Штраф за превышение скорости света

[cathay-stray.livejournal.com]

*
Пару дней назад где-то в ЖЖ активно обсуждали скорость света в разных средах. Есть среды, замедляющие свет до вполне привычных простым органам чувств значений. Самый правильный на мой взгляд комментарий был о том, что идеальной средой, замедляющей свет, является бревно: скорость света в дровине = 0.00 км/ч.

Но мой вопрос не о брёвнах и не о замедлении скорости света, а о её превышении.

Со школьных времён помню такой парадокс:
Едем на Луну или ещё дальше в космос, в безвоздушное пространство, подальше от чьих-либо гравитационных полей (даже сегодня в принципе выполнимо).
Берём высокоскоростной электродвигатель. (Совершенно выполнимо. Современные двигатели способны работать на скоростях порядка тысяч оборотов в секунду).
Берём сверхсупернаноболванотехнологичную совершенно негнущуюся палку длиной много-много километров (сегодня не очень выполнимо, но в принципе вообразимо) и сажаем её одним концом на вал двигателя.
Меееееедленно начинаем раскручивать двигатель (инерция, все дела). Торопиться некуда, ничего страшного если это займёт годы.
Угловая скорость такого двигателя колоссальна. Нам остаётся только подобрать длину палки, чтобы линейная скорость точки на её конце превышала скорость света.

Пример расчёта:
Скорость света = 300.000 км/с
Намеченная нами скорость = 314.000 км/с (для удобства, чтобы делилось на п)
Скорость вращения вала = 1.000 об/с
Длина окружности = 2пr
r = 50.000 км

То есть, при скорости вращения 1 тыс об/сек (60 тыс об/мин, ничего выдающегося даже на сегодня) и длине палки 50 тыс км линейная скорость точки на её конце превысит скорость света.

В школе, помню, физица как-то выкрутилась, когда ей задали такой вопрос. Но как именно - не помню. А какова сегодняшняя точка зрения на это?

(приношу извинения уважаемой ноосфере, если этот вопрос задавался уже стопицот раз).

Comments

[roggelo.livejournal.com]

энергии не хватит, чтоб эту палку до такой скорости раскрутить

[geeklive.livejournal.com]

Не превысит. Например, при увеличении скорости будет расти масса, а ускорение (при той же самой приложенной силе), будет падать, и чем дальше, тем сильнее. При приближении к скорости света надо будет тратить всё большую энергию, чтобы разогнать его еще хотя бы чуть-чуть. Для достижения скорости света потребовалась бы бесконечная энергия, т.к. масса тела стремится при этом к бесконечности.

[roquefort-tln.livejournal.com]

Омг, сколько можно?
Чтобы придать концу палки скорость света потребуется бесконечная энергия. Соответственно ваш двигатель будет раскручиваться до нужных оборотов бесконечное количество времени.

Палкой на моторе вы даже ньютоновскую физику не обманете, не говоря о релятивистской.

[a-konst.livejournal.com]

не будет. Просто на таких расстояниях стержен будет не жестким, а будет закручиваться в спираль.

[chitatel-lj.livejournal.com]

При приближении к скорости света масса разгоняемой палки будет приближаться к бесконечности, и на преодоление "инерции и всех дел" потребуется затратить бесконечное количество энергии.

[heleknar.livejournal.com]

