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.

[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

[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

?

[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.

[heleknar.livejournal.com]

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

[signamax.livejournal.com]

ну слава богу хоть кто то объяснил

уже 35 лет мучаюсь

[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

[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.

[imihajlov.livejournal.com]

Не останется! Он все равно будет убегать относительно бегущего со скоростью света!

[zasonia-lament.livejournal.com]

Ну вот покажут вас по Культуре.... :))))))

[tank-driver.livejournal.com]

Для стороннего наблюдателя - свет останется при бегущем. А вот бегун увидит как свет от фонарика распространяется со скоростью света, нда.

[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.

[zasonia-lament.livejournal.com]

Куда он будет распространяться со скоростью света от источника, который сам движется с такой же скоростью?

[tank-driver.livejournal.com]

Еще раз. С точки зрения источника - свет будет распространяться от него в пространство со скоростью света. С точки зрения стороннего наблюдателя - фронт света от источника удаляться (в направлении движения источника) удаляться не будет. Все зависит от точки с которой ведется наблюдение, но вне зависимости от точки наблюдения превысить скорость света возможности нет.

[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.

[grimnir-igg.livejournal.com]

Строго говоря, вопрос некорректный: тело, способное излучать что-либо, в принципе не способно двигаться со скоростью света (в вакууме, конечно).

Т.е. вопрос: "что, по теории относительности, будет, если бежать со скоростью света и светить фонариков?" уже в самой своей формулировке эту самую теорию относительности нарушает.

Но, если абстрагироваться от этого, то не произойдёт ничего особенного: откуда фонарик знает, что относительно кого-то там он движется со скоростью света? Откуда свет, выпущенный фонариком, знает, что его источник относительно кого-то там движется со скоростью света?

[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!

[qolorado.livejournal.com]

Люто-бешено рекомендую, очень доходчиво написано - жалко, что 35 лет назад оно как-то мимо вас прошло.

[cn-mangetsu.livejournal.com]

This.

[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. ;)