2, которое вводит соотношение между массой и энергией. Из этого можно сделать первый вывод о том, что будет при ее изменении: при меньшей скорости света энергия, соответсвующая массе, будет меньше. Значит при таких процессах, как аннигиляция или термоядерный синтез, будет выделяться меньше энергии, чем в нынешней Вселенной. Следовательно, звезды в такой Вселенной будут выделять меньше энергии, а значит быстрее тухнуть и меньше греть, при этом свет от них будет идти дольше, и процессы, связанные с возникновением жизни, будут замедлены.
Соответственно, при большем значении c, количество выделяемой звездами энергии будет больше, свет будет распространяться быстрее, звезды будут гореть дольше из-за чего в их недрах смогут синтезироваться металлы тяжелее железа, прежде чем светила превратятся в сверхновые. Взрыв последних, кстати, тоже будет мощнее и смертоноснее. Также в такой Вселенной, скорее всего, будет больше звезд, так как образоваться они смогут сравнительно легче. Это значит, что жизнь, которая так или иначе возникнет на какой-либо из планет, сможет быстро добраться до соседней звездной системы, так как расстояния между ними будут меньше.
Изменение скорости света скажется и на релятивистских эффектах. Эта величина входит в выражение фактора Лоренца, и с ее изменением поменяется и величина уменьшения длины объекта и замедления времени при движении на скорости, близкой к световой. Это значит, что длина будет сокращаться меньше, а время практически не замедляться при движении на скоростях, доступных сегодня космическим аппаратам человечества. В этом случае наблюдать релятивистские эффекты можно будет и для некоторых астероидов.
С другой стороны, скорость света — верхний предел скорости объектов, имеющих массу. А значит, с изменением скорости света будет меняться и легкость разгона до высоких скоростей, причем эта зависимость прямая.
Новости науки и технологий
Перейти на popuni.ru
1 эксперт согласен
43,1 K
Кирилл Бартаев
29 января 2020
Вы сказали: » …Будет выделяться меньше энергии, чем в нынешней Вселенной.
Следовательно, звезды в такой… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Рустем Мухаметшин
Физика
804
Специалист ИТ с физмат образованием · 27 мар 2021
Позвольте предположить, что ничего бы не изменилось. Скорость света масштабируемая константа. Выбор масштабов единиц измерения ничего не меняет.
Если законы эйнштейна и кулона будут те же, то силы перенормируются и все останется тем же.
Не имею твердого доказательства на этот счет (дополнено, см. систему Хевисайда). Но можно обратиться к системе отcчета в которой c=1… Читать далее
Фундаментальный вопрос рациональности: почему ты веришь в то, во что веришь?
Перейти на hpmor.ru
Кот Кузя
22 октября 2021
Какие же умные мужики живут в России!
Комментировать ответ…Комментировать…
Александр Мынов
2,6 K
Я с детства хотел понять что за место такое Вселенная.
Лишь с долгими годами усердных… · 29 янв 2020 ·
nuclearbot
Скорость света зависит от качества вакуума. Есть понятие «мнимый вакуум». Это означает, что все данные, которые мы получаем, мы получаем находясь в определенной точке Вселенной и в этой точке физические свойства обуславливаются вакуумом, который на самом деле не абсолютный. Очень много факторов влияет на скорость света, но можно однозначно сказать, что наблюдаемый нами… Читать далее
17,4 K
иван локоченко
26 февраля 2020
«Вакуум»- как вы пишете. Это не так — это свойство пространства. Вакуум это изобретение человека. Что вы… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Анисимов Владимир
276
фотография, творчество, авиация. · 22 дек 2020
Я конечно не астроном и далеко не физик, но смущает один вопрос, свет что это волна или частица (я о фотоне если что)? Пример — электро лампочка, если фотон частица, то лампочка должна менять свою массу, в процессе свечения, а скорость света что это, электромагнитная волна или поток фотонов.
