет возможно! А вот превысить скорость света пока что не удалось никому.

Источник