Вне сферы действия специальной теории относительности, имеющей дело только с инерцнальными системами, все же можно говорить о скорости света как о некоем абсолютном пределе. Однако теперь это следует выразить по-иному: нет такого способа, который позволил бы отправить сигнал от одного материального тела к другому со скоростью, превышающей световую. Понятие «сигнал» используется здесь в широком смысле этого слова. Оно включает в себя любой тип причинно-следственной связи, позволяющей переслать какое-либо сообщение: посылка физического объекта, например, или передача любого типа энергии, такой, как энергия звуковых волн, электромагнитных волн, ударных волн в твердом теле и так далее. Нельзя отправить сообщение на Марс со скоростью, превышающей скорость света. Этого нельзя сделать, написав письмо и отправив его в ракете, поскольку, как мы видели ранее, относительная скорость ракеты всегда должна быть меньше скорости света. Если сообщение закодировать и отправить с помощью радио или радара, то оно дойдет со скоростью света. Никакой другой тип энергии не сможет обеспечить более быструю передачу этого кода.
Хотя сигналы не могут быть посланы со скоростью, превышающей скорость света, но можно наблюдать определенные типы движений, которые будут иметь по отношению к наблюдателю скорости больше световой. Представьте себе гигантские ножницы, лезвия которых таковы, что достигают планеты Нептун. Ножницы начинают закрывать с постоянной скоростью. По мере того как это происходит, точка, в которой пересекаются режущие края лезвий, будет двигаться к концам ножниц со все возрастающей скоростью. Представьте, что вы сидите на неподвижном стержне, скрепляющем оба лезвия. По отношению к вашей инерциальной системе отсчета эта точка пересечения лезвий скоро будет удаляться от вас со скоростью, большей скорости света. Конечно, здесь происходит движение не материального тела, а геометрической точки.
Возможно, вам придет в голову такая мысль: предположим, что кольца ножниц находятся на Земле, а точка пересечения лезвий — на Нептуне.
Если вы слегка закрываете ножницы, а затем открываете, повторяя это многократно, то точка пересечения будет ходить вперед — назад. Нельзя ли теперь передать сигналы на Нептун почти мгновенно? Нельзя, поскольку импульс, приводящий в движение лезвия, должен передаваться от молекулы к молекуле, а скорость этого процесса должна быть меньше световой. В общей теории относительности нет абсолютно жестких тел. Иначе вы могли бы просто взять жесткий стержень протяженностью от Земли до Нептуна и передавать сообщения мгновенно, приводя в движение один конец. Не существует способа, который позволил бы использовать гигантские ножницы или любой другой тип так называемых абсолютно твердых объектов для передачи сигнала со скоростью больше скорости света.

читать до полного просветления
http://www.e-reading.link/chapter.php/1005190/6/Gardner_Martin_-_Teoriya_otnositelnosti_dlya_millionov.html

[tank-driver.livejournal.com]

Как-то так, да. Собственно в примере ТС, если начать раскручивать стержень - стержень начнет закручиваться в спираль по выделенным Вами причинам, и его свободный конец скорости света превысить не сможет.

[signamax.livejournal.com]

дополнение вопросу

а если это не палка а направленный источник света
и измеряем угловую скорость светового пятна на расстоянии 50 тыс км

?

[heleknar.livejournal.com]

читать до полного просветления
http://www.e-reading.link/chapter.php/1005190/6/Gardner_Martin_-_Teoriya_otnositelnosti_dlya_millionov.html

[zasonia-lament.livejournal.com]

Недавно по Культуре цикл передач на был на тему устройства Вселенной, его негр ведет, он просто объяснил все так высказался по теме: типа, это закон природы такой - ничего не может двигаться быстрее скорости света. И все тут. Аксиома.
То есть если бежать со скоростью света и мигать фонариком, то свет останется при бегущем.

[tank-driver.livejournal.com]

А какой физический объект в этом случае будет передвигаться? Возьмите шланг, подключите к водопроводу и покрутите. Со светом примерно то же что и со струей воды будет.

[grimnir-igg.livejournal.com]

Скорость светового пятна может быть хоть равна скорости света в вакуме, хоть вдвое, хоть в стопицот раз больше.

Запрет есть на передачу материальных тел быстрее света, а световое пятно, двигающееся по экрану, ничего не переносит с одной точки экрана на другую: ни массу, ни энергию, ни информацию.

[psilogic.livejournal.com]

фишка в том, что идеально жесткого в таких условиях не бывает в принципе - твердость, жесткость, упругость связаны с передачей импульса от молекулы к молекуле твердого тела, а эта передача тоже не может быть быстрее скорости света (в вакууме)

так что все парадоксы, в которых упоминается идеальная жетскость, твердость и т.п. сразу можно отбрасывать

[cn-mangetsu.livejournal.com]

This.

[raziel-matrix.livejournal.com]

Более того - она не может быть быстрее скорости звука в этом теле :)

[strana-mudakov.livejournal.com]

Хорошо, что я в школу не ходил.

[sam-buddy.livejournal.com]

Наконец-то хороший вопрос в сообществе. А по существу уже ответили, формула учитывает не только скорость, но и массу.

[krazzzer.livejournal.com]

Шо, опять??

