epigraf
U?iteljica pita: Djeco, ?ta je najbr?a stvar na svijetu?
Tane?ka ka?e: Re? je najbr?a. Upravo si rekao da se ne?e? vratiti.
Vane?ka ka?e: Ne, svetlost je najbr?a.
Samo sam pritisnuo prekida? i soba je odmah postala svijetla.
I Vovochka prigovara: Proljev je najbr?a stvar na svijetu.
Jednom sam bio toliko nestrpljiv da ni rije?i
Nisam imao vremena da ka?em, nisam upalio svjetlo.

Jeste li se ikada zapitali za?to je brzina svjetlosti maksimalna, kona?na i konstantna u na?em svemiru? Ovo je vrlo zanimljivo pitanje i odmah ?u, kao spojler, odati stra?nu tajnu odgovora na to - niko ne zna ta?no za?to. Uzima se brzina svjetlosti, tj. mentalno prihva?en za konstantu, i na ovom postulatu, kao i na ideji da su svi inercijalni referentni okviri jednaki, Albert Ajn?tajn je izgradio svoju specijalnu teoriju relativnosti, koja ve? stotinu godina izlu?uje nau?nike, dozvoljavaju?i Ajn?tajnu da poka?e svoj jezik sveta neka?njeno i cerekaju?i se u kov?egu nad veli?inama svinje koju je podmetnuo celom ?ove?anstvu.

Ali za?to je, u stvari, toliko konstantan, takav maksimum, i tako kona?an odgovor, odgovora nema, ovo je samo aksiom, tj. izjava koja se uzima zdravo za gotovo, potkrijepljena zapa?anjem i zdravim razumom, ali nije niotkuda logi?ki ili matemati?ki izvedena. I vjerovatno je da to i nije tako, ali to jo? niko ikakvim iskustvom nije uspio opovrgnuti.

Imam svoja razmi?ljanja o ovom pitanju, o njima kasnije, ali za sada, na jednostavan na?in, na prstima™ Poku?a?u da odgovorim bar na jedan deo - ?ta brzina svetlosti zna?i "konstantno".

Ne, ne?u vas optere?ivati mentalnim eksperimentima, ?ta ?e se desiti ako se upali farovi u raketi koja leti brzinom svjetlosti itd, sad je malo o tome.

Ako pogledate u priru?niku ili wikipediji, brzina svjetlosti u vakuumu je definirana kao osnovna fizi?ka konstanta, koja je upravo je jednako 299 792 458 m/s. Pa, to jest, otprilike, to ?e biti oko 300.000 km/s, ali ako ta?no ta?no- 299,792,458 metara u sekundi.

?ini se, odakle takva ta?nost? Bilo koja matemati?ka ili fizi?ka konstanta, ?ta god da uzmete, ?ak i Pi, ?ak i baza prirodnog logaritma e, iako je gravitaciona konstanta G, ili Plankova konstanta h, uvijek sadr?e neke brojevi iza decimalnog zareza. U Pi, ovih decimalnih mjesta trenutno se zna da imaju oko 5 triliona (iako samo prvih 39 cifara imaju neko fizi?ko zna?enje), gravitacijska konstanta je danas definirana kao G ~ 6,67384(80)x10 -11, a konstantna daska h~ 6.62606957(29)x10 -34 .

Brzina svjetlosti u vakuumu je glatko 299.792.458 m/s, ni centimetar vi?e, ni nanosekundu manje. ?elite li znati odakle takva preciznost?

Sve je po?elo kao i obi?no sa starim Grcima. Nauka, kao takva, u modernom smislu te rije?i, nije postojala. Zato su filozofe anti?ke Gr?ke nazivali filozofima, jer su u po?etku izmislili nekakvo sranje u svojoj glavi, a onda su uz pomo? logi?kih zaklju?aka (a ponekad i stvarnih fizi?kih eksperimenata) poku?ali to dokazati ili opovrgnuti. Me?utim, kori?tenje fizi?kih mjerenja i fenomena iz stvarnog ?ivota smatrali su dokazom "druge klase", koji se ne mo?e porediti sa prvoklasnim logi?kim zaklju?cima koji se dobijaju direktno iz glave.

Prvi koji je razmi?ljao o postojanju vlastite brzine svjetlosti je filozof Empidokle, koji je izjavio da je svjetlost kretanje, a kretanje mora imati brzinu. Prigovorio mu je Aristotel, koji je tvrdio da je svjetlost jednostavno prisustvo ne?ega u prirodi, i to je to. I ni?ta se ne mi?e. Ali to je vi?e! Euklid i Ptolemej pa su op?enito vjerovali da se svjetlost emituje iz na?ih o?iju, a zatim pada na predmete, pa ih stoga i vidimo. Ukratko, stari Grci su bili glupi koliko su mogli, sve dok ih nisu pokorili isti stari Rimljani.