Эффект доплера, и в радиолокации он применяется, для измерения скорости… Читать далее
Виталий Лесин
23 января 2021
Лампочка не меняет свою массу, потому что к ней все время подводится электричество. А если взять целиком фонарик с… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Виктор Зозуля
396
слесарь-электрик, ценитель резкости и краткости · 11 февр 2021
Согласно «объектной»(или «предметной») онтологии —
величины физических констант обусловлены количеством субстанции, «втянутой» в «материальную тягомотину»…
Это значит, что «другой вариант вселенной» — вряд ли хоть в чём-то кроме «принципиальной схемы» подобен «нашей».
https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=2621348208085301&id=100006304411377&cft[0]=AZUcQg… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Вячеслав Строчилин
11
механик, электронщик, пенсионер, атеист не воинствующий, семейное положение-занят, в.
.. · 17 апр 2021
Первое, что надо принять так это относительное постоянство скорости света для данной среды и не привязывать её (скорость) к какой-то единице времени, ведь размерность 1 земная секунда искусственно выведенная единица относительно 24 часов земных суток. Просто так сложилось исторически, что люди сумели договориться хотя бы в этом хотя и не все, до сих пор существует… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Александр Жилинский
145
ученый . Разбираюсь во всем . Могу починить примус или выпить с горла пузырь водки не… · 9 мар 2021
Если бы скорость света была бы например метра три в минуту,то житуха наша была бы намного лучше .К примеру утром можно валяться в кровати еще целый час после звонка будильника , да и на работу можно не ходить , пока соберешься солнце уже и село. Вот только хреново Шумахерам будет на дороге . Вроде и дорога пустая , а только разогнался — Бзынь , и к кому — то в зад.
.. Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Виталий Лесин
50
Бездельник и социальный паразит. · 23 янв 2021
Ничего бы не изменилось. Дело в том, что скорость света — это на самом деле вовсе не скорость света, а скорость передачи воздействия от причины к следствию. И если бы эта скорость уменьшилась или увеличилась, соответственно уменьшилась или увеличилась скорость всех процессов и в том числе скорость восприятия нами времени. Если бы скорость света увеличилась в 1 000 раз в… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Alikutza72
-3
Alikutza 72. Это год окончания средней школы. Занимаюсь термодинамикой и физикой… · 25 янв 2021
Вопрос задан не совсем корректно .Скорость сета _ это не постулат ,не КОНСТАНТА, заданная кем- то.
Это функция от плотности вещества (материи) во Вселенной и количества движения (импульса),который получают элементарные микрочастицы в момент взрыва звезд,солнц, галактик. Поэтому скорость передачи импульсов в нашей Вселенной именно такая, а не иная. А что изменилось бы… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Романски
8
Хороший, увлекаюсь, разбираюсь · 16 мар 2021
Если бы допустим скорость света была 1 метр в год, до вы могли бы лицезреть живого (ну понятно умершего) Ивана грозного предположим в бинокль с расстояния в метров 400 — 500, или быть в эпицентре Великой отечественной войны. как при этом передвигаться, не знаю , потому как на расстоянии 1 метра будет картинка годичной давности.))
Комментировать ответ…Комментировать…
Скорость света — сколько это, как измерить, способы достижения скорости света
Скорость света в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме, постоянная и конечная.
В физике традиционно обозначается латинской буквой «c». Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства геометрии пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий равная 300 000 000 метров в секунду. Самое точно измерение на сегодняшний день показывает 299 792 458 ± 1,2 м/с. На сегодняшний день ученые всего мира пытаются создать космический корабль, который сможет приблизиться к скорости свете.
Самое обсуждаемое по теме Скорость света
Если квантовая теория верна, то от таких квантовых частиц как атомы, можно ожидать очень странного поведения. Но несмотря на хаос, коим может показаться квантовая физика, в этом удивительном мире крошечных частиц действуют свои собственные законы. Недавно команде ученых из Университета Бонна удалось доказать, что в квантовом мире – на уровне сложных квантовых операций – действует ограничение скорости.
Атомы, будучи маленькими частицами, в некотором смысле напоминают пузырьки шампанского в бокале. Описать их можно как волны материи, однако их поведение больше напоминает бильярдный шар а не жидкость. Каждый, кому в голову придет идея очень быстро переместить атом из одного места в другое, должен действовать со знанием дела и сноровкой как у опытного официанта на банкете – не пролив ни капли шампанского из десятка бокалов на подносе, лавируя между столиками. Но даже в таком случае экспериментатор столкнется с определенным ограничением скорости – лимитом, превысить который невозможно. Полученные в ходе исследования результаты важны для работы квантовых компьютеров, а эта область, как наверняка знает уважаемый читатель, в последние годы активно развивается.
