0: Представьте себе на мгновение, что вы стоите на краю бесконечной пустоты, глядя в космос, где звезды мерцают, как далёкие маяки в океане тьмы, свет, который достигает ваших глаз в этот самый момент путешес.
1: Миллионы, а иногда и миллиарды лет, чтобы донести до вас весть о далёких мирах. И вот что поразительно этот свет двигался с максимально возможной скоростью во Вселенной, и все равно ему потребовались
2: Ионы, чтобы добраться до вас, но ещё более удивительно то, что эта скорость является не просто ограничением для света или для ракет и космических кораблей. Она является фундаментальным барьером.
3: Для самой информации, для любого сигнала, для любого сообщения, которое вы могли бы захотеть отправить через космос даже ваши мысли, если бы вы могли каким-то образом передать их напрямую через пространство.
4: Были бы связаны этим же ограничением, это 1 из самых Глубоких и загадочных истин о Вселенной, в которой мы живём, если вам нравится этот спокойный джорни через тайны космоса.
5: Пожалуйста, нажмите кнопку подписки и поставьте лайк этому.
6: Контента для ваших Вечеров, отдыха и размышлений о чудесах Вселенной. А теперь у меня есть вопрос для вас, который я хотел бы, чтобы вы обдумали и, возможно, поделились своими мыслями в комментариях, что кажет
7: Вам более странным в концепции скорости света как предела то, что ничто не может двигаться быстрее, или то, что даже чистая информация, которая кажется нам бестелесной и невесомой.
8: Этим же ограничениям, когда мы говорим об ограничениях скорости в повседневной жизни, мы обычно думаем о знаках на обочине дороги, которые говорят нам, что мы не должны превышать определённое количество киломе.
9: Метров в час эти ограничения установлены людьми, они могут быть изменены, и, честно говоря, они могут быть нарушены, хотя и с определёнными последствиями в виде штрафов или аварий.
10: Полицейский может остановить вас за превышение скорости. Суд может оштрафовать вас, но сама физика вашего автомобиля позволяет вам ехать быстрее установленного лимита. Двигатель не перестанет работать просто потому.
11: Что стрелка спидометра перешла за красную линию. Это ограничение, наложенное обществом, а не природой, но космическое ограничение скорости, скорость света совершенно иное, оно не
12: Было установлено каким-либо космическим законодателем, который решил, что 299792458 метров в секунду это подходящее число.
13: Никто не может выписать вам штраф за попытку превысить эту скорость, потому что сама ткань реальности устроена таким образом, что превышение невозможно. Это не правило, наложенное на Вселенную извне, это
14: Свойство, вплетённое в саму структуру пространства и времени. Представьте себе, это как разницу между правилом, что вы не должны ходить по газону, и физической невозможностью пройти сквозь каменную стену. 1
15: Это социальное соглашение. 2 это природа реальности давайте задумаемся о том, что означает это число 299792004.
16: 58 метров в секунду. Это примерно 300000 километров в секунду. Если округлить для простоты понимания, за 1 секунду свет может обогнуть землю примерно 7 с половиной раз. Пока вы
17: Моргаете. Луч света уже успел бы совершить путешествие вокруг нашей планеты несколько раз, когда вы смотрите на луну в ночном небе. Свет, который, вы видите, покинул её поверхность примерно 1.
18: И 3/10 секунды назад louna находится так близко по космическим меркам, что задержка едва заметна, но когда астронавты апола общались с центром управления на земле, их сообщения путешествовали с этой.
19: Невообразимой скоростью. И все равно разговор имел заметную задержку около 2 с половиной секунд в 1 сторону. Теперь давайте отправимся дальше в космос. Солнце находится
20: Примерно в 150000000 километров от земли и Свету требуется около 8 минут и 20 секунд, чтобы преодолеть это расстояние, это означает, что когда вы смотрите на солнце, конечно, не напрямую
21: Чтобы защитить свои глаза, вы видите его таким, каким оно было более 8 минут назад. Если бы солнце внезапно погасло в этот самый момент, мы бы не узнали об этом ещё 8 минут, мы бы
22: Продолжали видеть его сияние, продолжали бы чувствовать его тепло, не подозревая о катастрофе, которая уже произошла, и вот что критически важно никакая информация о погасшем солнце не могла бы достичь нас.
23: Быстрее. Ни радиосигнал, ни гравитационная волна, ни какой-либо другой мыслимый способ связи. Мы были бы неизбежно в неведении в течение этих 8 минут и 20 секунд, когда
24: Мы смотрим на звезды в ночном небе, мы смотрим в прошлое. Ближайшая к нам звезда после солнца проксима центавра находится примерно в 4 световых годах от нас. Свет, который мы видим от неё сегодня.
25: Покинул её поверхность 4 года назад знаменитая звезда бетельгейзе, красный сверхгигант в созвездии ориона находится примерно в 700 световых годах от нас. Свет, который мы видим, от неё начал.
26: Своё путешествие в средние века, когда на земле ещё строились готические соборы, а когда мы направляем наши телескопы на далёкие галактики, мы видим свет, который путешествовал миллионы и миллиарды.
27: Лет галактика андромеды ближайшая крупная галактика к нашему млечному пути находится примерно в 2500000 световых лет. От нас свет, который мы видим от неё, покину.
28: Её звезды когда на земле только появлялись первые представители рода homo, эти масштабы захватывают дух, но они также подчёркивают нечто важное о природе скорости света как предела, несмотря.
29: На то, что это самая высокая скорость во Вселенной, несмотря на то, что ничто не может двигаться быстрее, Вселенная так невообразимо огромна, что даже Свету требуются огромные промежутки времени, чтобы пересечь её. Это.
30: Создаёт своего рода космическую изоляцию. Каждая точка во Вселенной видит остальную Вселенную с задержкой, определяемой расстоянием. Мы никогда не можем видеть Вселенную такой, какая она есть сейчас.
31: Потому что понятие сейчас в космическом масштабе становится странно размытым. Но давайте вернёмся к центральному вопросу, который будет направлять наше путешествие через этот документальный фильм. Почему информация?
32: Связано этим же ограничением, когда мы думаем о физических объектах, о ракетах и космических кораблях. Интуитивно понятно, что они могут иметь какой-то предел скорости. В конце Концов, они
33: Имеют массу, они подчиняются законам физики, которые мы изучаем со школы, чтобы разогнать что-то массивное, нужна энергия и, возможно, есть какой-то предел тому, сколько энергии можно вложить.
34: Ускорение, но информация кажется чем-то совершенно иным. Информация это, казалось бы, абстрактная вещь, мысль, идея, сообщения. Они кажутся невесомыми, бестелесными существ.
35: В каком-то Ином царстве, чем грубая материя ракет и звёзд. Представьте себе, что вы хотите передать простое сообщение. Скажем, число 5 кому-то на другом конце галактики. Это всего лишь идея.
36: Концепция набор битов информации, почему это простое сообщение должно быть связано теми же ограничениями, что и массивный космический корабль. Казалось бы, информация должна быть способна путешествовать мгновенно. Телепорт.
37: Тироваться из 1 точки Вселенной в другую без необходимости проходить через промежуточное пространство. Но Вселенная устроена иначе, и это 1 из самых Глубоких и удивительных истин, которые мы откроем в нашей
38: Путешествии ответ, как мы увидим, связан с самой природой того, что такое информация и как она существует в физическом мире. Информация это не призрак, парящий над материальной.
39: Реальностью информация всегда воплощена в чем-то физическом каждое сообщение, каждый сигнал, каждый бит данных должен быть закодирован в каком-то физическом носителе, будь то фотон света, электрон.
40: Он в проводе, звуковая волна в воздухе или чернила на бумаге, и каждый из этих физических носителей подчиняется тем же законам физики, которые ограничивают скорость всего остального во.
41: Вселенной. Информация не может путешествовать быстрее, чем её носитель. А носитель не может путешествовать быстрее света. Но это только начало ответа. Более глубокая причина связана с понятием при
42: Чинности фундаментальным принципом, согласно которому причины должны предшествовать следствиям. Если бы информация могла путешествовать быстрее света, это нарушило бы саму структуру.
43: Причинно следственных связей, как мы увидим позже в нашем путешествии, специальная теория относительности эйнштейна показывает, что если бы что-либо могло двигаться быстрее света, это было бы эквивалентно.
44: Путешествию назад, во времени, с точки зрения некоторых наблюдателей, это создало бы логические парадоксы противоречия, которые угрожали бы самой последовательности реальности. Мы
45: Стоим на пороге 1 из самых Глубоких интеллектуальных путешествий, которые может предпринять человеческий разум. Мы будем исследовать не просто технические детали того, почему свет движется с определённой
46: Скоростью мы будем исследовать саму структуру реальности, ткань пространства и времени, природу, причины и следствия мы увидим, как скорость света это не просто число, которое можно было бы изменить.
47: Если бы Вселенная была устроена немного иначе, это фундаментальная константа, которая определяет саму возможность того, что события во Вселенной могут быть упорядочены, что история Вселенной.
48: Может быть рассказана как последовательная история, а не как хаотический набор несвязанных происшествий. Представьте себе Вселенную, в которой информация могла бы путешествовать мгновенно в таком.
49: Вселенной. Понятие до и после стало бы странно размытым. Если я могу отправить сообщение вам мгновенно, независимо от расстояния, и вы можете ответить мне также мгновенно, то наш
50: Разговор происходит в каком-то вневременном пространстве, где расстояние не имеет значения. Но что, если я могу отправить сообщение в прошлое? Что если я могу предупредить себя о событии до того, как оно произошло?
51: И тем самым предотвратить его тогда событие никогда не происходило, и мне не нужно было предупреждать себя, и оно происходит, я предупреждаю себя, и оно не происходит, мы попадаем в бесконечный цикл.
52: Противоречий. Вселенная, в которой мы живём, похоже, защищена от таких парадоксов именно потому, что информация не может путешествовать быстрее света. Это может показаться ограничением тюрьмой.