U srednjem vijeku ve?ina nau?nika je nastavila vjerovati da je brzina svjetlosti beskona?na, kao, recimo, Descartes, Kepler i Fermat.

Ali neki, poput Galilea, vjerovali su da svjetlost ima brzinu, ?to je zna?ilo da se mo?e izmjeriti. Nadaleko je poznato iskustvo Galilea, koji je upalio lampu i obasjao pomo?nika koji je bio nekoliko kilometara udaljen od Galilea. Ugledav?i svjetlo, pomo?nik je upalio svoju lampu, a Galileo je poku?ao izmjeriti ka?njenje izme?u ovih trenutaka. Naravno, nije uspio, te je na kraju bio primoran da u svojim spisima napi?e da ako svjetlost ima brzinu, onda je ona izuzetno velika i ne mo?e se mjeriti ljudskim naporima, pa se stoga mo?e smatrati beskona?nom.

Prvo dokumentovano mjerenje brzine svjetlosti pripisuje se danskom astronomu Olafu Roemeru 1676. Do ove godine su astronomi, naoru?ani teleskopima tog Galileja, uveliko posmatrali satelite Jupitera i ?ak izra?unavali njihove periode rotacije. Nau?nici su utvrdili da Io, najbli?i mjesec Jupiteru, ima period rotacije od otprilike 42 sata. Me?utim, Roemer je primijetio da se Io ponekad pojavi iza Jupitera 11 minuta ranije, a ponekad 11 minuta kasnije. Kako se ispostavilo, Io se pojavljuje ranije u onim periodima kada se Zemlja, okre?u?i se oko Sunca, pribli?ava Jupiteru na minimalnoj udaljenosti, a zaostaje za 11 minuta kada je Zemlja na suprotnom mjestu orbite, ?to zna?i da je dalje sa Jupitera.

Glupo dijele?i pre?nik Zemljine orbite (a u to vrijeme je ve? bio manje-vi?e poznat) sa 22 minuta, Remer je dobio brzinu svjetlosti od 220.000 km/s, pri ?emu je za oko tre?inu nedostajala prava vrijednost.

1729. godine engleski astronom D?ejms Bredli posmatra paralaksa(malo odstupanje lokacije) zvijezde Etamin (Dragon Gamma) otvorio je efekat aberacije svetlosti, tj. promjena polo?aja nama najbli?ih zvijezda na nebu zbog kretanja Zemlje oko Sunca.

Iz efekta svjetlosne aberacije, koji je otkrio Bradley, tako?er se mo?e zaklju?iti da svjetlost ima kona?nu brzinu ?irenja, koju je Bradley iskoristio, ra?unaju?i da je otprilike 301.000 km/s, ?to je ve? unutar 1% ta?nosti poznate vrijednosti danas.

Zatim su usledila sva poja?njavaju?a merenja drugih nau?nika, ali po?to se verovalo da je svetlost talas, i da se talas ne mo?e sam od sebe ?iriti, ne?to treba da se "zabrine", ideja o postojanju " nastao luminiferous ether", ?ije je otkri?e s nesre?om propalo kod ameri?kog fizi?ara Alberta Michelsona. Nije otkrio nikakav luminiferni etar, ali je 1879. odredio brzinu svjetlosti na 299 910 ± 50 km/s.

Otprilike u isto vrijeme, Maxwell je objavio svoju teoriju elektromagnetizma, ?to zna?i da je postalo mogu?e ne samo direktno izmjeriti brzinu svjetlosti, ve? i izvesti je iz vrijednosti elektri?ne i magnetske permeabilnosti, ?to je u?injeno rafiniranjem vrijednost brzine svjetlosti na 299.788 km/s 1907. godine.

Kona?no, Ajn?tajn je izjavio da je brzina svetlosti u vakuumu konstanta i da ne zavisi ni od ?ega. Naprotiv, sve ostalo - zbrajanje brzina i pronala?enje ispravnih referentnih okvira, efekti dilatacije vremena i promjena udaljenosti pri kretanju velikim brzinama, i mnogi drugi relativisti?ki efekti zavise od brzine svjetlosti (jer je uklju?ena u sve formule kao konstanta). Ukratko, sve na svijetu je relativno, a brzina svjetlosti je vrijednost u odnosu na koju su sve ostale stvari u na?em svijetu relativne. Ovdje, mo?da, treba dati palmu Lorentzu, ali nemojmo biti merkantilni, Ajn?tajn je Ajn?tajn.

