Что происходит, когда ось X2 поворачивается? Корма ракеты проваливается в прошлое, а нос - в будущее. То есть, если, допустим, с точки зрения движущегося наблюдателя на корме и носу одновременно зажгут огни, то с точки зрения наблюдателя неподвижного сначала загорится огонь на корме в момент t0 (она в прошлом) и только потом на носу в момент t1 (он в будущем). Относительность одновременности.

Что происходит в парадоксе близнецов?

* Два близнеца стоят в космопорте. Один из них меняет свою скорость улетев на ракете. Но как скорость не меняй, они в одной точке пространства-времени. Не происходит ничего, кроме того, что время близнецов замедляется друг относительно друга. Да, они оба видят что время брата стало идти медленнее.

* Близнец долетает куда ему было надо и разворачивается. В этот момент он меняет свою скорость и его ось X снова поворачивается. И тут происходит фокус - в новой системе отсчета космонавта, время неподвижного брата (точка пересечения с повернувшейся осью X) изменилось. Наш космонавт этого не видит, потому что фотоны от постаревшего брата еще не дошли. Но геометрически выходит вот так - бац! и брат постарел. А если развернуть ракету в обратную сторону, то бац! и обратно омолодился. Вот это весь парадокс и съедает.

Что происходит, когда две ракеты летят друг другу навстречу? Их оси X идут не параллельно, а пересекаются крест на крест. Вот именно поэтому оба наблюдателя на ракетах и видят что другая ракета не превышает скорости света.

Все прочие магические формулы просто подогнаны так, чтобы гарантировать постоянство скорости света. Именно подогнаны. Постоянство скорости света не следует из формул, это формулы следуют из постоянства скорости света. Но главный фокус-покус здесь именно в повороте оси X.

Если два корабля летят навстречу друг другу со световой скоростью, с какой скоростью они сближаются?

Короткий ответ: С точки зрения третьего, неподвижного наблюдателя, они сближаются со скоростью, очень близкой к двум световым, но меньшей двух световых. С точки зрения любого из пилотов на кораблях — скорость сближения будет меньше скорости света.

Подробное объяснение:

Опять же, помним, что корабли не могут достичь скорости света. Но давайте зададим скорость 0.9c для каждого.

• С точки зрения неподвижного наблюдателя (например, с планеты):
  Он видит корабль A, летящий вправо со скоростью 0.9c, и корабль B, летящий влево со скоростью 0.9c. Для него скорость сближения — это просто сумма их скоростей относительно него: 0.9c + 0.9c = 1.8c. Это не скорость передачи информации или движения объекта в пространстве, это просто "геометрическая" скорость закрытия расстояния между двумя объектами. Она может превышать c, и в этом нет нарушения теории относительности.

• С точки зрения пилота на одном из кораблей (например, на корабле A):
  Вот здесь классическое сложение скоростей не работает. Пилоту нужно узнать, с какой скоростью он приближается к кораблю B. Он использует релятивистскую формулу сложения скоростей:v = (v₁ + v₂) / (1 + (v₁ * v₂)/c²)Подставляем наши скорости (v₁ = 0.9c, v₂ = 0.9c):v = (0.9c + 0.9c) / (1 + (0.9c * 0.9c)/c²) = (1.8c) / (1 + 0.81) = 1.8c / 1.81 ≈ 0.9945c Итог: Для пилота на корабле A корабль B летит навстречу ему не со скоростью 1.8c, а всего лишь со скоростью ~0.994c.

Этот результат всегда будет меньше c, какую бы скорость (меньшую c) вы ни подставили в формулу. Если бы вы попытались подставить скорость c, формула дала бы (c + c) / (1 + 1) = 2c / 2 = c.

Вывод:
Парадокс разрешается одним постулатом специальной теории относительности: скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника или наблюдателя. Пространство и время не являются жесткими и неизменными сценами, а гибкой тканью, которая "искривляется", чтобы сохранить эту скорость как абсолютный предел.

Если эта тема вас заинтересовала, то можете прочитать большую статью: Парадоксы скорости света Улыбка Энштейна.