Почему нельзя превысить скорость света?

 https://youtu.be/yeo6rkryorY

Кстати эту статью можно просмотреть/прослушать на нашем канале на youtube.

Дело в том, что в действительности все во вселенной постоянно движется со скоростью света. Звучит странно, но дело здесь вот в чем: в обычной жизни мы привыкли к трехмерному пространству где есть длина высота и ширина, но сотню лет назад Альберт Эйнштейн показал, что время является таким же измерением и оно равноправно с пространством. Таким образом измерений в нашем пространстве не 3, а 4 — длина, ширина, высота и время. Движение в нем описывается четырехмерной скоростью которую называют 4-скорость, одна компонента которой описывает движение во времени, а три другие в пространстве.

4-скорость

Оказалось что 4-скорость всегда равна скорости света, а в различных ситуациях, меняется только её направление. Это можно сравнить с машиной без педалей тормоза и газа, мы не можем изменить скорость, но можем поворачивать руль и менять направление движения. 

Гипотетический двигатель Алькубьерре действующий за счет искривления пространства. Источник: vokrugsveta.r

В четырех измерениях маршрут тела изображается мировой линией, которая показывает движение и в пространстве и во времени. Изображают 4-скорость на двумерном графике, в котором одна из осей обозначает перемещение в пространстве, а координата t - во времени.

Мировые линии. Источник: wikipedia.org

Когда человек сидит на месте, то он движется только во времени, и его 4-скорость направлена вверх, если же он начнет двигаться в пространстве, то стрелка наклонится в сторону. При этом скорость движения во времени немного уменьшится. Чем быстрее мы будем двигаться в пространстве, тем больше будет наклонятся стрелка и тем медленнее мы будет двигаться во времени. 

Когда же скорость движения в пространстве достигнет скорости света стрелка наклонится до горизонтального положения что значит: объект не двигается во времени, а только в пространстве, ускорятся же дальше станет невозможно ведь стрелка может менять только направление, но не длинну, а стать горизонтальней горизонтального положения невозможно, это как пытаться заехать севернее северного полюса.

Ну ладно, превысить скорость света нельзя, а почему же нельзя разогнаться до скорости света?

Дело в том, что скорость движения в пространстве определяется как расстояние пройденное телом из точки А в точку В деленное на время потраченное на это, при достижении скорости света тело перестает двигаться во времени, то есть время перемещения между двумя точками будет нулевым, а делить на ноль, как большинство помнит со школьной скамьи нельзя.

Зависимость кинетической энергии от скорости. Красная линия — по теории относительности (1 — одна скорость света), зелёная — по классической механике Ньютона. Разумеется с наблюдениями и результатами опытов согласуется красная линия. Истчоник: wikipedia.org

Этому есть и более физическое объяснение, Это можно сравнить с увеличением расхода топлива у автомобиля при увеличении скорости. Дело в том что когда вы разгоняетесь то чем больше становится скорость тем больше энергии нужно для дальнейшего ускорения, на низких скоростях это незаметно, но на околосветовых эффект становится колоссальным, в результате чем ближе мы к скорости света, тем больше нужно энергии. При достижении же скорости света возникает деление на ноль, что невозможно с точки зрения математики, а значит чтобы разогнаться до скорости света массивному объекту нужно бесконечное количество энергии, что значительно больше чем есть во всей нашей вселенной.