Некоторые говорят, что причина, по которой вы не можете путешествовать быстрее света, заключается в том, что ваша масса будет увеличиваться по мере того, как ваша скорость приближается к скорости света - поэтому, независимо от того, сколько энергии может генерировать ваш звездный двигатель, вы достигнете точки, в которой никакое количество энергии не может дальше ускорить ваш космический корабль, потому что его масса приближается к бесконечной.
Эта линия мышления в лучшем случае является неполным описанием того, что на самом деле происходит, и не является особенно эффективным способом объяснить, почему вы не можете двигаться быстрее света (даже если вы действительно не можете). Тем не менее, история предлагает полезное понимание того, почему масса эквивалентна энергии, в соответствии с соотношением e = mc2.
Во-первых, вот почему история не завершена. Хотя кто-то на Земле может видеть увеличение массы вашего космического корабля, когда вы приближаетесь к скорости света - вы, пилот, вообще не заметите изменения вашей массы. Внутри вашего космического корабля вы все равно сможете подниматься по лестнице, прыгать через скакалку - и если бы у вас был набор напольных весов для поездки, вы бы весили точно так же, как вы вернулись на Землю (при условии, что ваш корабль оснащен новейшая технология искусственной гравитации, которая имитирует условия на поверхности Земли).
Изменения, воспринимаемые наблюдателем Земли, просто релятивистский масса. Если вы нажмете на тормоза и вернетесь к более обычной скорости, вся релятивистская масса исчезнет, и наблюдатель Земли просто увидит, что вы сохраняете с той же скоростью. правильный (или покой) масса, которую космический корабль и вы имели до того, как покинули Землю
Наблюдатель Земли будет более правильно рассматривать вашу ситуацию с точки зрения энергии импульса, которая является продуктом вашей массы и вашей скорости. Поэтому, когда вы накачиваете больше энергии в свою звездную систему привода, кто-то на Земле действительно видит увеличение вашего импульса - но интерпретирует его как увеличение массы, поскольку ваша скорость, по-видимому, совсем не увеличивается, когда она увеличивается примерно на 99% от скорость света. Затем, когда вы снова замедляетесь, хотя вам может показаться, что вы теряете массу, вы действительно разгружаете энергию - возможно, преобразовывая свою кинетическую энергию движения в тепло (предполагая, что ваш космический аппарат оснащен новейшей технологией релятивистского торможения).
С точки зрения наблюдателя с Земли вы можете сформулировать, что увеличение релятивистской массы, наблюдаемое при движении вблизи скорости света, является суммой массы / энергии покоя космического корабля плюс кинетическая энергия его движения - все делится на c2, Из этого вы можете (обходя некоторую умеренно сложную математику) вывести, что e = mc2, Это полезная находка, но она мало связана с тем, почему скорость космического корабля не может превышать скорость света.
Феномен релятивистской массы следует аналогичной, хотя и обратной, асимптотической зависимости от вашей скорости. Таким образом, когда вы приближаетесь к скорости света, ваше релятивистское время приближается к нулю (часы замедляются), ваши релятивистские пространственные измерения приближаются к нулю (длины сокращаются) - но ваша релятивистская масса растет до бесконечности.
Но, как мы уже говорили, на космическом корабле вы не испытываете увеличение массы вашего космического корабля (и при этом он не сокращается, а его часы не замедляются). Таким образом, вы должны интерпретировать свое увеличение энергии импульса как истинное увеличение скорости - по крайней мере, в отношении нового понимания скорости, которое вы выработали.
Для вас, пилота, когда вы приближаетесь к скорости света и продолжаете накачивать больше энергии в свою систему привода, вы обнаружите, что вы продолжаете достигать пункта назначения быстрее - не так много, потому что вы двигаться быстрее, но поскольку время, которое вы оценили, вам потребуется пересечь расстояние от точки A до точки B, становится заметно меньше, в действительности расстояние от точки A до точки B также становится заметно меньше. Таким образом, вы никогда не нарушаете скорость света, потому что параметры расстояния со временем меняются таким образом, что это невозможно.
В любом случае, рассмотрение релятивистской массы, вероятно, является лучшим способом вывести соотношение e = mc.2 поскольку релятивистская масса является прямым результатом кинетической энергии движения. Отношения не легко выпадают из рассмотрения (скажем) ядерного взрыва - так как большая часть энергии взрыва происходит от высвобождения энергии связи, которая удерживает тяжелый атом вместе. Ядерный взрыв больше связан с преобразованием энергии, чем с превращением вещества в энергию, хотя на системном уровне он все еще представляет собой преобразование подлинной массы в энергию.
Точно так же вы можете подумать, что ваша чашка кофе более массивна, когда она горячая, и становится заметно менее массивной, когда она остывает. Материя, с точки зрения протонов, нейтронов, электронов ... и кофе, в значительной степени сохраняется в течение всего этого процесса. Но на некоторое время тепловая энергия действительно добавляет к массе системы - хотя, так как это масса m = e / c2Это очень небольшое количество массы.