53: Которую космос заключил нас. Мы никогда не сможем иметь мгновенную связь с колониями на других планетах. Если человечество когда-либо их создаст, мы никогда не сможем узнать, что происходит в
54: Далёких галактиках. Прямо сейчас, в этот самый момент, мы навсегда ограничены космическим горизонтом, за которым лежит вечная тайна. Но можно посмотреть на это иначе это ограничение, это не тюрьма.
55: А обещание это гарантия того, что Вселенная имеет смысл, что события происходят в определённом порядке, что причины ведут к следствиям, а не наоборот это основа, на которой строится.
56: Вся ткань реальности, вся история космоса от большого взрыва до сегодняшнего дня и далее в бесконечное будущее в следующих частях нашего путешествия мы будем исследовать каждый аспект этой
57: Удивительной истории мы начнём с вопроса о том, что такое свет на самом деле не просто то, что мы видим, а что такое свет с точки зрения физики мы проследим историю того, как человечество
58: Постепенно открывала тайны света от древних философов, которые думали, что видение происходит благодаря лучам, исходящим из наших глаз, до эйнштейна, который понял, что свет состоит из
59: Дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Затем мы исследуем увлекательную историю измерения скорости света. Как можно измерить что-то, что движется так быстро, что может обогнуть землю?
60: 7 раз за 1 моргание мы увидим, как учёные на протяжении столетий разрабатывали все более изобретательные методы от наблюдений за спутниками юпитера до вращающихся зеркал и лазерных интерфе.
61: Метров, и мы увидим, как каждое измерение подтверждало нечто удивительное скорость света всегда 1 и та же, независимо от того, как вы её измеряете, независимо от того, движетесь ли
62: Вы к источнику света или от него? Это постоянство скорости света было загадкой, которая привела молодого Альберта эйнштейна к революции в нашем понимании пространства и времени мы погрузимся в специаль.
63: Теорию относительности и увидим, как принятие постоянства, скорости света для всех наблюдателей неизбежно ведёт к выводам, которые кажутся противоречащими здравому смыслу время течёт.
64: Разному для разных наблюдателей. Пространство сжимается в направлении движения, и пространство, и время сливаются в единую сущность, называемую пространством. Временем. Скорость света оказывается не
65: Просто скоростью она оказывается чем-то гораздо более фундаментальным, своего рода обменным курсом между пространством и временем мы исследуем, почему материальные объекты не могут.
66: Достичь скорости света, не говоря уже о её превышении, это не просто вопрос нехватки топлива или недостаточно мощных двигателей, это фундаментальное свойство того, как масса и энергия
67: Связаны в нашей Вселенной. По мере того, как объект ускоряется, приближаясь к скорости света, требуется все больше и больше энергии для дальнейшего ускорения, чтобы достичь скорости света.
68: Требовалась бы бесконечная энергия. Это не технологическое ограничение, которое мы могли бы преодолеть с более продвинутыми двигателями. Это ограничение, встроенное в саму структуру Вселенной. Затем мы
69: Вернёмся к нашему центральному вопросу об информации. Мы будем исследовать, что именно физики имеют ввиду под информацией в этом контексте и почему информация неизбежно связана с физическими носителями.
70: Мы увидим примеры различных способов передачи информации от радиоволн до нейтрино, и, как все они связаны 1 и тем же ограничением, мы также рассмотрим 1 из самых соблазнительных лазеек.
71: Которую люди часто предлагают квантовую запутанность. Разве запутанные частицы не влияют друг на друга мгновенно, независимо от расстояния? Разве это не форма мгновенной связи? Мы осторожно.
72: Ясно объясним, почему запутанность, при всей её невероятной странности, не может быть использована для передачи информации быстрее света это 1 из самых тонких и часто неправильно понимаемых областей современной.
73: Физики, и мы уделим ей время, которое она заслуживает. Мы также исследуем, что произошло бы, если бы ограничение скорости информации могло быть нарушено? Какие парадоксы возникли бы, какие
74: Логические противоречия угрожали бы структуре реальности. Это будет путешествие в область мысленных экспериментов, которые показывают, почему Вселенная, по видимому, устроена так, чтобы предотвратить та
75: Нарушения. Мы расширим наш взгляд до космологических масштабов и рассмотрим расширяющуюся Вселенную. Мы увидим, что на самых больших масштабах галактики удаляются друг от друга быстрее.
76: Скорости света не потому, что они движутся через пространство так быстро, а потому, что само пространство между ними расширяется, это не нарушает теорию относительности, но создаёт концепцию.
77: Космологического горизонта, границы, за которой лежат области Вселенной, которые мы никогда не сможем увидеть и с которыми никогда не сможем связаться. И, наконец, мы объединим все эти нити в размышле.
78: О том, что скорость света действительно представляет собой на самом глубоком уровне, это не просто ограничение, это структура причинности, гарантия того, что Вселенная имеет смысл, что
79: История может быть рассказана, что прошлое ведёт к будущему упорядоченным образом в скорости света заключена глубокая и красивая логика, которая держит Вселенную вместе позвольте мне на мгновение.
80: Остановиться. Пока мы переходим к следующей части нашего путешествия, мы рассмотрели, что скорость света это необычное ограничение скорости, как на автомобильной дороге. Это что-то более глубокое, что
81: Вплетённая в саму ткань реальности и мы поставили центральный вопрос почему даже информация, которая кажется невесомой и бестелесной, связана этим ограничением, чтобы ответить на этот вопрос?
82: Нам нужно сначала понять, что такое свет на самом деле не просто то, что мы видим, а его глубинная физическая природа представьте, что вы сидите у окна, наблюдая, как лучи заходящего.
83: Солнца окрашивают облака в оттенки розового и золотого. Этот свет это красота. Что это такое на самом фундаментальном уровне история человеческого понимания света это путеше.
84: Длиной в тысячелетия полное неожиданных Поворотов и революционных открытий, древние философы размышляли о природе видения и света, но их теории были далеки от того, что мы знаем сегодня.
85: Некоторые древнегреческие мыслители, включая платона и последователей пифагора, верили в так называемую теорию эмиссии, идею о том, что видение происходит благодаря лучам, которые исходят из наших глаз и ощу.
86: Окружающие объекты. Представьте себе, это как своего рода визуальные щупальца, которые тянутся из ваших глаз к миру вокруг вас это объясняло, почему мы можем видеть то, на что направляем взгляд, но
87: Имела очевидные проблемы, почему мы не можем видеть в темноте, если лучи исходят из наших глаз другие древние мыслители, такие как эмпидокл, предлагали более сложные теории, в которых и объект
88: Испускали нечто, и глаза играли активную роль. Аристотель выдвинул идею, что свет это не субстанция, которая движется, а некое состояние прозрачной среды между объектом и глазом для
89: Прозрачные вещи воздух и вода имели потенциал быть освещёнными, и присутствие огня или солнца актуализировало этот потенциал мгновенно, по мнению аристотеля, свет не путешествовал.
90: Он просто был или не был примечательно, что древние атомисты, такие как демокрит и позже лукреций, предлагали теорию, которая в некоторых отношениях ближе к современному пониманию они считали, что объекты испуска
91: Тонкие плёнки или образы самих себя, которые путешествуют к глазам наблюдателя, эти образы были материальными, хотя и невероятно тонкими, и они перемещались через пространство.
92: Конечной, хотя и очень высокой, скоростью в исламском мире средневековые учёные внесли важный вклад в понимание света и оптики, особенно выделяется работа ибн аль хайсама известного
93: В европе, как альхазен, который жил в Египте около 1000 лет назад, альхазен провёл тщательные эксперименты с камерами, обскурами, зеркалами и линзами и пришёл к выводу, что зрение происходит когда.
94: Да, свет от объектов входит в глаз, а не наоборот. Он понял, что sweet путешествует по прямым линиям и что глаз работает как приёмник, а не как передатчик это был революционный сдвиг, в понимании который.
95: Заложил основу для будущего развития оптики в европе эпохи возрождения и раннего нового времени. Понимание света продолжало развиваться. Исаак ньютон в 17 веке провёл свои
96: И знаменитые эксперименты с призмами, показывая, что белый свет на самом деле состоит из спектра цветов когда белый свет проходит через призму, он разделяется на радугу цветов от красного до.
97: Фиолетового ньютон интерпретировал это как свидетельство того, что свет состоит из мельчайших частиц, которые он называл корпускулами разные цвета соответствовали корпускулам разного типа.
98: Типа или размера эта карпускулярная теория света объясняла многие наблюдаемые явления, включая прямолинейное распространение света и образование резких теней, однако не все были согласны с ньютоном.
99: Современник ньютона христиан гюйгенс предложил конкурирующую теорию, согласно которой свет это волна, распространяющаяся через среду, которую он называл эфиром, подобно тому, как звуковые волны распростра.
100: Меняются через воздух, а волны на воде распространяются через воду, световые волны должны распространяться через какую-то среду, заполняющую все пространство, волновая теория объясняла явления.
101: Которые были трудны для корпускулярной теории, такие как дефракция, способность света огибать углы препятствий. На протяжении 18 века авторитет ньютона был настолько велик, что корпус
102: Кулярная теория доминировала в научном сообществе, но в начале 19 века серия блестящих экспериментов начала склонять чашу весов в пользу волновой теории особенно важным был эксперимент томаса юнга.
103: С 2 щелями, проведённой в 1801 году, Юнг направил свет через 2 узкие параллельные щели и наблюдал узор, который образовывался на экране за ними, если бы свет был потоком частиц.
104: Мы ожидали бы увидеть 2 яркие полосы на экране, соответствующие Свету, прошедшему через каждую из щелей, но вместо этого Юнг увидел серию чередующихся светлых и тёмных полос интерференции.
105: Узор, который является характерным признаком волнового поведения интерференция возникает, когда 2 волны встречаются, если гребни 1 волны совпадают с гребнями другой волны Уси.