Читать далее
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!
Читать далее
Межзвездные путешествия — непростая задача для будущих исследователей Вселенной. Из-за огромных расстояний, разделяющих звездные системы друг от друга, транспорту будущего придется научиться использовать неподвластные современному человеку физические силы. Но что, если все может оказаться гораздо проще, чем это считалось ранее? Как сообщает портал Universe Today, наши потомки смогут путешествовать между звездами на кораблях, движущихся сквозь время и пространство со скоростью света.
Для того, чтобы претворить мечту человечества в реальность, транспортные средства будущего будут использовать гиперскоростные звезды и метеоры, ускоренные взрывами сверхновых. Так неужели мечта человечества о покорении Вселенной может однажды осуществиться?
Читать далее
Феномен замедления времени в космосе долгое время волновал умы писателей-фантастов со всего мира. Вместе с тем, вопрос о том, как сильно воздействует перемещение астронавта со скоростью света на его биологические часы, впервые был описан в так называемом “парадоксе близнецов”, в котором астронавт совершает путешествие в космос на скоростной ракете, а его брат-близнец остается на Земле. Считается, что по возвращению на голубую планету, астронавт обнаружит своего близнеца постаревшим, в то время как внешний вид самого космического путешественника останется едва ли не прежним.
Читать далее
Скорость света – это предел, с которым может двигаться материальный объект в пространстве, если, конечно, не брать в расчет гипотетические кротовые норы, с помощью которых, согласно предположениям, объекты могут перемещаться в пространстве еще быстрее.
В идеальном вакууме частица света, фотон, может двигаться со скоростью 299 792 километра в секунду или примерно 1,079 миллиарда километров в час. На первый взгляд может показаться, что это удивительно быстро. Нет, это на самом деле быстро. Но в масштабах космоса такая скорость может быть мучительно медленной, особенно, если речь идет о радиосообщениях и полетах на другие планеты, в частности, находящиеся за пределами нашей Солнечной системы.
Читать далее
Скорость света является одной из важнейших констант в физике. Впервые оценку скорости света дал датский астроном Олаф Рёмер в 1676 году. Однако ученым, который установил, что именно свет задает верхний предел достижимой скорости в нашей Вселенной, равняющийся почти 300 000 километрам в секунду, был именно Альберт Эйнштейн. И все же, согласно той же теории Эйнштейна, все в этой Вселенной относительно, включая движение. Это, в свою очередь, заставляет задать вполне логичный вопрос: какова же скорость полной противоположности света – тьмы?
Читать далее
Когда варп-двигатель впервые был представлен людям — вместе с дебютом «Звездного пути» пятьдесят лет назад — наше понимание Вселенной принципиально отличалось от нынешнего.
С одной стороны, варп-двигатель был просто сюжетным устройством, которое позволяло добираться до далеких звезд весьма быстро; казалось, он нарушает принцип относительности Эйнштейна и физически невозможен. С другой стороны, казалось, что гравитация стягивает далекие галактики между собой, и если двигаться достаточно близко к скорости света, можно достичь чего угодно. Тогда мы не знали о темной энергии.
Читать далее
Группа ученых из МГУ имени М. В. Ломоносова и Технологического университета Тойохаши (что в Японии) разработала метод управления поворотом поляризации света. Как утверждают физики, это сможет открыть новые горизонты для развития систем оптической обработки информации, а также поможет в создании нового типа сверхбыстрых компьютеров, в которых вместо электронов работают фотоны.
Читать далее
Если посмотреть на Солнце через 150 миллионов километров космоса, который разделяет наш мир от ближайшей звезды, свет, который вы видите, не показывает Солнце на текущий момент, а каким оно было 8 минут и 20 секунд назад.
Это потому что свет движется не мгновенно (а со скоростью света, хаха): его скорость составляет 299 792,458 километра в секунду (подробности этого невероятного факта здесь). Именно такое время нужно свету, чтобы преодолеть путь от фотосферы Солнца до нашей планеты. Но силе тяжести не обязательно нужно вести себя так же; возможно, как предсказывала теория Ньютона, гравитационная сила представляет собой мгновенное явление и ощущается всеми объектами с массой во Вселенной, через все эти огромные космические расстояния, одновременно.
