Lex Kravetski (lex_kravetski) wrote,
Lex Kravetski
lex_kravetski

Category:

Как выглядит мир на сверхсветовых скоростях

Если для вас невозможность двигаться с относительной скоростью больше скорости света является предметом религии, а потому даже гипотетическое предположение такового оскорбляет ваши религиозные чувства, то вы можете мысленно заменить в дальнейшем тексте «свет» на «звук». Двигаться быстрее скорости звука в некоторой среде совершенно точно возможно, поэтому такое движение — даже не гипотетическое, а совершенно точно вполне реальное, чем ваша душа успокоится и чему возрадуется.

Предположим, что электромагнитная волна в вакууме или, если вам угодно, фотоны, всё ещё не могут перемещаться быстрее скорости света относительно любого приёмника оных, однако протоны, нейтроны и электроны всё-таки на такое способны.

Если бы в сторону Земли, на которой находимся мы с телескопом, летела бы, скажем, звезда со скоростью, скажем, втрое превышающей скорость света, что бы мы видели?

В нашей системе отсчёта, пока эта звезда движется в нашу сторону, она всегда обгоняет тот свет, который излучила. То есть она для нас невидима — сама она долетит до нас быстрее, чем свет, излучённый ей в любой предыдущей точке.

Видеть мы её начнём только в тот момент, когда она поравняется с нами.

Условно «поравняется» — звезде не обязательно лететь строго на нас, она может лететь под каким-то углом, и «критической точкой» окажется та, в которой она ближе всего к нам за всё время своего прямолинейного полёта.

Но для простоты давайте будем считать, что она летит строго на нас — так это проще себе представить.

Так вот, впервые мы её увидим в тот момент, когда она поравняется с нами. И тут произойдёт чудесное: с нашей точки зрения в этот момент не просто из ниоткуда вдруг появляется звезда — появляются две звезды.

Ведь, во-первых, тот свет, который она излучала только-только начал долетать до нас. Во-вторых, она полетела дальше, теперь уже от нас удаляясь, и свет от улетающей звезды тоже долетает до нас.

Причём свет от улетающей звезды мы наблюдаем в том же порядке, в котором он излучался во времени. А вот свет от неё когда-то прилетающей мы ловим в обратном порядке: свет, излучённый в точке, которая была ближе к нам, долетит до нас быстрее, чем свет, излучённый в более дальней точке.

Если это не очевидно сразу, поясню примером.

Скорость света примем за 1. Звезда летит к нам со скоростью 3. Свет, излучённый на расстоянии 3, долетит до нас через 3 единицы времени. Звезда достигнет расстояния в 1 через 2/3 единицы времени с этого момента, и ещё 1 времени её свет из этой точки будет идти до нас. То есть свет из точки 3 мы увидим через 3 единицы времени, а свет из точки 1 — через 1 + 2/3 = 5/3 единицы времени. То есть раньше, чем из точки 3.

Таким образом, то, что «в реальности» было полётом к нам, мы будем наблюдать, как улёт от нас: более ранний свет мы будем ловить позже, чем более поздний, поэтому всё это будет распознаваться нами как улетающая от нас звезда.

Причём наблюдай мы её достаточно долго, мы могли бы даже догадаться, что эта звезда летит «обратно во времени». То есть становится всё моложе и моложе. Но для этого пришлось бы наблюдать её миллионами лет — в некатастрофической фазе жизни изменения на меньших промежутках слишком незначительны, чтобы понять, что звезда «молодеет».

Возможно, если бы могли в деталях увидеть поверхность звезды, то по движению каких-то структур на ней мы бы догадались, что «этот фильм нам показывают задом наперёд», но без возможности увидеть детали — уже нет.

Вдобавок, мы будем наблюдать реально улетающую звезду и «как бы улетающую» с разных сторон. Так-то у звёзд стороны друг от друга не особо отличаются, но будь это, скажем, планета или галактика, не факт, что мы смогли бы догадаться, что это — одна и та же планета/галактика. Ведь мы видим разные её стороны, да ещё и разного возраста разные стороны: одну — «молодой», а другую — более старой.

Причём, если этот объект летит не строго на нас, то они ещё и «разлетаться» в наших наблюдениях будут под углом друг к другу, а не строго по одной прямой.

Мало того, они будут «улетать» от нас с разной скоростью и «находиться» на разном от нас расстоянии.

Мы можем попробовать вычислить скорость этих объектов по спектральному смещению их излучения. По формуле эффекта Допплера у одной из наблюдаемых звёзд длина волны получится «отрицательная», однако наблюдать-то мы её будем всё равно в неотличимом от «положительной» виде.

При этом, если звезда летит к нам быстрее, чем две скорости света, то оба её «образа», будут иметь красное, а не синее, смещение, хотя и разное.

То есть и этот метод тоже при достаточно большой относительной скорости будет говорить о том, что «звёзды» от нас улетают. А разница в смещении будет усугублять проблемы с опознанием «двойников».