106: Друг друга, создавая более яркую область, если гребень 1 волны совпадает со впадиной другой волны гасят друг друга, создавая тёмную область именно это и наблюдал Юнг, что был
107: Было убедительным доказательством волновой природы света. В последующие десятилетия волновая теория света получила все больше подтверждений, а гюстен френель развил математическую теорию световых волн, которая
108: Могла предсказывать сложные оптические явления. С высокой точностью. Был даже проведён знаменитый эксперимент, который казался бы абсурдным предсказанием волновой теории, но оказался верным, если
109: Светить круглый непрозрачный диск в центре его тени должна появиться светлая точка из за дефракции волн вокруг краёв диска этот контринтуитивный результат был подтверждён экспериментально.
110: И стал триумфом волновой теории, но какого рода волной был свет, если звуковые волны это колебания воздуха, а волны на воде это колебания поверхности воды, то что именно колеблется в
111: Волне ответ на этот вопрос пришёл из неожиданного направления из изучения электричества и магнетизма в середине 19 века шотландский физик джеймс клерк максвелл.
112: Совершил 1 из величайших интеллектуальных достижений в истории науки он объединил все известные законы электричества и магнетизма в единый набор уравнений 4 элегантные формулы, которые описывают
113: Как электрические и магнитные поля взаимодействуют друг с другом и с заряженными частицами, но когда максвелл проанализировал свои уравнения, он обнаружил нечто поразительное они предсказы.
114: Существование волн, которые представляют собой колебания электрических и магнитных полей, распространяющиеся через пространство, представьте себе, это так изменяющееся электрическое поле создаёт
115: Магнитное поле это изменяющееся магнитное поле, в свою очередь, создаёт электрическое поле и так далее в бесконечной цепочке взаимного порождения эти связанные колебания электрич.
116: И магнитного полей распространяются через пространство, как волна электромагнитная волна максвелл вычислил скорость этих волн из своих уравнений она зависела от 2 фундаменталь.
117: Констант электрической проницаемости вакуума и магнитной проницаемости вакуума, когда он подставил известные значения этих констант, полученная скорость оказалась равной скорости света.
118: Это не могло быть совпадением, максвел понял, что свет это электромагнитная волна волны, которые мы воспринимаем глазами как видимый свет, являются лишь узкой частью огромного спектра.
119: Электромагнитного излучения, радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские лучи, гамма лучи все это разновидности 1 и того же явления отлича
120: Только частотой и длиной волны все они распространяются с 1 и той же скоростью скоростью света это было объединение, которое изменило физику навсегда свет, электричество.
121: И магнитизм, которые казались совершенно разными явлениями, оказались тесно связаны, и это объясняло, что именно колеблется в световой волне электромагнитные поля, но здесь возникал философский вопрос что такое?
122: Поле поле это нечто, что существует в пространстве и имеет значение в каждой точке электрическое поле это нечто, которое существует везде в пространстве и которое заряженная частица чувств.
123: Как силу, но поле это не материя. В обычном смысле это более тонкая, более абстрактная сущность, и здесь мы подходим к удивительному свойству света ему не нужна.
124: Да, для распространения, в отличие от звуковых волн, которым нужен воздух или другая материальная среда, свет может путешествовать через абсолютный вакуум, электромагнитные поля существуют.
125: Даже в пустом пространстве, и их колебания могут распространяться без какой-либо материальной поддержки это было глубоким открытием свет несёт свою собственную среду с собой, так сказать.
126: Поля это не возмущение в какой-то субстанции, они сами являются фундаментальными сущностями реальности. Долгое время учёные искали эфир гипотетическую среду, заполняющую все пространство через
127: Которую должны распространяться световые волны. Знаменитый эксперимент майкельсона морли в 1807 году пытался обнаружить движение земли относительно этого эфира, если бы эфир существовал.
128: Скорость света должна была бы немного отличаться в разных направлениях, подобно тому, как звук в воздухе путешествует с разной скоростью по ветру и против ветра, но эксперимент не обнаружил никакой разницы.
129: Скорость света была одинаковой во всех направлениях, независимо от движения земли. Этот 0 результат был 1 из самых значительных Провалов в истории науки Провалов, в кавычках, потому что
130: Он привёл к революционным открытиям. Если эфира не существует, если свет не нуждается в среде для распространения, то, что определяет его скорость и почему эта скорость одинакова для всех наблюдателей не.
131: Зависимо от их движения, эти вопросы были семенами, из которых выросла специальная теория относительности эйнштейна, но история света имеет ещё 1 поворот в начале 20 века.
132: Стало ясно, что волновая теория, при всей её мощи, не может объяснить все явления особенно проблематичным был так называемый фотоэлектрический эффект явление, при котором свет, падающий на
133: Metal может выбивать из него электроны волновая теория предсказывала, что, если увеличить интенсивность света, энергия выбиваемых электронов должна увеличиваться, но эксперименты показывали.
134: Что энергия электронов зависит только от частоты цвета света, а не от его интенсивности. Более яркий свет выбивает больше электронов, но каждый электрон имеет ту же энергию в 1900 пя.
135: Том году молодой Альберт эйнштейн предложил революционное объяснение он предположил, что свет состоит из дискретных пакетов энергии, которые он назвал квантами света, а мы сейчас называем фотонами.
136: Каждый фотон несёт энергию, пропорциональную частоте света. Когда фотон сталкивается с электроном в металле, он передаёт свою энергию этому электрону. Если энергия фотона достаточно велика, электрон выбива.
137: Из металла увеличение интенсивности света означает больше фотонов, а значит, больше выбитых электронов, но энергия каждого фотона и, следовательно, каждого выбитого электрона определяется только
138: Стотой это была поразительная идея эйнштейн, по сути, воскресил корпускулярную теорию света, которую, казалось, эксперименты 19 века окончательно опровергли, но он не отверг.
139: Волновую теорию он показал, что нужно нечто большее свет демонстрирует волновые свойства в некоторых экспериментах интерференция, дифракция и корпускулярные свойства, в других фотоэлектрический эффект.
140: Это было начало квантовой механики и её знаменитого корпускулярно волнового дуализма. Современная физика говорит нам, что свет это не волна, не частица в классическом понимании этих слов, это
141: Квантованное электромагнитное поле, которое проявляет различные свойства в зависимости от того, как мы его исследуем. Фотон это возбуждение электромагнитного поля минимальное
142: Порция энергии, которую это поле может передать в некоторых ситуациях, удобно думать о фотонах как о частицах, в других как о волнах, но ни 1 из этих классических картин не является полной.
143: Истинной фотоны имеют некоторые странные свойства, которые отличают их от обычных частиц. У них нет массы покоя, они всегда движутся со скоростью света и не могут быть замедлены. Они несут энер.
144: И impulse, даже не имея массы, и они существуют в любом количестве, в отличие от обычных частиц, которые подчиняются законам сохранения числа частиц, фотоны могут создаваться и уничтожаться свободно.
145: Когда вы включаете лампу, вы создаёте миллиарды миллиардов фотонов. Каждую секунду, когда свет поглощается поверхностью, эти фотоны исчезают, передавая свою энергию атомам материала. Понима?
146: Природы. Света подводит нас к ключевому вопросу о его скорости. Почему свет движется со скоростью 300000 километров в секунду, а не быстрее или медленнее? Ответ кроется в
147: Уравнениях максвелла скорость электромагнитных волн определяется 2 фундаментальными константами электрической проницаемостью вакуума и магнитной проницаемостью вакуума. Эти константы описы.
148: Так сказать, жёсткость и инерцию электромагнитного поля, насколько сильно электрическое поле реагирует на заряды и насколько сильно магнитное поле реагирует на токи скорость света.
149: Это квадратный корень из произведения этих констант, взятого в определённой комбинации, это означает, что скорость света это не случайное число, а следствие фундаментальных свойств пустого пространства.
150: Не абсолютная пустота это среда с определёнными физическими
151: Тебя в нём и эти свойства везде одинаковы, что объясняет, почему скорость света универсальна понимание того, что свет это колебания электромагнитных полей, распространяющиеся через пространство.
152: Со скоростью, определяемой свойствами самого пространства является ключом к пониманию того, почему эта скорость является пределом для всего, включая информацию, информация передаётся с помощью sigma.
153: А сигналы это изменения в каких-то физических величинах. Если вы хотите отправить сообщение с помощью света, вы модулируете луч света, включаете и выключаете его, меняете его.
154: Интенсивность или цвет эти изменения распространяются со скоростью света не быстрее. Нет способа заставить фронт изменения двигаться быстрее, чем сами волны. Позвольте нам сделать паузу.
155: Нашем путешествии мы исследовали, что такое свет от древних теорий о лучах, исходящих из глаз через споры о волнах и частицах до современного понимания света как квантованного электромагнитного.
156: Поля мы увидели, что свет не нуждается в среде для распространения, что он несёт свою среду с собой в виде самих электромагнитных полей, и мы увидели, что скорость света
157: Является фундаментальными свойствами пустого пространства. Представьте сейчас мягкий золотистый свет заходящего солнца, разливающийся по облакам, этот свет, путешествующий к вам через 150
158: Миллионов километров пространства несёт в себе все эти глубокие тайны о природе реальности. Когда вы будете готовы, мы продолжим наше путешествие и исследуем, как человечество измерило эту неверо.
159: Ятную скорость история измерения скорости света это 1 из самых увлекательных научных детективов в истории человечества как можно измерить что-то настолько быстрое, что ещё несколько веков назад
160: Многие верили, что свет путешествует мгновенно, эта история начинается в обсерваториях при свечах, продолжается в лабораториях с вращающимися зеркалами и достигает современных лазерных экспериментов неверо.
161: Ятной точности, и каждый шаг на этом пути подтверждал нечто удивительное и глубокое о природе света древние философы были разделены в вопросе о том, имеет ли sweet конечную скорость аристо.
