Чи світитимуть фари на швидкості світла?

Привіт всім, Майкл тут.
Якби ви їхали автомобілем на швидкості світла, і увімкнули фари, то що б трапилося?
Чи змогло б світло вийти з них, чи ваші фари залишилися б темними?
Або, можливо, світло б випромінювалось, але лише накопичувалось всередині фар, як вода у переповненій раковині?
Або, світло вийде, але з подвійною швидкістю - тобто зі своєю звичайною швидкістю плюс швидкість вашого авто?
Ні, звучить непереконливо.
Жодна з цих відповідей не є правильною, тому що, ну звісно ж, відповіді на це не існує.
Автомобіль не може рухатись зі швидкістю світла.
Ніщо з того, що має масу, не може рухатися зі швидкістю світла.
Та ну, скажете ви, існують об'єкти, що здатні рухатись зі швидкістю світла.
Об'єкти, що не мають маси, як фотони.
Давайте збудуємо авто зі світла.
Гаразд.
Приймемо це припущення, тому що, якщо ми почнемо вдаватися в деталі, уявляти, як це бути світлом, то це підійме багато запитань про природу світла, і про те, чому речі є такими, якими вони є, і навіть про те, чи існуємо ми з вами насправді.
Аби ви втямили, що я маю на увазі, поговоримо про величину «С».
Швидкість світла.
Це константа.
Допоки ви не прискорюєтесь, ви можете рухатись із якою завгодно швидкістю у будь-якому напрямку, і весь ви будете бачити світло, що поширюється зі швидкістю світла.
Навіть у випадках, коли видається, що світло уповільнюється під час проходження через різні матеріали, самі фотони завжди рухаються зі швидкістю «С».
Просто вони проходять довший шлях, що потребує більше часу.
Цей закон завжди правильний, бо кожного разу, коли ви рухаєтеся відносно інших предметів, ваші вимірювання їх і їх вимірювання вас змінюються.
Коли ви рухаєтеся, то всі об'єкти, які не рухаються разом з вами, вкорочуються в напрямку руху, і вони зазнаватимуть сповільнення часу.
У той час, як для тих об'єктів ці зміни відбуваються з вами.
І вказані зміни дійсно таки відбуваються - просто вони не помітні на вимірюванні через швидкості, з якими ми зазвичай двигаємся.
Наприклад, наближаючись до вашого холодильника, щоб поїсти, він здаватиметься вам на 100 квадрильйонних метра ближчим та вужчим, ніж коли ви перебуватимете в спокої відносно нього.
Ви також помітите, що час для нього тече повільніше, ніж для вас.
Кожна його секунда буде на 100 квадрильйонних секунди довше за вашу.
Але ваш холодильник визначить, що ці перетворення відбуваються з вами.
Це незначні величини, але на швидкостях близьких до швидкості світла вказані зміни можуть бути вражаючими.
Як я уже згадував в одному з попередніх відео, частинці, що рухається до Землі на швидкості у 99.9999999999991% від швидкості світла, уся Земля буде виглядати завдовжки у 70 метрів.
Уся наша планета, лиш уявіть це.
А тепер, маючи усе це на увазі, поглянемо на фари нерухомого судна, і фари корабля, що рухається зі швидкістю 99 відсотків від швидкості світла.
Близькосвітловий корабель буде вкорочуватися в напрямку свого руху для нас, тоді як нерухомий корабель - ні.
Коли їхні фари порівняються, світло, що вони випромінюють, рухатиметься з однаковою швидкістю.
Швидкість джерела не пришвидшуватиме світло.
Проте швидкість рухомого корабля надаватиме світлу фар енергію в напрямку руху, спричиняючи фіолетовий зсув спектра спереду та червоний зсув ззаду.
Але найцікавіше те, що так усе це ми бачили б, знаходячись поруч із нерухомим кораблем.
Екіпаж швидкісного корабля не побачить, що вони поступово наздоганяють випромінювання своїх фар, вони бачитимуть точно те саме, що і екіпаж нерухомого судна.