Тут, надо отметить, что гипотеза о смещении взята «тупо в лоб» — гарантий того, что при таких скоростях относительно скорости распространения излучения, не добавится каких-то ещё эффектов, у нас нет. В средах, в которых мы это уже наблюдали, эффекты, например, добавляются — поэтому, мало ли, вдруг и в случае со светом тоже что-то такое произошло бы.

Тем не менее, за отсутствием других данных, будем пока считать, что «всё регулярно» или близко к тому.

Если предположить, что относительные скорости космических объектов по модулю достаточно большие — скажем, в среднем десять скоростей света, то наблюдаемая нами картина космоса была бы следующей.

Изрядная часть объектов, летящих в среднем в нашем направлении (не строго на нас, а просто в среднем к нам приближаясь), для нас невидима. Таковыми будут все объекты, проекция вектора скорости которых на прямую между объектом и нами больше скорости света.

При этом ещё одна изрядная часть объектов со столь большой проекцией скорости уже успела пролететь мимо нас (то есть пройти ближайшую к нам точку траектории), а потому нами они наблюдаются в двойном количестве, причём оба объекта каждой пары наблюдаются от нас будто бы улетающими.

В результате, в нашу сторону, по нашим наблюдениям, летит лишь небольшая доля объектов — сильно меньшая предполагаемой равномерным распределением векторов скоростей по направлениям половины от всех наблюдаемых.

Синее смещение при этом тоже имеет подозрительно малая доля объектов: те, которые движутся в нашу сторону с проекцией скорости меньше скорости света. И те, образы которых мы наблюдаем в виде улетающих, но которые на самом деле двигались к нам с проекцией меньше двух скоростей света и больше одной скорости оного. Всё остальное большинство объектов будет смещено в красное.

При этом, я пока что не могу сказать, будет ли наблюдаться эффект, что чем от нас объекты дальше, тем они «краснее». Не исключено, но я пока не поручусь.

Но уже и так картинка складывается довольно интересная: всё в среднем как бы улетает от нас, поэтому либо мы «в центре вселенной», либо вселенная становится всё просторнее.

Нет-нет, не надо меня информировать о «тёмной энергии» — чем ближе к последним абзацам, тем сильнее я намекаю на эффекты, которые сейчас гипотетически относятся к ней, поэтому я в курсе.

И на тёмную материю, благодаря которой всё движется так, будто бы есть невидимая масса, я тоже уже несколько раз намекнул — и тут я тоже в курсе.

Обе две — особенно вторая — могут иметь своей причиной ещё что-то (например, чёрные дыры той или иной конфигурации), однако это не отменяет и того, что львиную долю наблюдаемого могли бы для нас организовывать сами наши способы наблюдения при возможном перемещении выше скорости света.

Предположительно, то, что такой эффект правда есть, можно было бы обнаружить по аномально сильному красному смещению: у слишком быстрых объектов длина волн возрастала бы очень заметно. Однако при некотором диапазоне «начальных конфигураций» всё могло бы сложиться так, что именно эти объекты оказались бы от нас в среднем очень далеко, поэтому мы, не имея возможности определить их скорость, кроме как по смещению, и вынужденные по нему же оценивать до них расстояние, просто не могли бы с точностью сказать, что достаточно точно определили то и другое: например, они могут быть ближе, чем нам кажется по красному смещению, но лететь быстрее, чем мы про них думаем (этот эффект проявляется именно при гипотетических сверхсветовых скоростях — с досветовыми децл проще).

Иными словами, у меня пока вообще нет версии, как мы смогли бы выяснить, что во вселенной не реализуется именно вот этот вариант, а реализуется какой-то из «принципиально досветовых». Поэтому пока что можете считать всё это просто игрой воображения.



doc-файл

Tags: наука, философия
Subscribe

  • Остров сокровищ

    Прямо даже интересно стало, каким будет разброс мнений. Голосайся, кто может!

  • Отличная была бы иллюстрация

    Художественный фильм по мюзиклу «Кошки» плох вообще всем. Не ну вообще всем. Реально, можно было бы подумать, что там хорошая музыка, поскольку она и…

  • Художественный буллшит

    Несмотря на название, намекающее на то, что дальше будет разбор ляпов в художественном произведении — жанр, любимый многими, включая меня, — здесь я…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 105 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

  • Остров сокровищ

    Прямо даже интересно стало, каким будет разброс мнений. Голосайся, кто может!

  • Отличная была бы иллюстрация

    Художественный фильм по мюзиклу «Кошки» плох вообще всем. Не ну вообще всем. Реально, можно было бы подумать, что там хорошая музыка, поскольку она и…

  • Художественный буллшит

    Несмотря на название, намекающее на то, что дальше будет разбор ляпов в художественном произведении — жанр, любимый многими, включая меня, — здесь я…