162: Как мы уже упоминали, полагал, что свет это не движение вовсе, а мгновенное состояние среды эмпидокл, с другой стороны, считал, что свет движется и ему требуется время, чтобы путешествовать.
163: Но экспериментальная проверка была невозможна с технологиями древнего мира даже галилей, великий пионер экспериментальной науки 17 века, пытался измерить скорость света, но потерпел неудачу.
164: Его метод был простым, но недостаточным 2 человека с фонарями стояли на вершинах Холмов на расстоянии нескольких километров друг от друга 1 открывал свой фонарь, 2, увидев свет, открывал.
165: Свой в ответ и 1 измерял время между своим сигналом и ответом, но даже на расстоянии нескольких километров время, которое требуется Свету для путешествия туда и обратно составля.
166: Лишь ничтожные доли микросекунды слишком мало, чтобы быть измеренным с помощью человеческих реакций и часов того времени галилей сделал вывод что-либо свет мгновенен, либо
167: Его скорость чрезвычайно велика 1 успешное измерение скорости света пришло из неожиданного источника из наблюдений за спутниками юпитера в 1676 году датский астроном Оля.
168: Работал в парижской обсерватории, тщательно каталогизируя движение галилеевых спутников юпитера, 4 крупнейших лун, открытых галилеем в 1610 году. Особенно его интересовало ио.
169: Ближайшее к юпитеру из этих 4 тел ио. Вращается вокруг юпитера достаточно быстро полный оборот занимает примерно 42 с половиной часа, во время каждого оборота ио. Проходит за юпитером и исчезает.
170: Is ввиду земного наблюдателя это называется затмением. Ремер составлял таблицы этих затмений, предсказывая, когда они должны происходить, основываясь на орбитальном периоде ио. Но он заметил
171: Странную закономерность когда земля находилась на стороне своей орбиты, ближайшей к юпитеру, затмения происходили раньше, чем предсказывалось, когда земля была на противоположной стороне орбиты даль.
172: От юпитера затмения запаздывали. Ремер понял, что это расхождение можно объяснить, если свет имеет конечную скорость, когда земля ближе к юпитеру, Свету требуется меньше времени, чтобы.
173: Нас. Поэтому мы видим затмение раньше, когда земля дальше Свету требуется больше времени и затмение кажется запоздалым разница в расстоянии между крайними положениями земли составляет
174: Примерно диаметр земной орбиты около 300000000 километров. Ремер оценил, что Свету требуется около 22 минут, чтобы пересечь это расстояние современные расчёты.
175: Показывают, что правильное значение ближе к 16 минутам, так что оценка ремера была приблизительной. Тем не менее, это было 1 успешное измерение скорости света, и оно показало, что
176: Эта скорость, хотя и конечная, невероятно велика Ремер не вычислил скорость света в привычных нам единицах, но другие астрономы того времени, используя его данные и оценки размера земной орбиты.
177: Получили значение порядка 200000 километров в секунду. Удивительно близко к современному значению. Учитывая грубость методов, прошло более полутора столетий, прежде чем скорость света была
178: Измерено без использования астрономических наблюдений в контролируемых земных экспериментах. В 1849 году французский физик Арман ипполит физо разработал остроумный метод с использованием быстро вращающ.
179: Зубчатого колеса. Идея была следующей луч света направляется через промежуток между зубьями колеса отражается от зеркала, расположенного на расстоянии нескольких километров, и возвращается обратно через то,
180: Колесо. Если колесо неподвижно, свет проходит через промежуток туда и обратно без препятствий. Но если колесо вращается с определённой скоростью, за время путешествия света, колесо повернётся, так?
181: Что возвращающийся луч будет заблокирован зубом. Зная скорость вращения колеса, число зубьев и расстояние до зеркала можно вычислить скорость света. Физа установил своё оборудование между
182: 2 точками в окрестностях Парижа, на расстоянии около 8 с половиной километров друг от друга его измерение дало значение около 315000 километров в секунду, немного завышенное, но удивительно то,
183: Для 1 земного эксперимента год спустя леон фуко да тот самый фуко, который известен своим маятником, усовершенствовал метод, заменив зубчатое колесо вращающимся.
184: Зеркалом луч света отражается от небольшого зеркала, которое вращается с известной скоростью, направляется к неподвижному зеркалу и возвращается обратно за время путешествия света враща.
185: Зеркало немного поворачивается, и возвращающийся луч отражается под слегка изменённым углом. Измеряя это угловое смещение, можно определить скорость света. Метод фукко был
186: Более точным и позволял проводить эксперименты в лаборатории без необходимости использовать расстояние в несколько километров. Фука также использовал свой метод для важного открытия он показал, что sweet движе
187: Медленнее в воде, чем в воздухе. Это было критическим тестом для теории света. Согласно волновой теории гюйгенса, свет должен замедляться в более плотной среде, согласно корпускулярной её.
188: Ньютона свет должен ускоряться эксперимент фуко подтвердил волновую теорию к концу 19 века измерения скорости света достигли нового уровня точности благодаря работе.
189: Альберта майкельсона майкельсон был одержим точностью он посвятил десятилетия своей жизни все более точным измерениям скорости света, разрабатывая инструменты невиданной прежде.
190: Чувствительности. Его метод был усовершенствованной версией техники вращающегося зеркала с многократными отражениями для увеличения эффективного пути света и с точнейшей механикой в 1907 году.
191: Майкельсон стал 1 американцем, получившим нобелевскую премию по физике именно за эти прецезионные оптические исследования к тому времени его измерения давали значение скорости света около двуста н.
192: 790 шеста километров в секунду невероятно близко к современному определённому значению. Но самый известный эксперимент майкельсона был не просто измерением скорости света. Это был
193: Эксперимент майкельсона морли 1887 года, целью которого было обнаружить эфирный ветер, как мы уже упоминали, физики того времени, верили, что свет распространяется через эфир.
194: Гипотетическую среду, заполняющую все пространство. Если это так, то земля, двигаясь по своей орбите вокруг солнца, должна двигаться через этот эфир, это должно создавать своего рода ветер.
195: Который влияет на скорость света в разных направлениях, подобно тому, как ветер влияет на скорость звука, майкельсон и марли построили интерферометр прибор, который разделяет луч света.
196: На 2 перпендикулярных пути отражает их от зеркал и снова объединяет если скорость света различается в 2 направлениях из за эфирного ветра, это должно вызывать смещение интерференцион.
197: Картины эксперимент был чрезвычайно чувствительным, настолько чувствительным, что мог бы обнаружить разницу в скорости в несколько километров в секунду результат был ошеломляющим никакого сме.
198: Обнаружено не было, скорость света была одинаковой во всех направлениях, независимо от движения земли, это был знаменитый 0 результат, который озадачил Физиков и в конечном итоге
199: Привёл к революции в нашем понимании пространства и времени если нет эфирного ветра, если скорость света одинакова для всех наблюдателей, что это означает, 20 век принёс ещё более точный.
200: Методы измерения с изобретением лазеров и атомных часов точность достигла невероятных высот. Современные измерения скорости света настолько точны, что в 1973 году международная
201: Научное сообщество приняло радикальное решение определить метр через скорость света, а не наоборот скорость света в вакууме была определена как Ровно 299 792 458 метров в секунду.
202: Измерена, а определена. Метр стал определяться как расстояние, которое свет проходит в вакууме за 1 299 792 458 долю секунды. Это означает, что в современной физике
203: Скорость света это не экспериментальная величина с погрешностью это точная константа, через которую определяются другие величины. Скорость света стала своего рода эталоном эталонов, основой всей системы измерен.
204: И вот что замечательно каждое измерение на протяжении веков у тремера, наблюдавшего за спутниками юпитера при свечах до современных лазерных интерферометров, подтверждало 1 и ту же истину.
205: Скорость света постоянна, она не зависит от того, движется ли наблюдатель к источнику света или от него она не зависит от частоты или интенсивности света, она одинакова во всех направле.
206: И во всех системах отсчёта это постоянство скорости света 1 из самых удивительных особенностей нашей Вселенной обычные скорости так себя не ведут, если вы бросаете мяч из движущегося.
207: Поезда. Скорость мяча относительно земли зависит от скорости поезда. Если поезд едет на север со скоростью 100 километров в час и вы бросаете мяч на север со скоростью 50 километров в час относительно.
208: Поезда, то мяч движется на север со скоростью 150 километров в час относительно земли скорости складываются. Это кажется настолько очевидным, что мы даже не задумываемся об этом, но со светом все.
209: Иначе, если вы включаете фонарик, двигаясь со скоростью полсотни тысяч километров в секунду, если бы это было возможно, свет от вашего фонарика не будет двигаться со скоростью.
210: 350000 километров в секунду относительно неподвижного наблюдателя он будет двигаться Ровно с той же скоростью около 300000 километров в секунду, которую этот наблюдатель
211: Измерил бы для света, от неподвижного источника и для вас внутри вашего движущегося корабля свет тоже будет двигаться со скоростью 300000 километров в секунду, а не казаться замедленным, потому что вы
212: Догоняете его это кажется противоречащим здравому смыслу, и так оно и есть наш здравый смысл сформирован опытом с медленно движущимися объектами, где релятивистские эффекты
213: Пренебрежимо малы, но в истинной природе пространства и времени, как мы увидим в следующей части нашего путешествия, постоянство скорости света имеет глубокий смысл оно требует, чтобы время и пространство.
214: Были гибкими, растягивающимися и сжимающимися таким образом, чтобы скорость света всегда оставалась неизменной, это была революция эйнштейна, и она изменила наше понимание Вселенной навсегда.
215: Да, давайте сделаем паузу и отдохнём на мгновение. Представьте себе олли ремера в парижской обсерватории 17 века, ночь за ночью наблюдающего за крошечной точкой ио. Исчезающей за громадой.
216: Юпитера представьте себе, Физа на окраинах Парижа его зубчатое колесо жужжит в ночи, пока луч света совершает своё путешествие в несколько километров и обратно, представьте себе.
