1905 год. Патентный эксперт Альберт Эйнштейн публикует статью, которая ломает двухсотлетнюю физику Ньютона. Спойлер: время не абсолютно, масса связана с энергией, а простое слово «одновременно» зависит от того, кто смотрит.
Второй постулат — самый безумный. Гонишься за светом со скоростью 200 000 км/с — свет всё равно уходит от тебя на 300 000 км/с. Летишь против света — он всё равно приходит со скоростью 300 000 км/с. Природа ведёт себя так — и точка.
Время течёт по-разному в системах, движущихся друг относительно друга. Чем быстрее движешься — тем медленнее течёт твоё время с точки зрения неподвижного наблюдателя (и наоборот).
t₀ — собственное время (у часов, покоящихся в своей системе), t — время «снаружи». При малых скоростях разница незаметна, но при v → c время на корабле почти замирает. Так что для тех, кто летит — время течёт иначе.
Движущийся предмет укорачивается вдоль направления движения (с точки зрения неподвижного наблюдателя). Ракета длиной 100 м при 0,87·c станет вдвое короче для земного наблюдателя. Сам экипаж ничего не заметит.
Скорость растёт — «масса» (инертность) растёт. Чтобы разогнать частицу до скорости света, нужна бесконечная энергия. Поэтому фотоны летят ровно c, а всё, что имеет массу, — всегда медленнее.
При v → c знаменатель → 0, масса → ∞, нужна бесконечная энергия. Скорость света — не просто «большое число», это потолок Вселенной для передачи информации и материи.
Энергия покоя тела равна его массе, умноженной на квадрат скорости света. Крошечная масса — гигантская энергия. Именно этой формулой «оплачено» всё ядерное деление, синтез и аннигиляция: 1 грамм массы = 9·10¹³ Дж — столько, сколько даёт целая электростанция за сутки электричеством.
Классика «u = v₁ + v₂» не работает при высоких скоростях. По СТО скорости складываются так, что итог никогда не превышает c:
Две ракеты разлетаются навстречу друг другу со скоростью 0,8·c каждая: относительная скорость — не 1,6·c, а 0,975·c. Скорость света ничем не превзойти.
Через 10 лет Эйнштейн пошёл дальше: гравитация — не сила, а искривление самого пространства-времени массой. Земля «крутится» вокруг Солнца не потому, что невидимая нить держит, а потому, что Солнце прогнуло пространство, и Земля катится по его искривлению, как шарик по воронке.
Если материя сжата достаточно сильно, пространство-время искривляется так, что даже свет не может выбраться наружу — рождается чёрная дыра. Совсем недавно (2019) человечество впервые «сфотографировало» её — наверняка ты видел этот огненный ореол.
Счастливой охоты! Ты только что добрался до вершины школьной физики. Дальше — астрофизика, суперпозиция, кварки и вселенная масштабом величественнее любой теории.