Можно ли двигаться быстрее скорости света или нет?

Можно ли двигаться быстрее скорости света или нет? Ответ — нет. Универсальный предел скорости, который мы обычно называем скоростью света, является фундаментальным для того, как работает Вселенная.

Трудно представить себе это, если вы никогда не слышали об этом раньше, но ученые обнаружили, что чем быстрее вы движетесь, тем больше сжимается ваше пространственное измерение в прямом направлении и тем медленнее идут ваши часы при просмотре со стороны внешнего наблюдателя. Другими словами, пространство и время не являются фиксированным фоном, на котором все происходит так же, как и всегда. Вместо этого пространство и время могут искривляться.

Если вы посмотрите на уравнения, которые лежат в основе теорий относительности Эйнштейна, вы обнаружите, что по мере приближения к скорости света ваше пространственное измерение в прямом направлении сжимается до нуля, а ваши часы замедляются до остановки.

Система отсчета с нулевой длиной и без прогрессии во времени на самом деле является системой отсчета, которой не существует. Следовательно, это говорит нам о том, что ничто не может двигаться быстрее скорости света по той простой причине, что пространство и время фактически не существуют за пределами этой точки.

Поскольку понятие «скорость» требует измерения определенного расстояния, пройденного в пространстве за определенный период времени, понятие скорости даже физически не существует за пределами скорости света. На самом деле словосочетание «быстрее света» физически бессмысленно.

Вы можете сказать, что теории относительности Эйнштейна ошибочны. Однако в настоящее время существует так много свидетельств, подтверждающих относительность, что, если они ошибочны, они должны будут ошибаться в незначительной степени, не изменяющей эти основные принципы.

Однако, ограничение, заключающееся в том, что ничто не может двигаться быстрее света, не является всеобщим, как кажется.

Более точная формулировка принципа такова: «ничто не может локально перемещаться быстрее света». Это означает, что мы действительно можем достичь эффективных скоростей, превышающих скорость света, если мы будем использовать нелокальные масштабы.

Например, если червоточины существуют, мы можем  использовать их, чтобы сократить путь от Земли к Альфе Центавра. По сравнению с небольшим количеством света, который прошел от Земли к Альфе Центавра и не прошел через червоточину, вы бы путешествовали быстрее.

Другими словами, вы бы первыми достигли звезды. Это разрешено, потому что вы никогда не превышали локально скорость света. Если другой луч света был направлен от Земли до Альфы Центавра и прошел через червоточину вместе с нами, мы никак не смогли его обогнать.

Другой пример: во Вселенной есть далекие галактики, которые удаляются друг от друга со скоростью, превышающей скорость света.

Но как галактики могут двигаться быстрее скорости света, если ничто не может двигаться быстрее света?

Представьте себе нашу расширяющуюся Вселенную. Это не взрыв из определенного места, когда галактики разлетаются, как части взрыва. Это расширение самого пространства. Нет никакого центра, и Вселенная ни во что не расширяется.

Представьте, что вы находитесь к какой-то галактике, и по мере того, как Вселенная расширяется, вы видите, как все другие галактики удаляются от вас. И если бы вы перелетели в любую другую галактику, вы бы увидели, что все остальные все равно удаляются от вас.

Вот что интересно: более далекие галактики удаляются от нас быстрее. Чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется от нас.

Об этом говорит Постоянная Хаббла — идея о том, что на каждый мегапарсек расстояния между нами и далекой галактикой скорость, разделяющая нас, увеличивается примерно на 71 километр в секунду.

Галактики, разделенные двумя мегапарсеками, увеличат свою скорость до 142 километров в секунду. Как только вы выйдете на расстояние 4200 мегапарсек, две галактики будут улетать друг от друга со скоростью, превышающей скорость света.

Самый первый в истории свет, космическое микроволновое фоновое излучение, удалено от нас на 46 миллиардов световых лет во всех направлениях. 4200 мегапарсек — это немногим более 13,7 миллиардов световых лет. Но следует понимать, что есть очень много пространства для объектов, которые находятся на расстоянии более 4200 мегапарсек друг от друга.

То есть большая часть видимой нам Вселенной уже улетает со скоростью, превышающей скорость света. Но как можно увидеть свет от любых галактик, движущихся быстрее скорости света. Как мы вообще можем увидеть космическое микроволновое фоновое излучение?

Свет, излучаемый галактиками, движется к нам, в то время как сама галактика удаляется от нас, поэтому фотоны, испускаемые всеми звездами галактики, все еще могут достигать нас.

Эти длины волн света растягиваются и скользят дальше в красный конец спектра, уходя в инфракрасные, микроволновые и даже радиоволны. Со временем фотоны растянутся так далеко, что мы вообще не сможем обнаружить галактику.

В далеком будущем все галактики и все излучение, которое мы видим сегодня, исчезнут, и их вообще нельзя будет обнаружить. Астрономы далекого будущего не будут знать, что когда-либо был Большой взрыв или что-то есть за пределами нашей местной группы галактик.