Четири начина за преодоляване на универсалното ограничение на скоростта
Когато Алберт Айнщайн за първи път установява, че светлината се движи със същата скорост в цялата ни Вселена, той по същество определя ограничение на скоростта от 299 792 458 метра в секунда. Но това не е краят. Всъщност това е само началото. Преди Айнщайн, масата - атомите, които те правят, аз и всичко около нас - и енергията се разглеждаха като отделни количества. Но през 1905 г. Айнщайн завинаги промени начина, по който физически възприемаме Вселената.
Специалната теория на относителността свързва масата и енергията заедно в просто, но основно уравнение E = mc ^ 2. Това малко уравнение означава, че никоя маса не може да се движи толкова бързо, колкото светлината, нито по-бързо.
Човечеството се е приближило най-близо до ограничението на скоростта на светлината в мощни ускорители на частици като Големия адронен колайдер и Теватрон. Тези колосални машини ускоряват субатомните частици до 99,99% от скоростта на светлината, но както обяснява нобеловият лауреат по физика Дейвид Грос, тези частици никога не достигат космическата граница на скоростта.
Това ще изисква безкрайно количество енергия и масата на обекта ще стане безкрайна, което е невъзможно. (Частиците светлинни фотони могат да се движат със скоростта на светлината, тъй като нямат маса).
След Айнщайн физиците откриват, че някои количества могат да достигнат свръхсветена (или свръхсветена) скорост и все пак да се подчиняват на космическите правила, установени от специална теория на относителността. Въпреки че това не опровергава теорията на Айнщайн, тя ни дава представа за особеното поведение на светлината и квантовото пространство.
Лек еквивалент на звуков бум
Когато обектите се движат по-бързо от скоростта на звука, те създават звуков бум. По този начин, на теория, ако нещо се движи по-бързо от скоростта на светлината, то трябва да доведе до нещо като "светлинен удар".
Всъщност този удар на мълния се случва ежедневно и по целия свят - можете дори да го видите с очите си. Тя се нарича радиация Черенков (ефектът Черенков-Вавилов) и изглежда като синкаво сияние в ядрените реактори (на снимката по-долу е Разширеният тестов реактор).
Черенковската радиация носи името на съветския учен Павел Алексеевич Черенков, който я измерва за първи път през 1934 г. и е удостоен с Нобелова награда за физика през 1958 г. за откритието си.
Излъчването на Черенков свети, защото активната зона на реактора е потопена във вода за целите на охлаждането. Във водата светлината се движи по-бавно, нейната скорост е 75% от скоростта на светлината във вакуума на пространството, но електроните, които се раждат по време на реакцията вътре в ядрото, се движат във водата по-бързо от светлината.
Частици като тези електрони, които са по-бързи от светлината във вода или друга среда като стъкло, създават ударна вълна, подобна на тази на звуковия бум.
Когато ракета преминава през въздуха, например, тя генерира вълни под налягане пред себе си, които изтласкват въздуха със скоростта на звука и колкото по-близо е ракетата до звуковата бариера, толкова по-малко време трябва да излязат вълните от път на обекта. След като достигне скоростта на звука, ракетата смила вълните в куп, създавайки шок фронт, който води до мощен звуков бум.
По същия начин, когато електроните се движат през водата със скорости, по-бързи от скоростта на светлината във водата, те генерират ударна вълна от светлина, която понякога свети в синьо, но може да свети и в ултравиолетова светлина.