Світлові промені стрімко покидають фари зі швидкістю світла так, ніби корабель не рухається зовсім.
І ось чому.
Припустимо - цей відрізок є світловою секундою.
Відстань, яку світло проходить за одну секунду.
А саме 299 792 458 метрів.
Ось тепер, через одну нашу секунду, обидва світлові пучки пройдуть відстань в одну світлову секунду.
Але екіпаж рухомого корабля вимірює швидкість світла так само, як і ми.
Але як таке можливе?
Я маю на увазі, що світло не пройшло відстань в одну світлову секунду.
Ну, гаразд.
Розумієте, світлова секунда для них є коротшою, ніж ми її вимірюємо.
І вони не погодяться, що одна секунда вже минула.
Це тому, що для нас їхній час тече повільніше.
Вони закінчують відлік однієї секунди пізніше ніж ми, в точці, де їхнє світло насправді пройшло одну їхню світлову секунду для них.
Різні спостерігачі часто не згодні щодо часу і простору, але ці розбіжності відійдуть на задній план, оскільки стосовно однієї речи вони точно будуть у згоді.
І це швидкість світла.
Вона завжди однакова для усіх.
Але що, якби ви подорожували зі швидкістю світла?
Що ж, єдиною річчю, що здатна на таке, є безмасовий корабель.
Добре, припустимо, що ми можемо його побудувати.
Такий засіб пересування рухався би разом зі світлом.
Світло б ніколи ані трішечки не випередило б його.
Неважливо, якої довжини був би один метр для нього.
Та як довго тривала б його секунда.
Він ніколи не зареєструє світло, що хоч трохи випереджає його.
Для такого транспортного засобу світло було б нерухомим.
Він був би не згоден, що світло рухається зі швидкістю світла.
Правильно?
Не зовсім.
Розумієте, річ у тім, що на швидкості світла нічого не можна було б побачити.
Не тому, що не було б нічого, що можна бачити, а тому, що процес зору просто неможливий.
Як ми вже бачили, коли швидкість об'єкта наближається до світлової, час для усього навколо уповільнюється і поступово зупиняється.
Об'єкт, що рухається зі швидкістю дуже дуже дуже дуже близько до швидкості світла подорожував би мільярди наших років, перш ніж одна секунда минула б для нього.
Безмасовий корабель, що рухається на швидкості світла, подорожував би вічно, перш ніж найкоротша мить почалась би для нього.
Він не відчуватиме часу.
І він не мав би часу для того, щоб хоч щось зробити.
Звісно, не було б часу, щоб увімкнути свої фари.
Поняття часу для нього навіть не застосовне.
Транспортний засіб, що не має маси, не міг би навіть увімкнути фари до досягнення ним швидкості світла, тому що об'єкт без маса повинен постійно рухатись з швидкістю світла.
Для такого тіла саме поняття «до» не існувало би.
Відправлення, подорож і прибуття є одночасними для нього.
Подорож фотона на відстань у мільярд світлових років від далекого квазара сюди триватиме мільярд років для нас.
Але, буквально, ц не займає часу для фотона.
І для нього відстань від квазара до нас фактично ніщо.
Завдяки фотонам ми здатні бачити.
Завдяки їм ми дізнаємось все про наше місце у всесвіті, саме вони приносять на нашу планету енергію від Сонця, яке відповідає за майже усе життя на Землі.
Але, незважаючи на весь цей список їхніх переваг, вони не думають про себе багато.
Фактично, наскільки їм відомо, вони навіть не існують.
Зовнішні спостерігачі, звісно, їх бачать і можуть стверджувати, що вони рухаються зі швидкістю світла, і ніщо не здатне наздогнати їх чи рухатися швидше за них.
Таким чином, якби ви рухалися зі світловою швидкістю, а для цього ви повинні були б безмасовим, як фотон, ви нічого б взагалі не помітили, тому що для вас нічого б не існувало, і не було б часу для того, щоб щось побачити.
Іншім людям здавалось би, що ви нічого не робите, а ви самі навіть би не підозрювали про своє існування.