При движении палки ее поворот передается от атома к атому со скоростью звука в материале.
Для стали это где-то 6 - 8 км/c.
Как только деформация превысит эту скорость, то железяка разрушится. А превысит она не на расстоянии 50 тыс.км, а много, много ближе!

[khathi.livejournal.com]

Материальный объект мы тупо не сможем раскрутить, поскольку из-за лоренцевых эффектов масса кусочка палки ближе к концу будет непрерывно возрастать, при достижении им скорости сравниваясь с бесконечностью. То есть для раскрутки конца палки до световой скорости, нам надо будет приложить бесконечную энергию, что очевидно невозможно. А вот луч света массы не имеет, поэтому с ним теоретические такие штуки возможны. Но это по одной теории. Другая теория постулирует, что передача информации со сверхсветовой скоростью невозможна, и луч просто станет закручиваться в спираль. ;)

[grimnir-igg.livejournal.com]

Так ведь луч света, движущийся по экрану, не передаёт информацию от одной точки экрана к другой ;)

[mercury13-kiev.livejournal.com]

Ещё есть хороший пример у Маковецкого, «Смотри в корень». На земле стоит ракета. С самолёта посылается сигнал на пуск. Этот сигнал ловит ракета (и запускается), и наблюдательный пункт поодаль (таким образом, сообщение об успешном пуске приходит со сверхсветовой скоростью). Но это обман: если ракету, например, забыли заправить топливом, всё равно наблюдательный пункт отрапортует успешный пуск. И обман потому, что точка пересечения фронта радиоволны с поверхностью земли не материальна.

[dibr.livejournal.com]

> сверхсупернаноболванотехнологичную совершенно негнущуюся палку
> В школе, помню, физица как-то выкрутилась, когда ей задали такой вопрос.
> А какова сегодняшняя точка зрения на это?

Сегодняшняя точка зрения не отличается от той, что была полвека назад.
"Совершенно негнущихся" палок не бывает ("бесконечности" в физике вообще сущности особые, и всегда вызывающие подозрение). А если палка хоть чуть-чуть гнётся - при подходе её края к скорости света, её масса, а значит и "сила инерции", станут настолько большими, что она закрутится узлом, но скорость света не превысит. И так будет для любой конечной твёрдости, хоть "стотыщмиллионов единиц по Моосу Виккерсу и Бринеллю", потому что твёрдость конечна, а масса/инерция при подходе к "цэ'" стремятся именно что к бесконечности, значит могут стать больше.

[cathay-stray.livejournal.com]

Какой вы, ето, подлый и мерзкий тип.... :( полвека назад!!... (удаляюсь всхлипывать)
не полвека, а, скажем, 35 всего-то лет... эх, не знаете вы разницу между "35" и "50".
(рыдаю, рыдаю, убиваюсь).

[pyka-npu3paka.livejournal.com]

ограничение на конечность скорости света на распространяется на скорость вращения (угловую скорость). Квазар, вращающийся с конечной скоростью, своим джетом описывает дугу в пространстве и превосходит скорость света в миллионы раз. Но это угловая скорость и она не переносит взаимодействие.
И да, сверхсветовые скорости джетов (не угловые, а именно скорости истечения плазмы) астрономически наблюдаются, это общепризнанный факт. Физика как-то выкручивается, объясняя этот феномен "кажущимся" превышением скорости света, но выглядит это смешно:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D1%8F
Так что вся эта ваша СТО - полная хрень скорее всего имеет границы применимости - в районе сингулярностей не работает, а является частным случаем пока не открытой теории.

[lazylonelion.livejournal.com]

А ещё ваша "жёсткая палка" просто оторвётся от мотора. Таких усилий на разрыв даже какие-нить нанотрубки не выдержат. Причём сильно задолго до световых скоростей.

[http://users.livejournal.com/_bigbrother_/]

Берём сверхсупернаноболванотехнологичную совершенно негнущуюся палку длиной много-много километров
Вы выбирайте - или теория относительности, или "совершенно негнущаяся" палка. На релятивистских скоростях нет и не может быть твёрдых тел. Там есть только атомные облака, летящие в одну сторону и совершенно не успевающие влиять друг на друга.

[http://users.livejournal.com/hayate_/]

Разбиралось в книжке Маковецкого.