Ta?no utvr?ivanje vrijednosti ove konstante nastavljeno je tokom cijelog 20. stolje?a, a svake decenije nau?nici su otkrivali sve vi?e i vi?e cifre iza decimalnog zareza brzinom svetlosti, sve dok u njihovim glavama nisu po?ele da se stvaraju nejasne sumnje.

Odre?uju?i sve preciznije koliko metara u vakuumu svjetlost putuje u sekundi, nau?nici su po?eli da se pitaju, ?ta svi mi mjerimo u metrima? Uostalom, metar je samo du?ina nekog platinasto-iridijumskog ?tapa koji je neko zaboravio u nekom muzeju blizu Pariza!

I u po?etku se ideja o uvo?enju standardnog mjera?a ?inila sjajnom. Da se ne bi mu?ili sa jardi, stopama i drugim kosim hvatinama, Francuzi su 1791. odlu?ili da za standardnu meru du?ine uzmu desetmilioniti deo udaljenosti od Severnog pola do ekvatora du? meridijana koji prolazi kroz Pariz. Ovu udaljenost su izmjerili sa ta?no??u koja je tada bila dostupna, izlili ?tap od legure platine-iridijum (ta?nije, prvo mesing, pa platina, pa tek onda platina-iridijum) i stavili ga u istu tu parisku komoru za tegove i mere , kao uzorak. ?to dalje, postaje jasnije da se Zemljina povr?ina mijenja, kontinenti deformiraju, meridijani se pomjeraju i oni su osvojili desetmilioniti dio, a po?eli su da razmatraju du?inu ?tapa koji le?i u kristalnom lijesu pariski "mauzolej" kao metar.

Takvo idolopoklonstvo ne odgovara pravom nau?niku, ovo vam nije Crveni trg (!), a 1960. godine odlu?eno je da se pojam metra pojednostavi na potpuno o?iglednu definiciju - metar je ta?no jednak 1.650.763,73 talasne du?ine koje emituje prelaz elektrona izme?u energetskih nivoa 2p10 i 5d5 nepobu?enog izotopa elementa Krypton-86 u vakuumu. Pa, koliko jasnije?

To je trajalo 23 godine, dok se brzina svjetlosti u vakuumu mjerila sa sve ve?om precizno??u, sve dok 1983. kona?no i najtvrdokornijim retrogradima nije sinulo da je brzina svjetlosti najpreciznija i idealna konstanta, a ne neka vrsta izotopa kriptona. I odlu?eno je da se sve okrene naopa?ke (ta?nije, ako bolje razmislite, odlu?eno je da se sve okrene naopa?ke), sada brzina svjetlosti With je prava konstanta, a metar je udaljenost koju svjetlost pre?e u vakuumu za (1/299,792,458) sekundi.

Prava vrijednost brzine svjetlosti se i danas usavr?ava, ali ono ?to je zanimljivo jeste da nau?nici svakim novim iskustvom ne odre?uju brzinu svjetlosti, ve? pravu du?inu metra. I ?to se ta?nije utvrdi brzina svjetlosti u narednim decenijama, to ?emo na kraju dobiti ta?niji mjera?.

I ne obrnuto.

Pa, sad se vratimo na na?e ovce. Za?to je brzina svjetlosti u vakuumu na?eg svemira maksimalna, kona?na i konstantna? Ja to ovako razumem.

Svi znaju da je brzina zvuka u metalu, pa ?ak iu gotovo svakom ?vrstom tijelu, mnogo ve?a od brzine zvuka u zraku. To je vrlo lako provjeriti, samo prislonite uvo na ?inu, a zvukove voza koji se pribli?ava mo?ete ?uti mnogo ranije nego kroz zrak. ?a?to je to? O?igledno, zvuk je u su?tini isti, a brzina njegovog ?irenja zavisi od medija, od konfiguracije molekula od kojih se ovaj medij sastoji, od njegove gustine, od parametara njegove kristalne re?etke - ukratko, od struje stanje medija kroz koji se zvuk prenosi.

I iako je ideja o svjetle?em etru odavno napu?tena, vakuum kroz koji se ?ire elektromagnetski valovi nije ba? apsolutno ni?ta, ma koliko nam se ?inio praznim.

Shvatam da je analogija pomalo nategnuta, zar ne? na prstima™ isto! Samo kao pristupa?nu analogiju, a nikako kao direktan prijelaz s jednog skupa fizi?kih zakona na druge, samo vas molim da zamislite da je brzina ?irenja elektromagnetnih (i op?enito, bilo kojih, uklju?uju?i gluonske i gravitacijske) vibracije, kao u ?inu, brzina zvuka u ?eliku je "u?ivena". Odavde ple?emo.