217: Майкельсона, одержимого точностью, посвятившего жизнь погоне за все более точными числами, все они через столетия были частью 1 великого расследования, и все они находили 1 и ту же.
218: Истину. Свет путешествует с определённой, измеримой, конечной и удивительно постоянной скоростью. Эта константа не просто число, это ключ к структуре самой реальности, когда
219: Мы будем готовы продолжить. Мы исследуем, как молодой Альберт эйнштейн взял эту странную постоянность скорости света и использовал её, чтобы перестроить наше понимание пространства и времени. Представьте.
220: Тебе молодого человека, едущего на трамвае по улицам берна в начале 20 века, ему 26 лет, он работает клерком в патентном бюро, и его разум занят странным вопросом, чтобы он увидел.
221: Если бы мог двигаться рядом с лучом света, со скоростью света, увидел бы он застывшую электромагнитную волну, неподвижное колебание электрического и магнитного полей этот молодой человек Альберт.
222: Эйнштейн и этот мысленный эксперимент приведёт его к 1 из самых революционных теорий в истории науки проблема, которую эйнштейн пытался разрешить, была глубже, чем просто любопытство.
223: Мнение максвелла, описывающие электромагнитизм, предсказывали, что электромагнитные волны существуют и распространяются с определённой скоростью скоростью света, но эти уравнения не указывали относи.
224: Относительно чего измеряется эта скорость для обычных волн? Ответ был бы очевиден. Звуковые волны распространяются со скоростью звука относительно воздуха. Волны на воде относительно воды, но для
225: Электромагнитных волн не было никакой среды, никакого эфира как показал эксперимент майкельсона морли, эйнштейн принял радикальное решение он постулировал, что скорость света одинакова для всех наблюдателей.
226: Независимо от их движения это был 1 из 2 его фундаментальных постулатов специальной теории относительности 2 постулат гласил, что законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта.
227: То есть для всех наблюдателей, движущихся с постоянной скоростью относительно друг друга, эти 2 постулата кажутся почти тривиальными, когда их формулируют абстрактно, но их совместные следствия.
228: Потрясают основы нашего интуитивного понимания мира. Если скорость света одинакова для всех наблюдателей, то что-то другое должно быть разным. Эйнштейн показал, что это что-то другое само.
229: Пространство и время. Давайте проследим логику эйнштейна с помощью простого мысленного эксперимента. Представьте себе длинный космический корабль, летящий мимо вас с огромной скоростью внутри корабля.
230: Ровно посередине вспыхивает лампочка, свет от лампочки распространяется во все стороны, включая к передней и задней стенкам корабля с точки зрения пассажира внутри корабля, который неподвижен относительно корабля.
231: Свет достигает обеих стенок одновременно, ведь лампочка находится посередине, и расстояния до обеих стенок равны. Но что видите вы, стоящий снаружи, пока корабль пролетает мимо, с вашей точки зрения?
232: Пока свет путешествует к стенкам, корабль движется, задняя стенка идёт навстречу Свету, а передняя стенка убегает от него, если бы свет вёл себя как обычный объект, скорость которого складывается со
233: Скорость наблюдателя это не имело бы значения свет, идущий к задней стенке, казался бы вам быстрее, а свет, идущий к передней стенке, медленнее, и в итоге они достигли бы стенок одновременно.
234: Но свет ведёт себя не так. По постулату эйнштейна скорость света одинакова для вас независимо от направления и движения источника, свет движется с 1 и той же скоростью к обеим стенкам.
235: Но задняя стенка приближается к точке вспышки, а передняя удаляется следовательно, с вашей точки зрения, свет достигнет задней стенки раньше, чем передней. Итак, для пассажира внутри корабля.
236: 2 события свет достигает передней стенки, и свет достигает задней. Стенки происходят одновременно для вас снаружи. Эти g2 события происходят в разное время одновременность.
237: Оказывается относительной она зависит от наблюдателя это 1 шокирующий вывод специальной теории относительности нет абсолютного сейчас единого для всей Вселенной 2 события.
238: Которые одновременны для 1 наблюдателя, могут происходить в разное время, для другого это не иллюзия, не вопрос измерения или восприятия, это фундаментальное свойство реальности, относительность 1.
239: Менности это только начало, из неё следуют ещё более удивительные эффекты замедление времени и сокращение длины, замедление времени можно понять с помощью другого мысленного эксперимента, известного как
240: Световые часы. Представьте себе устройство, состоящее из 2 зеркал, расположенных друг напротив друга с лучом света, постоянно отражающимся между ними. Каждое отражение это
241: Тик часов если зеркала расположены на расстоянии 1 метра друг от друга и свет проходит, этот метр отражается и проходит обратно, это занимает определённое фиксированное время, очень мало.
242: Но измеримая теперь представьте, что эти часы находятся на борту космического корабля, который пролетает мимо вас с большой скоростью для пассажира на корабле часы тикают нормально, sweet.
243: Движется вверх и вниз между зеркалами, но для вас снаружи картина иная пока свет движется от 1 зеркала к другому, весь корабль, и зеркала вместе с ним движется в сторону.
244: С вашей точки зрения, свет движется не по вертикальной траектории, а по диагональной путь, который проходит свет длиннее, но скорость света постоянна, она не может.
245: Длиннее, а скорость та же. Свету требуется больше времени, чтобы совершить 1 тик. С вашей точки зрения, часы на движущемся корабле тикают медленнее, чем идентичные часы, Неподвижные рядом с
246: С вами время на движущемся корабле течёт медленнее, и это не особенность световых часов, это свойство самого времени, все процессы на движущемся корабле с точки зрения неподвижного наблюда.
247: Происходят медленнее химические реакции, биологические процессы, старение. Если бы на корабле был человек, он старел бы медленнее, чем вы, это не иллюзия, если он вернётся, он.
248: Действительно, будет моложе, чем был бы, если бы оставался неподвижным это знаменитый парадокс Близнецов, хотя на самом деле это не парадокс, а проверенный экспериментально факт эффект замедления времени был.
249: Подтверждён многочисленными экспериментами 1 из самых известных эксперименты с атомными часами на самолётах в 1971 году физики хафеле и китинг погрузили точнейшие атомные
250: Часы на коммерческие авиалайнеры и облетели вокруг земли сначала на восток, потом на запад. По возвращении часы сравнили с идентичными часами, остававшимися на земле. Разница составила на
251: На секунды крошечную, но измеримую величину, которая точно соответствовала предсказаниям теории относительности, современная система gps не смогла бы работать без учёта релятивистского замедления времени.
252: Спутники gps движутся относительно земли и находятся на высоте, где гравитация слабее, и оба эти фактора влияют на ход времени, если бы инженеры не учитывали эти эффекты позиции.
253: Сканирование джипиэс накапливало бы ошибку в несколько километров в день то, что ваш телефон может определить ваше местоположение с точностью до нескольких метров, это ежедневное практическое подтверждение.
254: Теории относительности. Сокращение длины это ещё 1 следствие постоянства скорости света. Если время на движущемся объекте течёт медленнее с точки зрения неподвижного наблюдателя, то и
255: Расстояния измеряются по разному объект, движущийся мимо вас, оказывается короче в направлении движения, чем он был бы в покое, это сокращение не является сжатием в обычном смысле атом.
256: Объекта не сближаются из за какой-то силы. Это сокращение свойство самого пространства, каким оно видится из разных систем отсчёта, чтобы объединить эти идеи. Эйнштейн и его учитель Герман мин.
257: Ввели понятие пространство времени. Мы привыкли думать о пространстве и времени как о разных вещах. Пространство это арена, на которой происходят события, а время это последовательность в
258: Которой они происходят. Но специальная теория относительности показывает, что это разделение искусственно пространство и время сплетены воедино в четырехмерную ткань. Пространство, время. Представьте себе, это так.
259: Вы можете двигаться в пространстве налево или направо, вперёд или назад, вверх или вниз, вы также двигаетесь во времени, из прошлого в будущее, но общее.
260: Скорость вашего движения через пространство время всегда одинакова и равна скорости света. Если вы неподвижны в пространстве, вся ваша скорость направлена через время. Время для вас течёт максимально
261: Быстро, если вы начинаете двигаться через пространство, часть вашей скорости перенаправляется из времени в пространство, и время для вас замедляется. Это не просто метафора, это математический
262: Точное описание того, как работает пространство, время, скорость света появляется как своего рода обменный курс между пространством и временем, как коэффициент, который связывает метры и секунды в
263: Единую геометрию в некотором смысле скорость света это не скорость в обычном понимании, а фундаментальная константа, определяющая структуру пространства времени, теперь мы можем увидеть.
264: Почему скорость света является пределом для всего в геометрии пространства времени существует особый тип траекторий, светоподобные траектории, по которым движутся фотоны эти тр.
265: Траектории являются границей между времениподобными траекториями, по которым могут двигаться массивные объекты, и пространственно подобными траекториями, которые соединяют события, между которыми не может.
266: Быть причинной связи массивный объект может двигаться только по времени подобным траекториям. Он всегда остаётся внутри светового конуса. Чем быстрее он движется через пространство, тем
267: Медленнее течёт для него время, но он никогда не может достичь светоподобной траектории, чтобы достичь скорости света, его скорость через время должна была бы уменьшиться до нуля. Время для него.
268: Вилось бы, но это означало бы, что он больше не движется по времени подобной траектории, он перешёл бы на светоподобные, что невозможно для объекта с массой таким образом, ограничение.
269: Скорости света это не отдельный закон, наложенный сверху на другие законы физики. Это следствие геометрии пространства времени, фундаментальной структуры реальности. Пытаться превысить скорость света. Это
270: Все равно что пытаться идти на север от северного полюса. Вопрос не в том, что что-то вас останавливает, сама геометрия не содержит такого понятия. Важно отметить, что замедление времени и сокращение длины
271: Симметричны. Если вы видите, что часы на движущемся корабле идут медленнее, то пассажир корабля видит, что ваши часы идут медленнее. Каждый наблюдатель видит, что время у другого течёт медленнее. Это.