Читать далее
Исследователи из Гарвардского университета заявили о создании способа управления светом на наноуровне, который может привести к созданию фотонных телекоммуникаций (вместо современных электронных). Как сообщается, команда исследователей разработала метаматериал из кремниевых опор, заключённых в полимер и обёрнутых золотой плёнкой, которая снижает коэффициент преломления до нуля. Говоря русским языком, это означает, что световая волна может проходить этот материал со скоростью, стремящейся к бесконечности, при этом не нарушая известные законы физики.
Читать далее
Превысит ли расширяющаяся Вселенная скорость света?
Во Вселенной, управляемой общей теорией относительности, наполненной материей и энергией, статическое решение … [+] невозможно. Эта Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься, и измерения очень быстро и убедительно покажут, что расширение было правильным. С момента ее открытия в конце 1920-х годов эта парадигма расширяющейся Вселенной не подвергалась серьезным испытаниям.
NASA / GSFC
Если есть одно правило, которое люди знают о том, как быстро могут двигаться вещи, так это то, что существует предел космической скорости: скорость света в вакууме. Если у вас вообще есть какое-то количество массы — как у всего, состоящего из атомов — вы не можете достичь даже этого предела; вы можете только приблизиться к нему. Между тем, если у вас нет массы и вы путешествуете по совершенно пустому пространству, нет другой скорости, с которой вам разрешено двигаться; вы должны двигаться со скоростью света.
И все же, если вы думаете о том, насколько велика наблюдаемая Вселенная, мы знаем, что она выросла до 92 миллиарда световых лет в диаметре всего за 13,8 миллиарда лет. Более того, к моменту, когда с момента Большого взрыва прошла всего одна секунда, Вселенная уже была в несколько световых лет в поперечнике! Как это возможно, не нарушая законов физики? Это то, что хочет знать сын Роберто Кановаса Лукас, спрашивая:
«Если Вселенная увеличилась более чем на 300 000 км за долю секунды, это означает, что все эти вещи должны были двигаться быстрее скорости света в течение этого крошечного промежутка времени, поэтому нарушая правило, согласно которому ничто не может двигаться быстрее света».
Если вы хотите понять, что происходит, вам придется немного напрячь свой мозг, потому что обе вещи одновременно верны: Вселенная действительно растет таким образом, и все же ничто не может двигаться быстрее света. Давайте раскроем, как это происходит.
Кажется, что свет в вакууме всегда движется с одной и той же скоростью, скоростью света, независимо от .
.. [+] скорости наблюдателя. Если бы удаленный объект излучал свет, а затем быстро удалялся от нас, сегодня он мог бы быть примерно таким же далеким, как расстояние, вдвое превышающее расстояние, пройденное светом.
Пользователь pixabay Мелмак
Начнем с известного вам правила: ничто не может двигаться быстрее света. Хотя это правило обычно приписывают Эйнштейну — оно является краеугольным камнем специальной теории относительности — на самом деле было известно или, по крайней мере, сильно подозревалось, что оно верно более чем за десять лет до него.
ЕЩЕ ДЛЯ ВАС
Если у вас есть объект в состоянии покоя и вы прикладываете к нему силу, он будет ускоряться. Это знаменитая формула Ньютона F = m a 9.0022, в котором говорится, что сила равна массе, умноженной на ускорение. Если вы приложите силу к любому массивному объекту, он ускорится, а это значит, что он ускорится в определенном направлении.
Но это не может быть всегда верно.
Представьте, что вы ускоряете что-то так, что оно становится быстрее на 1 километр в секунду с каждой проходящей секундой. Если вы начнете с состояния покоя, вам потребуется всего 299 793 секунды (около 3,5 дней), прежде чем вы достигнете, а затем превысите скорость света! Вместо этого должны действовать другие правила, когда вы приближаетесь к этой скорости, и мы выяснили эти правила еще в конце 1800-х годов, когда Эйнштейн был еще ребенком.
