Někteří říkají, že důvodem, proč nemůžete cestovat rychleji než světlo, je to, že vaše hmotnost se bude zvyšovat s tím, jak se vaše rychlost blíží rychlosti světla. urychlete svou kosmickou loď, protože její hmota se blíží nekonečně.
Tato linie myšlení je přinejlepším neúplným popisem toho, co se skutečně děje, a nejedná se o zvláště účinný způsob, jak vysvětlit, proč se nemůžete pohybovat rychleji než světlo (i když to opravdu nemůžete). Příběh však nabízí užitečný pohled na to, proč je hmotnost ekvivalentní energii, v souladu se vztahem e = mc2.
Za prvé, tady je důvod, proč příběh není kompletní. Ačkoli někdo zpět na Zemi může vidět, jak se vaše hmota zvyšuje, když se přibližujete rychlosti světla - pilot si vůbec nevšimne vaší změny hmotnosti. Ve vaší kosmické lodi byste stále mohli šplhat po schodech, skákat přes lano - a kdybyste měli po celou dobu soupravy koupelnových vah, vážili byste stále stejně jako na Zemi (za předpokladu, že je vaše loď vybavena nejnovější technologie umělé gravitace, která napodobuje podmínky zpět na zemský povrch).
Změna vnímaná pozorovatelem Země je spravedlivá relativistický Hmotnost. Pokud narazíte na brzdy a vrátíte se na konvenčnější rychlost, veškerá relativistická masa zmizí a pozorovatel Země vás prostě uvidí, jak se drží vlastní (nebo odpočinek) hmota, kterou jste měli s kosmickou lodí, než jste opustili Zemi.
Pozorovatel Země by přesněji zvážil vaši situaci z hlediska energie hybnosti, která je výsledkem vaší hmoty a vaší rychlosti. Takže když pumpujete více energie do svého hvězdného pohonného systému, někdo na Zemi skutečně vidí nárůst vaší hybnosti - ale interpretuje ji jako zvýšení hmotnosti, protože se zdá, že se vaše rychlost příliš nezvýší, jakmile se zvýší kolem 99% rychlost světla. Když se však znovu zpomalíte, i když se může zdát, že ztrácíte hmotu, skutečně vykládáte energii - možná přeměnou své kinetické energie pohybu na teplo (za předpokladu, že vaše kosmická loď je vybavena nejnovější technologií relativistické brzdění).
Z pohledu pozorovatele na Zemi můžete formulovat, že relativistický hmotnostní zisk pozorovaný při cestování rychlostí blízkou světlu je součtem zbytkové hmoty / energie kosmické lodi plus kinetické energie jejího pohybu - vše děleno c2. Z toho můžete (šlápnout po nějaké středně složité matematice) odvodit, že e = mc2. Toto je užitečné zjištění, ale má málo společného s tím, proč rychlost kosmické lodi nemůže překročit rychlost světla.
Fenomén relativistické hmoty sleduje podobný, i když inverzní, asymptotický vztah k vaší rychlosti. Takže když se přibližujete rychlosti světla, váš relativistický čas se blíží nule (hodiny jsou pomalé), vaše relativistické prostorové dimenze se blíží nule (délka smluv), ale vaše relativistická hmota roste směrem k nekonečnu.
Ale jak jsme již řekli, na kosmické lodi nezažíváte hromadění své kosmické lodi (zdá se, že se ani nesníží, ani se její hodiny nezpomalují). Takže musíte svůj nárůst energie hybnosti interpretovat jako skutečné zvýšení rychlosti - alespoň s ohledem na nové porozumění, které jste o rychlosti získali.
Pro vás, pilota, když se přibližujete k rychlosti světla a stále čerpáte více energie do pohonného systému, zjistíte, že dosahujete cíle rychleji - ne tolik, protože jste rychleji, ale protože čas, který jste odhadli, by vám zabral vzdálenost od bodu A do bodu B, je viditelně mnohem menší, ale vzdálenost mezi bodem A a bodem B je skutečně také mnohem méně viditelná. Nikdy tedy nepřerušujete rychlost světla, protože parametry rychlosti v čase v čase se neustále mění tak, aby to nebylo možné.
V každém případě je zvažování relativistické hmoty pravděpodobně nejlepším způsobem, jak odvodit vztah e = mc2 protože relativistická hmota je přímým výsledkem pohybové energie pohybu. Vztah není snadno vyloučen z uvažování (řekněme) jaderné exploze - protože velká část energie výbuchu pochází z uvolnění vazebné energie, která drží těžký atom pohromadě. Jaderný výbuch je více o přeměně energie než o přeměně hmoty na energii, i když na systémové úrovni stále představuje skutečnou přeměnu hmoty na energii.
Podobně byste si mohli myslet, že váš šálek kávy je mnohem horší, když je horký - a když se ochladí, dostane měřitelně méně masivní. Hmota, pokud jde o protony, neutrony, elektrony ... a kávu, je během tohoto procesu do značné míry zachována. Ale na chvíli se tepelná energie opravdu přidává k hmotnosti systému - i když protože je to hmotnost m = e / c2, je to velmi malé množství hmoty.