272: Кажется парадоксальным, но на самом деле это логически последовательно ключ в том, что наблюдатели измеряют разные вещи чтобы сравнить часы напрямую, нужно привести их в 1 место, а это требует.
273: Ускорение, которое нарушает симметрию, эйнштейн также пришёл к своему знаменитому уравнению и mc 2, которое связывает массу и энергию это уравнение показывает, что масса это форма энергии.
274: И что количество энергии, заключённой в массе, огромно, потому что скорость света возведена в квадрат, это очень большое число, маленькое количество массы соответствует колоссальному количеству энергии.
275: Это уравнение лежит в основе как ядерной энергетики, так и ядерного оружия, и оно также объясняет, почему массивные объекты не могут достичь скорости света по мере того, как объект ускоряется.
276: Его кинетическая энергия увеличивается согласно и mc 2 эта энергия добавляется к эффективной массе объекта, к его инерции, сопротивлению, дальнейшему ускорению, чем быстрее объект.
277: Движется тем труднее его ускорять дальше при приближении к скорости света инерция объекта растёт неограниченно чтобы достичь скорости света, потребовалась бы бесконечная энергия это не технологии.
278: Ограничение, которое мы могли бы преодолеть с лучшими двигателями, это математическое свойство того, как масса, энергия и скорость связаны в нашей Вселенной. Фотоны могут двигаться со скоро.
279: Света только потому, что они не имеют массы покоя. Их масса целиком происходит от их энергии, и они всегда движутся со скоростью света. Они рождаются в движении и не могут быть замедленны для
280: Фотона не существует системы отсчёта, в которой он покоится, потому что такая система отсчёта была бы не физической здесь мы должны быть осторожны с популярным, но вводящим в заблуждение утверждением о субъек.
281: Тивном опыте фотона иногда говорят, что, с точки зрения фотона, время не существует, что путешествие фотона через всю Вселенную мгновенно для самого фотона это не совсем.
282: Время, измеряемое движущимися часами, стремится к нулю, но фотон не является наблюдателем в том смысле, в каком может быть наблюдателем объект с массой специальная теория относительности описы.
283: Только инерциальные системы отсчёта, а система отсчёта, движущаяся со скоростью света, не является инерциальной и математически не определена. Говорить о переживаниях фотона это выход за
284: Пределы того, что теория реально утверждает, что мы можем сказать с уверенностью для любого массивного объекта, приближающегося к скорости света, время замедляется все сильнее, гипотетиче.
285: Путешественник, летящий к далёкой звезде со скоростью очень близкой к скорости света, испытал бы путешествие за гораздо меньшее время, чем прошло бы на земле, если бы он мог достигнуть скорости.
286: Достаточно близкой к световой, он мог бы пересечь галактику за своё субъективное десятилетие, но на земле прошли бы сотни тысяч лет это реальное следствие теории относительности не научная фантастика.
287: Давайте остановимся на мгновение и позволим этим идеям осесть. Эйнштейн показал нам, что пространство и время не жёсткие, неизменные рамки. Как считала классическая физика, они гибкие.
288: Стягивающиеся, зависящие от движения наблюдателя скорость света это не просто очень большая скорость, это структурный элемент.
289: Определяющая, какие события могут влиять друг на друга, представьте себе мягкое течение времени вокруг вас прямо сейчас, невидимое, но вездесущее для кого-то движущегося мимо.
290: Вас с огромной скоростью этот момент растянулся бы, распался бы на иную последовательность Вселенная это не сцена, на которой разыгрываются события, а сама ткань, из которой события сотканы.
291: Теперь мы готовы исследовать, что происходит, когда мы пытаемся приблизиться к этому пределу, почему Вселенная так упорно сопротивляется нашим попыткам достичь скорости света, когда мы смотрим на ночное небо и видим далёкие?
292: Звезды, мы инстинктивно чувствуем желание добраться до них. Человечество мечтало о межзвёздных путешествиях задолго до того, как мы узнали, насколько далеко находятся эти звезды, но чем больше.
293: Мы понимаем физику, тем яснее становится, почему скорость света представляет собой непреодолимый барьер для любого массивного объекта это не технологическое ограничение, которое мы
294: Преодолеем с развитием науки и инженерии это фундаментальное свойство Вселенной, встроенное в саму геометрию пространства времени. Давайте рассмотрим, что происходит с объектом, который мы пыта.
295: Ускорить в ньютоновской физике, которая прекрасно описывает наш повседневный опыт, ускорение. Просто приложите силу к объекту, и он ускорится, удвойте силу, удвоится ускорение.
296: Если вы будете прикладывать постоянную силу достаточно долго, объект может достичь любой скорости, какой вы пожелаете, нет никакого верхнего предела, но релятивистская физика показывает, что эта картина не полна по мере.
297: Того, как объект ускоряется и его скорость приближается к скорости света, его поведение начинает отличаться от ньютоновских предсказаний, та же сила производит все меньшее и меньшее ускорение объект.
298: Становится все более упрямым, все труднее ускоряемым это увеличение инерции иногда описывают как увеличение релятивистской массы, хотя современные физики предпочитают говорить о росте энергии.
299: И импульса математически кинетическая энергия объекта растёт нелинейно, со скоростью, как в ньютоновской физике, а по более сложному закону, который становится бесконечным при приближении к скорости света.
300: Если вы хотите разогнать электрон до 99% скорости света, вам нужно определённое количество энергии, чтобы разогнать его до 99 и 9/10 процента, нужно
301: Значительно больше до 99 и 99/100 процента ещё больше и так далее. Без предела никакое конечное количество энергии недостаточно, чтобы достичь Ровно 100.
302: Процентов это не теоретическая абстракция, это ежедневная реальность для Физиков, работающих с ускорителями частиц в большом адронном коллайдере в церне протоны разгоняются до скоростей.
303: Около 99 и 99/100 процента скорости света. Для этого требуются огромные магниты и колоссальное количество энергии. Каждый дополнительный 9 после запятой требует
304: Поненциально больше энергии, чем предыдущий достичь скорости света означало бы иметь бесконечную энергию в конечном объекте это математически невозможно, но энергетический барьер это только часть.
305: Истории есть более глубокие, более концептуальные причины, почему скорость света является пределом эти причины связаны с тем, что мы обсуждали ранее с геометрией пространства времени.
306: В пространстве времени есть 3 типа интервалов между событиями времениподобные, пространственноподобные и светоподобные времениподобные интервалы связывают события, между которыми возможна причин.
307: Связь 1 событие может влиять на другое, потому что между ними есть время для сигнала или взаимодействия пространственно подобные интервалы связывают события, которые не могут влиять друг на друга.
308: Они слишком далеко в пространстве и слишком близко во времени. Светоподобные интервалы это граница между ними, путь, по которому движется свет. Массивный объект может ди.
309: Двигаться только по мировым линиям, которые везде времени подобны. Его скорость всегда меньше скорости света, и каждое событие на его пути находится в причинной связи с предыдущим. Световой луч движется по
310: Светоподобной мировой линии границы возможного ничто не может двигаться по пространственно подобной траектории, потому что это означало бы мгновенное перемещение через пространство или с точки зрения.
311: Некоторых наблюдателей перемещение назад во времени. Здесь мы подходим к 1 из самых Глубоких причин, почему скорость света является пределом. Причинность, если бы информация или влияние
312: Могли распространяться быстрее света. Это создало бы парадоксы, которые угрожали бы самой логической структуре реальности. Мы исследуем эти парадоксы подробнее, позже, но важно понять, что ограниче.
313: Скорости это не произвольное правило, а защитный механизм, встроенный в структуру Вселенной, который предотвращает логические противоречия, что происходит с временем для объекта приближающегося
314: К скорости света мы уже обсуждали замедление времени чем быстрее вы движетесь, тем медленнее течёт время для вас, относительно неподвижного наблюдателя, при скорости очень близкой.
315: К световой этот эффект становится драматическим космонавт, летящий к звезде на расстоянии 10 световых лет со скоростью 99% скорости света, испытал бы путешествие.
316: Примерно за полтора года субъективного времени, хотя для наблюдателей на земле прошло бы более 10 лет, при ещё большей скорости разница становится ещё более экстремальной в пределе при гипотети.
317: Достижении скорости света время для путешественника остановилось бы полностью, но этот предел недостижим для массивного объекта, это не просто практическое ограничение, это математическое.
318: Невозможность, уравнение замедления времени содержат делитель, который обращается в 0 при скорости света, что делает результат неопределённым для массивных объектов, а что с сокращением?
319: Длины. По мере приближения к скорости света объект сокращается в направлении движения с точки зрения неподвижного наблюдателя. При скорости 90% скорости света объект выглядит примерно
320: В 2 раза, короче, чем в покое при 99 процентах, примерно в 7 раз. Короче, при ещё больших скоростях сокращение становится все более экстремальным в пределе скорости света.
321: Длина сократилась бы до нуля, объект был бы бесконечно тонким в направлении движения, это ещё 1 проявление той же математической невозможности интересно поразмышлять о том, как бы выглядел мир.
322: Для гипотетического путешественника, движущегося с околосветовой скоростью из за эффекта доплера, свет от объектов впереди сместился бы в синюю часть спектра, становясь более энергичным. Свет от
323: Объектов позади сместился бы в красную часть при достаточно высокой скорости звезды впереди излучали бы рентгеновские лучи, а звезды позади стали бы невидимыми, их свет сместился бы в инфракрасный диапазон.
324: Само ночное небо преобразилось бы звезды, казалось бы, сгруппировались впереди из за эффекта операции, создавая странную концентрацию света в направлении движения фотоны, как мы уже упоминали.
325: Являются особым случаем, у них нет массы покоя, и они всегда движутся со скоростью света в вакууме. Они не ускоряются до этой скорости, они рождаются в движении, когда
326: Трон в атоме переходит на более низкий энергетический уровень, испущенный фотон немедленно движется со скоростью света нет момента, когда фотон набирает скорость. Это фундаментальное различие.