Один революционный аспект релятивистского движения, выдвинутый Эйнштейном, но ранее созданный … [+] Лоренцем, Фицджеральдом и другими, состоит в том, что быстро движущиеся объекты, по-видимому, сжимаются в пространстве и расширяются во времени. Чем быстрее вы движетесь относительно кого-то в состоянии покоя, тем больше кажется, что ваши длины сокращаются, и тем больше кажется, что время для внешнего мира расширяется. Эта картина релятивистской механики заменила старый ньютоновский взгляд на классическую механику, но также имеет огромное значение для теорий, не являющихся релятивистски инвариантными, таких как ньютоновская гравитация.
Курт Реншоу
Такие люди, как Джордж Фитцджеральд и Хендрик Лоренц, работавшие в 19 веке, пришли к поразительному выводу: когда вы приближаетесь к скорости света, наблюдаемая вами Вселенная начинает играть по другим правилам. Обычно мы привыкли к тому, что линейка является хорошим средством измерения расстояний, а часы — хорошим способом измерения времени. Если бы вы взяли линейку и измерили движущийся объект, вы бы ожидали, что измерите то же самое значение, как если бы объект был неподвижен или если бы кто-то на борту этого объекта использовал свою собственную линейку. Точно так же, если вы используете свои часы для измерения времени, прошедшего между двумя событиями, пока кто-то на движущемся объекте использует свои часы, вы ожидаете, что все получат одинаковые результаты.
Но вы не получите таких же результатов! Если бы вы в состоянии покоя измерили длину движущегося объекта, вы бы увидели, что она короче: длины сокращаются, когда вы двигаетесь, и они сокращаются еще больше, когда вы приближаетесь к скорости света.
Точно так же, если бы вы в состоянии покоя измерили, как быстро идут часы движущегося человека, вы бы увидели, что его часы идут медленнее, чем ваши. Мы называем эти два явления «сокращением длины» и «замедлением времени», и они были обнаружены еще тогда, когда Эйнштейн был еще маленьким ребенком.
Замедление времени (слева) и сокращение длины (справа) показывают, что время течет медленнее, а расстояния… [+] кажутся тем меньше, чем ближе вы приближаетесь к скорости света. По мере того, как вы приближаетесь к скорости света, часы замедляются в сторону того, что время вообще не течет, а расстояния сокращаются до бесконечно малых величин.
ПОЛЬЗОВАТЕЛИ WIKIMEDIA COMMONS ZAYANI (слева) и JROBBINS59 (справа)
Итак, что такого важного сделал Эйнштейн? Его впечатляющее осознание заключалось в том, что независимо от того, стоите ли вы на месте или находитесь на движущемся объекте, когда вы смотрите на луч света, вы всегда будете видеть, как он движется с одной и той же скоростью.
Представьте, что вы светите фонариком, направленным от вас. Если вы неподвижны, свет движется со скоростью света, и ваши часы идут с нормальной скоростью, а линейка показывает их нормальную длину. Но что произойдет, если вы находитесь в движении, прямо перед собой и светите фонариком перед собой?
С точки зрения человека, находящегося в неподвижном состоянии, он увидит, как свет удаляется от вас с меньшей скоростью: независимо от того, какая ваша скорость вычитается из скорости света. Но они также увидят, что вы сжимаетесь в направлении, в котором движетесь: ваши расстояния и линейки сжимаются. Кроме того, они увидят, что ваши часы работают медленнее.
И эти эффекты сочетаются таким образом, что, если вы движетесь, вы увидите, что ваши линейки кажутся нормальными, ваши часы кажутся нормальными, а свет удаляется от вас со скоростью света. Все эти эффекты точно компенсируются для всех наблюдателей; все во Вселенной, независимо от того, как вы движетесь, видят, как свет движется с одной и той же скоростью: со скоростью света.
Световые часы, образованные фотоном, отражающимся между двумя зеркалами, определяют время для любого наблюдателя. … [+] Хотя два наблюдателя могут не согласиться друг с другом относительно того, сколько времени проходит, они согласятся с законами физики и константами Вселенной, такими как скорость света. Неподвижный наблюдатель увидит, что время течет нормально, но у наблюдателя, быстро движущегося в пространстве, часы будут идти медленнее по сравнению с неподвижным наблюдателем.