Ви б ніколи не змогли увімкнути фари, тому що почувались би так само, як і до того, коли ви задумали це.
Але чому швидкість світла саме така?
Тобто, це відстань яку світло проходить за секунду.
Чи могло би воно пройти стільки, або стільки, або стільки?
Чи могли ми уявити всесвіт, у якому світло рухається з такою швидкістю?
Так, легко.
То чому всесвіт, у якому ми живемо, є лише одним варіантом з багатьох можливих?
Чому закони фізики саме такі, якими вони є?
Замість того щоб бути якимось іншими?
Ну, існує багато теорій, але до цього часу ми не впевнені, як будь-яку з них перевірити, це тому, що ми застрягли в цьому всесвіті і ще не знаємо, як створювати власні всесвіти для дослідів.
Але, можливо, нам ще належить з'ясувати, що ж змушує реальність бути такою і лише такою.
Або, можливо, ніщо не змушує її бути лише такою, і, насправді існує мультивсесвіт.
У якому існує кожен можливий всесвіт.
Деякі з них з'являються і зразу ж колапсують, інші є пустими і темними, а в якомусь сидите ви і дивитесь це відео, але в Землі два Сонця.
Тих із вас, хто дивиться це відео із такого всесвіту, ці слова трохи спантеличують, бо ваша Земля насправді має два Сонця.
Але справа в тому, що мультивсесвіт був би доволі елегантним поясненням.
А що, як всесвіти народжуються всередині чорних дір?
Всесвіти, чиї фізичні закони лише незначно відрізняються від законів всесвіту, в якому вони виникли.
Тоді всесвіти могли б відтворюватися згідно з природним відбором.
Всесвіти, більш придатні для утворення чорних дір, мали б більше дочірніх всесвітів, роблячи всесвіти, що містять чорні діри більш поширеними, і, можливо, в одному з них живемо ми.
І нам пощастило, бо всесвіт, у якому можливі чорні діри, можуть також мати Сонце і нас.
Або - і це моє улюблена припущення - можливо, ми живемо в симуляції реальності.
І хтось, або щось запрограмував цю симуляцію.
Звучить мов наукова фантастка.
Звісно.
Але мені подобається, як це подає Джуліан Баггіні в своїй книзі «Свиня, яка хоче бути з'їденою».
Якщо припустити, що одного дня віртуальна реальність може стати настільки бездоганною, що навіть її власні мешканці не здогадувались б, що вони в симуляції, і якщо припустити, що створення такої симуляції набагато легше, ніж створення реальних живих істот з плоті і крові, що потребує всього всесвіту і мільярди років.
У такому випадку слушно було б зробити висновок, що штучних імітованих несправжніх істот було б створено набагато більше ніж реально існуючих.
Скажімо, 999 підробних на одну реальну.
І що тоді більш ймовірно?
Те, що ви належите до 0.1%, що існують насправді, або що ви є частиною 99,9% тих, які думають, що вони реальні, але насправді ні.
Можливо, ми живемо в симуляції, створеній якимось іншими розумними істотами.
Джон Гриббин, однак, пропонує один спосіб довести, що це не так: ірраціональні числа.
Як наприклад квадратний корінь з двох2, або число Pi.
Ці числа є нескінченними.
Тобто, вони містять нескінченну послідовність цифр, що ніколи не повторюється.
Це означає, що хто б не запрограмував цей всесвіт, він міг би вписати усю програму, скажімо, в число Пі.
Таким чином, якщо в нашій гонитві за обчисленням усе більше і більше кількості цифр числа Pi, ми колись стикаємося з нескінченно повторюваними послідовностями або взагалі з кінцем цього числа, це буде досить хорошим свідченням того, що ми живемо в симуляції.
У всесвіті, якого насправді не існує.
Але до сих пір ми не виявили цього, і вважаємо, що не знайдемо.
Отже, дякуємо вам, ірраціональні числа, за те, що робити наше існування реальним.
І як завжди, дякую за перегляд.