Почему время неподвижно с точки зрения света?

Время не застыло с точки зрения света, потому что у света нет перспективы. Не существует действительной системы отсчета, в которой свет находится в состоянии покоя. Это утверждение нельзя устранить или преодолеть с помощью другого выбора слов. Оно является фундаментальным для Специальной теории относительности Эйнштейна, которая была экспериментально подтверждена множество раз за последние сто лет.

Вся структура Специальной теории относительности основана на двух фундаментальных постулатах:

1. Законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.
2. Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

Если бы существовала действительная система отсчета, в которой свет находился в состоянии покоя, то это нарушило бы постулат 2, поскольку скорость света была бы разной в различных системах отсчета (т. е. Скорость света была бы c в некоторых системах отсчета и нулевой в ее системе покоя).

И если отбросить постулат 2, то отбрасывается вся теория Специальной теории относительности, потому что Специальная теория относительности выводится из этих двух постулатов. Вопрос: «Если мы просто представим, что у света есть система отсчета, что тогда произойдет?» приведет только к бессмысленным ответам. Как только вы сделаете это, вы отбросите всю Специальную теорию относительности, и у вас останется только чепуха и научная фантастика. Во всех реально существующих системах отсчета свет проходит через пространство и время обычным образом, как и любой другой объект.

Чтобы лучше понять это, давайте быстро рассмотрим, что устанавливает Специальная теория относительности. Специальная теория относительности говорит нам, что движущаяся система отсчета имеет свое пространственное измерение, укороченное в направлении движения относительно неподвижного наблюдателя, и имеет свое временное измерение, замедленное относительно неподвижного наблюдателя.

Эти эффекты известны соответственно как «сокращение длины» и «замедление времени». Здесь, на Земле, мы не замечаем этих эффектов в повседневной жизни, потому что мы двигаемся слишком медленно. Сокращение длины и замедление времени становятся значительными только тогда, когда вы путешествуете со скоростью, близкой к скорости света.

Скорость света очень высока (около 300 000 км/с), она намного быстрее, чем любая скорость, которую испытывает типичный человек относительно неподвижного наблюдателя. Обратите внимание, что ключевая фраза — «относительно неподвижного наблюдателя».

Относительно самой себя система отсчета находится в состоянии покоя и не испытывает ни сокращения длины, ни замедления времени. Космонавт на ускоряющемся космическом корабле не видит, как его собственные линейки укорачиваются, а его собственные часы идут медленно. Скорее, человек на Землеу видит, как линейки на космическом корабле укорачиваются, а часы на космическом корабле идут медленно.

Также обратите внимание, что нет ничего неправильного в часах и линейках. Само пространство сокращается, а само время замедляется для движущейся системы отсчета относительно неподвижного наблюдателя. Все эти интересные эффекты, которые были многократно проверены экспериментально, вытекают из двух основных постулатов, упомянутых выше.

Математика Специальной теории относительности говорит нам, что по мере того, как система отсчета движется со все более высокими скоростями, ее пространство сжимается все меньше, а время становится все медленнее по отношению к неподвижному наблюдателю. В пределе, когда ее скорость приближается к скорости света в вакууме, ее пространство полностью сокращается до нулевой длины, а время замедляется до полной остановки.

Некоторые люди интерпретируют этот математический предел как означающий, что свет, который, очевидно, движется со скоростью света, не испытывает времени, потому что время застыло. Но эта интерпретация неверна. Это ограничивающее поведение просто говорит нам о том, что на скорости света не существует допустимой системы отсчета. Система отсчета, которая имеет ровно нулевую пространственную ширину и ровно нулевое время, — это просто несуществующая система отсчета.

Если сущность равна нулю во всех отношениях, которым мы пытаемся ее описать, как мы можем сказать, что эта сущность существует каким-либо значимым образом? Мы не можем. Пространство и время просто не существуют со скоростью света в вакууме.

Поскольку в вакууме нет действительной системы отсчета со скоростью света, у объекта с массой также нет возможности когда-либо двигаться точно со скоростью света. Если бы это было так, то объект с массой, который, безусловно, существует, попал бы в несуществующую систему отсчета, что не имеет никакого смысла.

В действительности объект с массой может двигаться все быстрее и приближаться к скорости света, но никогда точно не достигнет ее. Самая быстрая скорость, достигнутая на земле людьми, составляет 99,9999991% от с для группы протонов в ускорителе частиц БАК по сравнению с другой группой протонов.

Чтобы разогнать эту горстку субатомных частиц так близко к скорости света, требуется больше энергии от электрической сети, чем потребляется целым городом. Специальная теория относительности также говорит нам, что чем ближе объект приближается к скорости света, тем больше энергии требуется, чтобы объект стал на один шаг быстрее. По мере того как объект все ближе и ближе приближается к скорости света, количество энергии, необходимое ему для того, чтобы двигаться быстрее, быстро растет. Требуется бесконечное количество энергии, чтобы разогнать объект с массой точно до скорости света в вакууме.