Джон Д. Нортон
Это имеет потрясающее следствие: это означает, что уравнение F = m a неверно, когда мы говорим об относительности! Если бы вы двигались со скоростью 99 % скорости света и приложили силу, которая теоретически ускорила бы вас на этот дополнительный 1 % пути, вы бы не достигли 100 % скорости света. На самом деле вы обнаружите, что движетесь только на 99,02% скорости света. Даже если вы приложили силу, которая должна ускорить вас на 1% скорости света, потому что вы уже движетесь на 99% от скорости света, вместо этого он увеличивает вашу скорость только на 0,02% от скорости света.
Происходит то, что вместо того, чтобы увеличивать вашу скорость, эта сила изменяет ваш импульс и кинетическую энергию не в соответствии с классическими законами Ньютона, а в соответствии с законами относительности. Замедление времени и сокращение длины идут рука об руку, и именно поэтому нестабильные короткоживущие частицы, живущие ничтожное количество времени, могут путешествовать дальше, чем может объяснить нерелятивистская физика. Если вы протянете руку, то обнаружите, что каждую секунду через нее проходит одна нестабильная космическая частица — мюон. Несмотря на то, что они создаются космическими лучами на высоте более 100 километров, а время жизни мюона составляет всего 2,2 микросекунды, эти частицы действительно могут долететь до поверхности Земли, несмотря на то, что 2,2 микросекунды со скоростью света побеждают. т даже взять вас 1 километр.
V-образный трек в центре изображения возникает в результате распада мюона на электрон и два … [+] нейтрино. Высокоэнергетический трек с изломом свидетельствует о распаде частиц в воздухе.
При столкновении позитронов и электронов с определенной настраиваемой энергией пары мюон-антимюон могут образовываться по желанию. Однако мюоны также производятся космическими лучами в верхних слоях атмосферы, многие из которых достигают поверхности Земли, несмотря на то, что их время жизни составляет всего 2,2 микросекунды и они создаются на высоте ~ 100 км.
The Scottish Science & Technology Roadshow
Однако весь этот анализ был посвящен специальной теории относительности Эйнштейна. В нашей Вселенной, особенно в космических масштабах, мы должны использовать общую теорию относительности.
Какая разница?
Обе теории относительности: ваше движение в пространстве связано с вашим движением во времени, и каждый, кто имеет другое положение и скорость, имеет свою собственную уникальную систему отсчета. Но Специальная теория относительности — это «частный, частный случай» общей теории относительности. В специальной теории относительности гравитационные эффекты отсутствуют.
Нет масс, искривляющих пространство; через ваше местоположение не проходят гравитационные волны; не допускается ни расширение, ни сжатие Вселенной. Пространство, за неимением лучшего термина, скорее плоское, чем искривленное.
Но в Общей теории относительности не только пространство может быть искривлено, но и если в вашей Вселенной вообще есть какие-то массы или какие-то формы энергии, то оно должно быть искривлено. Присутствие материи и энергии указывает пространству, как искривляться, и это искривленное пространство указывает материи и энергии, как двигаться. Мы обнаружили эффекты этой кривизны — вокруг Солнца, вокруг Земли и даже в великой космической лаборатории космического пространства — и она, кажется, всегда согласуется с предсказаниями Эйнштейна (и Общей теории относительности).
Вместо пустой трехмерной сетки размещение массы приводит к тому, что было бы … [+] «прямые» линии вместо этого искривляются на определенную величину. Искривление пространства из-за гравитационного воздействия Земли — это одна из визуализаций гравитации и фундаментальное отличие общей теории относительности от специальной теории относительности.
КРИСТОФЕР ВИТАЛ ИЗ NETWORKOLOGIES AND THE PRATT INSTITUTE
В каждом случае, когда мы говорили о вещах, ограниченных скоростью света, мы говорили об особом случае: об объектах, движущихся и (возможно) ускоряющихся в пространстве, но где само пространство принципиально не менялось. Во Вселенной, где единственным типом теории относительности является специальная теория относительности, это нормально. Но мы живем во Вселенной, полной материи и энергии, и где гравитация реальна. Мы не можем использовать специальную теорию относительности, кроме как в качестве приближения: где такими вещами, как кривизна пространства и расширение Вселенной, можно пренебречь. Это может быть хорошо здесь, на Земле, но не так, когда дело доходит до расширяющейся Вселенной.
