Парадоксы скорости света. Часть 5⁠⁠1

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.