327: Между массивными и безмассовыми частицами есть ли что-либо, что может двигаться быстрее света? Прежде чем ответить, нужно уточнить, что мы имеем ввиду существуют явления, которые кажутся сверх.
328: Световыми, но не нарушают никаких физических законов и не могут передавать информацию. Например, представьте себе мощный лазерный луч, направленный на очень далёкую поверхность, скажем, на луну, если вы бы
329: Повернёте лазер световое пятно на лунной поверхности может перемещаться со скоростью, превышающей скорость света, но это не означает, что что-то реально движется быстрее света световое пятно.
330: Но не физический объект это просто последовательность мест, куда падают фотоны, каждый фотон путешествует от лазера до луны со скоростью света само пятно это абстракция, а не сущность.
331: Которая переносит информацию или энергию аналогично тень может двигаться быстрее света или точка пересечения 2 ножниц может перемещаться со сверхсветовой скоростью, если ножницы достаточно
332: Длинные и закрываются достаточно быстро, но ни 1 из этих явлений не передаёт информацию быстрее света. Чтобы сообщить что-то с помощью тени или лазерного пятна, вам сначала нужно отправить свет.
333: К далёкой точке, и этот свет путешествует со скоростью света. Существуют также так называемые тахионы гипотетические частицы, которые всегда движутся быстрее света в отличие
334: От обычных частиц, которые не могут достичь скорости света снизу тахионы, если бы они существовали, не могли бы замедлиться до скорости света сверху, скорость света была бы для них непреодоли.
335: Барьером, но с другой стороны, однако, нет никаких экспериментальных свидетельств существования тахионов. Более того, их существование создавало бы серьёзные проблемы с причинностью, которые мы
336: Обсудим позже, большинство Физиков считают, что тахионы не существуют в нашей Вселенной. Позвольте мне нарисовать образ, который поможет понять непреодолимость этого барьера. Представьте себе, что пространство
337: Время это бескрайний океан, а вы корабль, плывущий по нему. Скорость света это не стена посреди океана, которую вы могли бы как-то обойти или пробить. Это скорее свойство самого.
338: Океана. Предельная скорость волн на его поверхности. Вы не можете двигаться быстрее этих волн, потому что вы состоите из этих волн, вы часть этой ткани пытаться превысить скорость света. Это пыта.
339: Выпрыгнуть из океана, продолжая при этом быть частью океана. Это категориальная невозможность, а не просто практическая трудность. И вот мы стоим перед этим барьером, непреодолимым и абсолютным, но на
340: Наш центральный вопрос ещё не получил полного ответа, почему информация ограниченна этой же скоростью? Физические объекты? Да, мы понимаем, они имеют массу, энергию, импульс, но инфор.
341: Информация кажется чем-то более эфемерным, более абстрактным. Почему мысль, идея, сообщение не могут перепрыгнуть через этот барьер? Ответ на этот вопрос приведёт нас к глубокому пониманию того, что такое информация?
342: И как она существует в физическом мире, давайте на мгновение остановимся и позволим тишине окутать нас. Мы исследовали барьер скорости света с разных сторон энергетической геометричес.
343: Временной. Мы увидели, как Вселенная построена таким образом, что этот барьер абсолютен и не
344: Это свойство самой реальности, такое же фундаментальное, как существование пространства и времени представьте себе, сейчас мягкий свет далёких звёзд, каждый фотон которого путешествовал год.
345: Или столетия, чтобы достичь ваших глаз, каждый из них двигался с максимально возможной скоростью, и все равно ему потребовались огромные промежутки времени. В этой медлительности есть особая красота.
346: Время для размышлений, для удивления, для глубокого понимания теперь мы готовы обратиться к центральному вопросу нашего путешествия почему информация, казалось бы, бестелесная и абстрактная подчи?
347: Меняется тому же ограничению, что и материальные объекты. Когда мы говорим об информации в повседневной жизни, мы обычно имеем ввиду что-то абстрактное мысли, идеи, сообщения, данные инфор.
348: Формация кажется нам чем-то нематериальным, существующим в Ином царстве, чем грубая физическая реальность атомов и фотонов. Когда вы думаете, мысль, эта мысль кажется невесомой, когда вы отправляете сообщение?
349: Другу. Само содержание сообщения, слова, их значение кажется чем-то отличным от физического процесса передачи. Эта интуиция имеет глубокие корни в западной философии, восходящие к
350: Лизму декарта и даже дальше к платону с его царством идей. Но физика 20 и 21 веков показала нам, что эта интуиция ошибочна, информация не существует.
351: Отдельно от физического мира она всегда без исключения воплощена в каком-то физическом субстрате знаменитый физик рольф ландауэр сформулировал это кратко информация физична это не просто.
352: Философское утверждение это имеет конкретные измеримые последствия например, стирание 1 бита информации неизбежно производит минимальное количество тепла, определяемое законами термодинамики.
353: Это называется пределом ландауэра, и это реальное физическое ограничение на любой компьютер, независимо от того, насколько совершенна его технология. Давайте рассмотрим, что значит передать информацию от
354: 1 точки пространства к другой. Чтобы отправить сообщение, любое сообщение, даже простейшее, да или нет, вам нужно изменить что-то физическое на принимающем конце получатель должен быть
355: Способен отличить состояние. Сообщение получено от состояния, сообщение не получено. Это различие должно быть физическим. Разница в положении частицы в состоянии атома, в интенсивности света.
356: В чем-то измеримом. Подумайте о всех способах, которыми мы передаём информацию. Когда вы говорите, вы создаёте звуковые волны, колебания воздуха, которые распространяются от вашего рта.
357: Уху слушателя. Звуковые волны это физические возмущения, и они путешествуют со скоростью звука примерно 340 метров в секунду, когда вы отправляете текстовое сообщение, электрические сигналы.
358: Проходят через провода или радиоволны, распространяются через воздух электрические сигналы и радиоволны. Это электромагнитные явления, и они распространяются со скоростью света, когда
359: Вы пишите письмо на бумаге. Информация кодируется в физическом расположении молекул чернил на поверхности целлюлозы, письмо путешествует к получателю с той скоростью, с какой движется физический
360: Почтовый самолёт, грузовик, почтальон. В каждом случае информация привязана к физическому носителю, и информация не может достичь получателя быстрее, чем носитель, если вы кри.
361: Кому-то ваше сообщение не может прибыть быстрее звука. Если вы отправляете радиосигнал, он не может прибыть быстрее света. Информация путешествует со скоростью своего носителя не быстрее.
362: Это может показаться очевидным, но давайте рассмотрим это глубже. Можно было бы предположить, что есть какой-то способ передать информацию без физического носителя чистую, бестелесную пере.
363: Дачу смысла от 1 разума к другому, но такая передача, если бы она существовала, все равно требовала бы какого-то физического процесса, даже если бы телепатия была реальной, она
364: Должна была бы работать через какое-то физическое взаимодействие электромагнитное, гравитационное, какое-то ещё неизвестное, но все равно физическое, и это взаимодействие было бы ограничено скоростью света в физике.
365: Информация определяется строго, она связана с понятием причинности, способностью 1 события влиять на другое. Если событие, а может передать информацию, событию б, это означает, что, а может,
366: Каузально влиять на б. Состояние мира вместе и времени события б зависит от того, что произошло вместе и времени события а и специальная теория относительности устанавливает строгие огра.
367: Ничения на то, какие события могут влиять, на какие. Давайте рассмотрим это через концепцию светового конуса для любого события, любой точки в пространстве времени можно
368: Рисовать световой конус, показывающий, какие другие события находятся в его причинном будущем и причинном прошлом световой конус это геометрическая фигура, образованная траекториями световых лучей.
369: Исходящих из данного события во все стороны все, что находится внутри будущего светового конуса, может быть причинно затронуто исходным событием, все, что находится внутри прошлого светового конуса.
370: Могло причинно влиять на исходное событие. Все, что находится вне обоих Конусов, в так называемой пространственно, подобно разделённой области, не может иметь никакой причинной связи с
371: Исходным событием информация может передаваться только от события к событиям внутри его будущего светового конуса это следствие того, что информация требует причинной связи, а причинная связь
372: Ограничена скоростью света. Это не постулат, добавленный к теории относительности извне. Это следствие самой структуры пространства времени. Рассмотрим конкретный пример. Представьте, что на
373: Солнце происходит мощная вспышка. Свет от этой вспышки достигнет земли. Примерно через 8 минут до этого момента на земле невозможно узнать о вспышке. Никаким способом нельзя получить информацию о.
374: Через радиосигналы они тоже электромагнитные волны, они тоже путешествуют со скоростью света. Нельзя получить информацию через гравитационные волны. Они тоже распространяются со скоростью света нельзя.
375: Нельзя получить информацию через нейтрино. Они имеют массу и движутся чуть медленнее света. В течение этих 8 минут вспышка буквально не существует для нас. Она находится за
376: Делами нашего прошлого светового конуса. Это создаёт глубокую концептуальную проблему с понятием сейчас в космическом масштабе, что происходит на альфе центавра прямо сейчас, мы не можем знать, потому что свет
377: Оттуда путешествует 4 года то, что мы видим это прошлое четырехлетней давности, и нет никакого способа узнать, что там происходит сейчас в абсолютном смысле, потому что, как мы обсуждали ранее,
378: Одновременность относительна для разных наблюдателей. Сейчас на альфе центавра соответствует разным моментам. Это не просто философская проблема, это имеет практические последствия для
379: Любой формы межзвёздной коммуникации если человечество когда-либо создаст колонии на других звёздах, связь между ними будет принципиально ограничена разговор с колонией на проксиме центавра.
380: Будет иметь минимальную задержку более 8 лет 4 года для сообщения туда и 4 года. Для ответа. Это не технологическое ограничение, которое мы преодолеем с лучшими антеннами. Это Фунда.