Вот разница. Представьте, что ваша Вселенная — это шар из теста, и что по всему нему разбросаны изюминки. В специальной теории относительности изюм может немного перемещаться в тесте: все ограничено скоростью света и законами относительности (и относительным движением), с которыми вы знакомы.
Никакая изюминка не движется через тесто быстрее скорости света, и две изюминки вычислят и измерят свои относительные скорости так, чтобы они были ниже скорости света.
Но теперь, в общей теории относительности, есть одно существенное отличие: само тесто может расширяться.
Если рассматривать Вселенную как шар из теста с изюмом по всему телу, то изюм подобен … [+] отдельным объектам во Вселенной, как галактики, а тесто подобно ткани пространства. По мере расширения теста отдельные изюминки воспринимают, что более отдаленные изюминки удаляются от них все быстрее и быстрее, но на самом деле происходит то, что изюминки в основном неподвижны. Только пространство между ними расширяется.
Научная группа НАСА / WMAP
Тесто — это не то, что вы можете наблюдать, обнаруживать или измерять; это просто небытие пустого пространства. Но даже это ничто имеет физические свойства. Он определяет, что такое расстояния, по каким траекториям будут двигаться объекты, как течет время и многие другие свойства.
Однако все, что вы можете видеть, — это отдельные частицы и волны — кванты энергии, — которые существуют в том, что мы называем «пространством-временем». Само пространство-время — это тесто; частицы в тесте, от атомов до галактик, подобны изюму.
Теперь это тесто расширяется, точно так же, как вы можете себе представить, что шар теста расширится, если вы оставите его кваситься в месте без гравитации, например, на борту Международной космической станции. По мере расширения теста любая конкретная изюминка может представлять вас, наблюдателя.
Изюм рядом с вами будет медленно расширяться от вас; те, которые находятся далеко, будут быстро расширяться от вас. Но на самом деле это не потому, что изюм перемещается с по 9.0092 пробел; это потому, что само пространство расширяется, а сами изюминки движутся в этом пространстве только медленнее света.
Эта упрощенная анимация показывает, как происходит красное смещение света и как меняются расстояния между несвязанными объектами.
.. [+] с течением времени в расширяющейся Вселенной. Обратите внимание, что объекты начинаются ближе, чем время, которое требуется свету, чтобы пройти между ними, свет смещается в красную сторону из-за расширения пространства, а две галактики оказываются намного дальше друг от друга, чем путь света, пройденный обменявшимся фотоном. между ними.
Роб Кноп
Это также означает, что свет, исходящий от этих объектов, достигает наших глаз через много времени; чем дальше мы смотрим, тем видим объекты такими, какими они были раньше и раньше в истории Вселенной. На самом деле существует предел тому, как далеко мы можем видеть, потому что Большой взрыв произошел конечное время назад, 13,8 миллиарда лет назад, если быть точным. Если бы Вселенная вообще не расширялась — если бы мы жили во Вселенной специальной теории относительности, а не во Вселенной общей теории относительности, — мы могли бы видеть только 13,8 миллиарда световых лет во всех направлениях при диаметре ~ 27,6 миллиарда световых лучей.
-годы.
Но наша Вселенная расширяется, и расширялась все это время. На самом деле в прошлом она расширялась быстрее, потому что до того, как Вселенная расширилась на такую большую величину, в данной области пространства было больше материи и энергии. Благодаря сочетанию материи, излучения и темной энергии в нашей Вселенной свет, который приходит сегодня, приходит к нам после 13,8 миллиарда лет пути, но эти объекты теперь находятся на расстоянии 46 миллиардов световых лет. Однако Вселенная не расширялась быстрее света; каждый объект во Вселенной всегда двигался со скоростью света или ниже ее. Просто сама ткань пространства — то, что вы могли бы считать «ничто» — расширяется между многочисленными галактиками.
График зависимости размера/масштаба наблюдаемой Вселенной от течения космического времени. Это … [+] отображается в логарифмической шкале с указанием нескольких основных вех размера/времени. Обратите внимание на раннюю эру, в которой преобладала радиация, недавнюю эру, в которой преобладала материя, и нынешнюю и будущую эпоху экспоненциального расширения.
