Якщо два зорельоти вилетять в різні боки зі швидкістю світла, то якою буде їхня швидкість відносно один одного?

Питання, що стосуються швидкості світла, є одними з найбільш часто помітних в інтернеті серед людей, що цікавляться даною тематикою. Найпопулярніший з них можна сформулювати так:

Від Землі в чітко протилежних напрямках вилітають два космічних кораблі. Кожен з них рухається зі швидкістю світла. Якою буде їхня швидкість відносно один одного і щодо спостерігача на Землі?

Подібні питання виникають у зв’язку з тим, що люди не зовсім розуміють, як працює теорія відносності і сьогодні ми постараємося максимально просто це пояснити і розповісти хто і яку швидкість буде бачити.

Відразу варто сказати, що жодне тіло, що володіє масою спокою, а корабель саме такий, не зможе розігнатися до швидкості світла. Зі швидкістю світла можуть рухатися лише безмасові частки. Тому ми розглянемо ситуацію, коли швидкість кораблів буде близька до світлової, наприклад, буде дорівнювати 90% швидкості світла (0,9С).

На головному фото до цієї статті космічний корабель “Ентерпрайз” з фільму Star Trek.

Відповідно до теорії відносності: в кожній системі відліку час тече по-своєму, а значить двоє спостерігачів з абсолютно однаковими годинниками, але знаходяться в різних умовах, можуть відрахувати різний час між одними і тими ж подіями.

У міру збільшення швидкості корабля, час для нього і всіх хто знаходиться на борту буде сповільнюватися в порівнянні з нерухомим спостерігачем, що знаходиться поза кораблем. Чим більше буде швидкість, тим більше буде різниця в перебігу часу і в результаті при наближенні впритул до швидкості світла, час для корабля практично зупиниться.

З цієї причини якщо два корабля розлітаються з Землі в протилежних напрямках зі швидкістю 0,9С щодо Землі, то їх швидкість відносно один одного, яку бачать екіпажі кораблів, не зможе перевищити швидкість світла.

Щоб дізнатися точну швидкість, яку вони будуть бачити скористаємося релятивістською формулою складання швидкостей, зазначеною нижче.

Якщо підставити на місце V1 і V2 швидкості наших кораблів, тобто 0,9С, то ми побачимо, що відносна швидкість кораблів, яку бачать їх екіпажі, становитиме 0,9945С. Це дуже близько до швидкості світла, але все ж менше неї. Якщо ж збільшувати швидкості кораблів ще більше, то відносна швидкість також зросте і наблизитися до швидкості світла ще ближче, однак, так ніколи її і не досягне.

У той самий час, для спостерігача, що знаходиться на Землі релятивістський закон працювати не буде і для своєї системи відліку він зможе порахувати відносну швидкість кораблів, просто склавши їх швидкості. Таким чином, з точки зору людини на Землі, відносна швидкість кораблів буде 1,8С, а, з точки зору людини на одному з кораблів, 0,9945С.