381: Ментальный предел, наложенный структурой пространства времени, есть различные способы кодирования информации и стоит рассмотреть некоторые из них, чтобы увидеть, как ограничение скорости проявляется в каждом.
382: Случае электромагнитные волны наиболее очевидный и распространённый носитель информации для межзвёздных масштабов радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, уль.
383: Фиолет, рентгеновские лучи, гамма лучи все это формы электромагнитного излучения, отличающиеся только частотой, все они распространяются со скоростью света в вакууме, модулируя эти волны.
384: Меняя их амплитуду, частоту или фазу, мы можем кодировать информацию радио, телевидение, мобильная связь, оптоволоконные кабели. Все эти технологии используют электромагнитные волны для переда.
385: Информации, и все они ограничены скоростью света. Гравитационные волны это рябь в ткани пространства времени, создаваемая ускоренно движущимися массами. Их существование было предсказано эйнштейном.
386: В 1916 году и непосредственно обнаружено только в 2015 году детектором лиго. Теоретически гравитационные волны могут нести информацию слияние чёрных дыр, которое мы обнаружили
387: Сообщила нам о своём существовании через гравитационные волны, но гравитационные волны тоже распространяются со скоростью света. Они не предлагают способа обойти это ограничение нейтрино.
388: Загадочные частицы, которые очень слабо взаимодействуют с обычной материей. Они могут проходить через всю землю почти без взаимодействий. Можно было бы представить себе нейтринную связь отпра.
389: Сообщений с помощью Пучков нейтрина. Это даже было продемонстрировано экспериментально в небольших масштабах, но нейтрино имеют крошечную массу, а значит, они движутся чуть медленнее скорости света.
390: Они не могут превысить световой предел, а что если использовать какое-то ещё неоткрытое взаимодействие или поле, это, конечно, возможно, наука не знает всего, но есть теоретичес.
391: Причины полагать, что любое взаимодействие, переносящее энергию или информацию, будет ограничено скоростью света, это связано с фундаментальной структурой квантовой теории поля математического.
392: Аппарата, лежащего в основе нашего понимания всех известных взаимодействий. В этой теории. Скорость света появляется как универсальный предел, встроенный в саму математику. Давайте подумаем об этом с ещё 1 стороны.
393: Что такое сигнал в физическом смысле? Сигнал это изменение, несущее смысл, когда вы включаете фонарик, фронт света, момент, когда свет впервые достигает какой-то точки, это
394: Сигнал, он несёт информацию. Фонарик включён. Этот фронт не может двигаться быстрее скорости света. Он движется Ровно со скоростью света. Можно представить себе ситуации, в которых что
395: То to кажется движущимся быстрее света например, в среде с особыми оптическими свойствами групповая скорость светового импульса может превышать скорость света в вакууме это наблюдалось эксперимен.
396: Но это не нарушает причинности, потому что групповая скорость это скорость перемещения Горба волнового пакета, а не скорость перемещения информации передний фронт импульса несу.
397: Информацию о том, что импульс был отправлен, все равно движется не быстрее. Ц. Вы не можете использовать сверхсветовую групповую скорость для отправки сообщения быстрее света. Аналогично.
398: Фазовая скорость волны, скорость, с которой движутся гребни волны, может превышать скорость света в некоторых условиях, но фазовая скорость не несёт информацию, чтобы закодировать сообщение.
399: Вам нужно изменить что-то в волне, и это изменение распространяется со скоростью сигнала, которая не превышает скорость света. Здесь мы подходим к важному различию, которое физики проводят меж
400: Между различными типами скоростей фазовая скорость, групповая скорость, сигнальная скорость и фронтальная скорость из всех них только сигнальная и фронтальная скорости напрямую связаны с переда.
401: Информации и обе они ограничены скоростью света в вакууме. Другие скорости могут превышать ц, но это не имеет значения. Для причинности и передачи информации. Мы можем обобщить
402: Сказанное так информация требует физического носителя, а все физические носители ограничены скоростью света, но есть ещё более глубокая причина, почему информация не может путешествовать быстрее света и она
403: Связана с самой структурой причинности. Если бы информация могла путешествовать быстрее света, это позволило бы влиять на события за пределами светового конуса события, которые пространственно подобно.
404: Но теория относительности показывает, что для разных наблюдателей порядок пространственно, подобно разделённых событий, различен событие, а может происходить раньше события б для 1 наблюдателя.
405: И позже события б для другого наблюдателя если а и б разделены пространственно подобным интервалом, если бы информация могла путешествовать мгновенно или сверхсветовым образом это.
406: Позволило бы 1 наблюдателю отправить сообщение, которое другой наблюдатель получил бы до того, как оно было отправлено, это создало бы логические противоречия, парадоксы, причинности, которые мы подробнее.
407: Исследуем в 1 из последующих частей, Вселенная, по видимому, защищена от таких парадоксов именно тем, что информация не может путешествовать быстрее света. Позвольте нам немного передохнуть и осмыслить.
408: Пройдённый путь мы начали с вопроса почему информация, которая кажется нам абстрактной и бестелесной, ограничена скоростью света? Ответ многослойный во первых.
409: Информация всегда физична, она всегда воплощена в каком-то материальном носителе, во вторых, все известные носители информации подчиняются ограничению скорости света в третьих.
410: И это самое глубокое само понятие передачи информации тесно связано с причинностью, а причинность структурирована скоростью света представьте себе информацию как реку, текущую через ландшафт.
411: Пространство времени река может течь только вниз по склону, и склон в пространстве времени определяется световыми конусами информация может течь только внутрь будущего светового конуса.
412: Когда они наружу, это не ограничение, наложенное извне, это форма самого ландшафта. Теперь мы готовы обратиться к 1 из самых интригующих вопросов современной физики, а?
413: Что насчёт квантовой запутанности? Разве она не позволяет мгновенную связь между частицами на любом расстоянии? Квантовая запутанность это 1 из самых загадочных и часто неправильно понимаемых явлений в физике.
414: Когда люди слышат о ней впервые, многие сразу думают вот оно, способ обойти ограничение скорости света и действительно, на 1 взгляд запутанность кажется именно этим мгнове.
415: Связью между частицами, разделёнными любым расстоянием. Но при более глубоком рассмотрении выясняется, что реальность сложнее и, как ни парадоксально, ещё более удивительна. Давайте нач.
416: Начнём с того, что такое запутанность в квантовой механике. Частицы описываются волновыми функциями, которые содержат всю информацию о возможных состояниях частицы, когда 2 частицы взаимодействуют определённым об
417: Образом, их волновые функции могут стать связанными, запутанными, так что состояние 1 частицы оказывается коррелированным с состоянием другой, даже если частицы затем разделяются на
418: Огромные расстояния классический пример это пара фотонов, испущенных в процессе, который производит их в так называемом синглетном состоянии поляризации в этом состоянии поляризации 2
419: Тонов скоррелированы, но противоположны. Если вы измерите поляризацию 1 фотона и обнаружите, что она вертикальная, то поляризация другого фотона, когда вы её измерите, будет горизонтальной и наоборот.
420: Это верно, независимо от того, как далеко друг от друга находятся фотоны в момент измерения. Вот что поразительно до измерения ни 1 из фотонов не имеет определённой поляризации в квант.
421: Механики измерение не просто выявляет уже существующее свойство, оно в некотором смысле создаёт это свойство. Поляризация фотона становится определённой только в момент измерения. И когда вы измеряете
422: 1 фотон поляризация другого, где бы он не находился, также становится определённой мгновенно, как если бы между ними была какая-то мгновенная связь, Альберт эйнштейн был глубоко обес.
423: Этим явлением он называл его жуткое действие на расстоянии спуки экшен это дистанс и считал, что оно указывает на неполноту квантовой механики в знаменитой статье.
424: 1935 года, написанный совместно с борисом подольским и натаном розеном и известный как парадокс эпр по инициалам авторов, эйнштейн утверждал, что запутанные частицы должны иметь заранее опре.
425: Определённые скрытые переменные, которые мы просто не можем наблюдать. Измерение 1 частицы не влияет на другую. Оно просто выявляет информацию, которая всегда там была. Представьте себе аналогию с
426: Перчатками. Допустим, у вас есть пара перчаток левая и правая. Вы кладёте их в 2 коробки, не глядя, какая, в какой вы отправляете 1 коробку на Марс, а другую оставляете на земле.
427: Когда вы открываете коробку на земле и видите левую перчатку, вы мгновенно знаете, что в коробке на Марсе правая, но это не мгновенная связь, перчатки всегда были левой и правой, измерение на земле.
428: Не повлияло на перчатку на Марсе, оно просто выявило информацию. Эйнштейн полагал, что запутанность работает аналогичным образом запутанные частицы, по его мнению, имеют заранее определённые свойства, скрытые.
429: Переменные, которые мы узнаем при измерении. Никакой жуткой мгновенной связи на самом деле нет. Однако в 1964 году ирландский физик джон белл доказал замечательную теорему, которая
430: Показала, что эйнштейн был не прав. По крайней мере в самой простой интерпретации скрытых переменных бел показал, что если бы запутанные частицы имели заранее определённые локальные, скрытые переменные.
431: То корреляции между их измерениями подчинялись бы определённым математическим неравенствам, теперь называемым неравенствами Белла квантовая механика предсказывает, что эти неравенства нарушаются.
432: Эксперименты подтвердили предсказания квантовой механики. Это было глубоким открытием эксперименты, начатые аленом аспе в 1900/80 годах и многократно усовершенствованные с тех пор показа.
433: Что неравенство Белла действительно нарушаются корреляции между запутанными частицами сильнее, чем могли бы быть, если бы частицы просто несли заранее определённую информацию. Что-то более глубо.
434: И более странное происходит, но и это критически важно. Даже это жуткое действие на расстоянии не может быть использовано для передачи информации быстрее света. Вот почему.
435: Почему? Когда?