E. Siegel
Очень сложно представить себе Вселенную, в которой само пространство меняется с течением времени. Обычно мы смотрим на объект во Вселенной и измеряем его с помощью инструментов и методов, которые есть в нашем распоряжении. Мы привыкли интерпретировать определенные измерения определенным образом. Измерьте, насколько бледно что-то выглядит или насколько маленьким оно кажется, и, основываясь на его фактической яркости или известном размере, вы можете сказать: «Это должно быть на таком расстоянии». Измерьте, как изменился его свет с момента, когда он был испущен, до момента, когда мы его наблюдаем, и вы сможете сказать: «Вот как быстро он удаляется от нас». И если вы посмотрите на разные объекты на разных расстояниях, вы заметите, что объект, находящийся на расстоянии более 18 миллиардов световых лет, никогда не будет излучать свет, который он сейчас излучает, до нас, поскольку расширение Вселенной не позволит ему достичь нас, даже со скоростью света.
Наше первое побуждение состоит в том, чтобы сказать, что ничто не может двигаться быстрее света, а это означает, что ни один объект не может двигаться в пространстве быстрее скорости, с которой свет может двигаться в вакууме.
Но также правильно сказать: «Ничто не может двигаться быстрее света», поскольку ткань пустого пространства — само ничто — не имеет ни предела скорости своего расширения, ни предела расстояний, на которые распространяется расширение. Вселенная выросла до размера около 50 световых лет к тому времени, когда ей исполнилась всего 1 секунда, и тем не менее ни одна частица в этой Вселенной не путешествовала в пространстве со скоростью, превышающей скорость света. Небытие пространства просто расширилось, и это самое простое и последовательное объяснение того, что мы наблюдаем.
Отправьте свои вопросы «Задайте Итану» на номер .
Как ранняя Вселенная расширялась быстрее света?
Снова и снова нам говорят, что, согласно теории относительности Эйнштейна, ничто в известной Вселенной не может расширяться быстрее света.
Это нарушает законы физики. Это невозможно сделать.
И все же, казалось бы, противоречащим этому фундаментальному закону является идея о том, что сама ранняя Вселенная расширялась со скоростью, превышающей скорость света.
Как это может быть? Как ранняя Вселенная расширялась быстрее скорости света, если материя не может двигаться быстрее скорости света? Не противоречит ли это теории относительности?
Подробнее:
- Что такое гравитация?
- Что произойдет, если вы упадете в черную дыру?
- В чем разница между гравитацией Ньютона и Эйнштейна?
Большая часть расширения Вселенной произошла через доли секунды после Большого Взрыва, во время инфляции, и начальные положения всей материи во Вселенной запечатлены на ее послесвечении. Предоставлено: НАСА
Совершенно верно, что специальная теория относительности Эйнштейна, опубликованная в 1905 году, показывает, что скорость света является окончательным пределом скорости любого материального тела.
Однако проблема со специальной теорией относительности в том, что она… особенная!
Относится к тому, что видит один человек, когда смотрит на другого человека, движущегося с постоянной скоростью относительно него.
Кажется, что движущийся человек сжимается в направлении своего движения, в то время как его время замедляется: эффекты, которые становятся все более заметными по мере того, как они приближаются к скорости света.
Но в большинстве случаев тела меняют свою скорость со временем — например, автомобиль ускоряется вдали от светофора.
Круглая форма, окружающая яркое скопление галактик в центре изображения, известна как кольцо Эйнштейна. Это вызвано тем, что свет от далеких галактик искажается массой скопления перед ним. Идея о том, что масса может искривлять пространство-время, была предсказана Эйнштейном в его общей теории относительности. Предоставлено: ЕКА/Хаббл и НАСА. Благодарность: Джуди Шмидт
С помощью общей теории относительности, опубликованной в 1915 году, Эйнштейн расширил специальную теорию относительности, связав то, что один человек видит в общем случае, когда он смотрит на другого человека, ускоряющегося относительно него.
Теория случайно оказалась также теорией гравитации, которую можно применить к самой большой гравитационной системе из всех — Вселенной.