Механика

Самая большая скорость

Еще в далекие времена люди пытались измерить скорость звука и света. Если скорость звука удалось измерить сравнительно просто, то со скоростью света дело обстояло иначе. Только в 1675 г. датский астроном О. Рёмер, наблюдая затмение спутников Юпитера, вычислил скорость света в пустом пространстве - вакууме. Трудности измерения скорости света связаны с очень большой ее величиной. За миллионную долю секунды свет проходит 300 м. За 8 мин пробегает расстояние от Солнца до Земли, а ведь это 150 млн. км! По современным измерениям эта скорость равна 299 792 км/с. Оказалось, что скорость света обладает удивительным свойством - она не зависит от скорости источника. Такой вывод был сделан из опытов А. Майкельсона. Что же означает независимость скорости от движения источника? Пусть на корабле, который стоит на якоре, по цели стреляет носовая пушка и при этом скорость снаряда равна v_с (рис. 3). Затем корабль двинулся к цели со скоростью v_k. Новый выстрел. Теперь снаряд летит к цели со скоростью v_с+v_к. Выпущенный в это же самое время снаряд из пушки, установленной на корме, будет двигаться со скоростью v_с-v_к. Иными словами, при стрельбе по направлению хода скорость корабля прибавляется к скорости снаряда, а при стрельбе в противоположном направлении - вычитается. Если же вместо пушек на корабле будет установлена лампа, то свет ее вспышки дойдет до равностоящих от корабля пунктов А и В одновременно, с какой бы скоростью ни шел корабль.

Почему свет не подчиняется простому правилу сложения скоростей? Эту загадку разъяснил великий физик Альберт Эйнштейн. В основе его теории относительности лежит факт, полученный опытным путем: независимость скорости света от скорости источника. Одно из главных положений теории относительности заключено в том, что в природе не существует скорости, большей скорости света в вакууме. Это самая большая, или предельная, скорость.

Другое важнейшее следствие теории относительности - связь между массой и энергией. Эйнштейн установил, исходя из основных положений теории относительности, что энергия содержится в скрытой форме в любом веществе, причем в массе т заключена энергия Е, равная произведению массы на квадрат скорости света: Е = тс². Эта формула помогает понять многие физические процессы.