UPD: Ina?e, predla?em "?itaocima sa zvjezdicom" da ma?taju da li brzina svjetlosti ostaje konstantna u "te?kom vakuumu". Na primjer, vjeruje se da pri energijama reda temperature od 10 30 K, vakuum prestaje jednostavno klju?ati sa virtuelnim ?esticama, ve? po?inje da "kipi", tj. tkivo prostora se raspada, Planckove vrijednosti su zamagljene i gube svoje fizi?ko zna?enje, itd. Da li bi brzina svjetlosti u takvom vakuumu i dalje bila c, ili ?e to ozna?iti po?etak nove teorije "relativisti?kog vakuuma" s korekcijama poput Lorentzovih koeficijenata pri ekstremnim brzinama? Ne znam, ne znam, vreme ?e pokazati...

Da bismo odredili brzinu (pre?enu udaljenost/proteklo vrijeme) moramo odabrati standarde udaljenosti i vremena. Razli?iti standardi mogu dati razli?ite rezultate mjerenja brzine.

Da li je brzina svjetlosti konstantna?

[U stvari, konstanta fine strukture ovisi o energetskoj skali, ali ovdje mislimo na njenu nisku energetsku granicu.]

Specijalna teorija relativnosti

Definicija metra u SI sistemu se tako?e zasniva na pretpostavci da je teorija relativnosti ta?na. Brzina svjetlosti je konstanta u skladu sa osnovnim postulatom teorije relativnosti. Ovaj postulat sadr?i dvije ideje:

• Brzina svetlosti ne zavisi od kretanja posmatra?a.
• Brzina svjetlosti ne ovisi o koordinatama u vremenu i prostoru.

Ideja da je brzina svjetlosti nezavisna od brzine posmatra?a je kontraintuitivna. Neki ljudi se ?ak ne mogu slo?iti da je ova ideja logi?na. Ajn?tajn je 1905. godine pokazao da je ova ideja logi?ki ispravna, ako se napusti pretpostavka o apsolutnoj prirodi prostora i vremena.

Godine 1879. vjerovalo se da se svjetlost mora ?iriti kroz neki medij u svemiru, ba? kao ?to se zvuk ?iri kroz zrak i druge tvari. Michelson i Morley postavili eksperiment za otkrivanje etra posmatraju?i promjenu brzine svjetlosti kada se smjer kretanja Zemlje u odnosu na Sunce promijeni tokom godine. Na njihovo iznena?enje, nije otkrivena nikakva promjena brzine svjetlosti.

Fizi?ari iz ameri?ke laboratorije smje?tene u Los Alamosu izjavili su da je prije 2 milijarde godina apsolutna vrijednost brzine svjetlosti bila manja nego sada. Ako se ova izjava uzme kao osnova, onda ?e Ajn?tajnova teorija do?ivjeti ozbiljnu transformaciju, a mnogi fundamentalni koncepti ?e morati biti radikalno revidirani.

?injenica da se brzina svjetlosti mijenja teoretski je ve? dugo priznata. Me?utim, za to nije bilo dokaza. U ovom slu?aju govorimo o ?irenju elektromagnetnog zra?enja u vakuumu, a ne o nekim umjetnim instalacijama koje mogu usporavati svjetlost. Odnosno, to implicira konstantu prirodnog svijeta svojstvenu cijelom svemiru.

Me?utim, odva?ni Amerikanci iznijeli su ideju da konstanta uop?e nije takva. A svoje su razmi?ljanje potkrijepili izra?unavanjem konstante fine strukture - alfa. Ona je jednaka 0,00729735 i obrnuto je proporcionalna brzini svjetlosti. Ova fina struktura direktno zavisi od naelektrisanja elektrona i Planckove konstante. A one su, kao ?to znate, oduvek smatrane konstantama. Dakle, ako je alfa podlo?na fluktuacijama, tada bi se odgovaraju?e fluktuacije trebale uo?iti u brzini svjetlosti.

Prvi put su australski nau?nici posumnjali u postojanost alfe 1998. godine. Izmjerili su elektromagnetno zra?enje koje dolazi od kvazara kroz me?ugalakti?ka klastera plinova. Prora?uni su pokazali da je prije 12 milijardi godina vrijednost alfe bila manja, a samim tim i brzina svjetlosti ve?a.

Otuda i mi?ljenje da se alfa vremenom glatko mijenja. Sam proces je valovit. Odnosno, vrijednost ide gore i dolje. Me?utim, nisu se svi fizi?ari slo?ili sa ovom tvrdnjom. Protivnici Australaca pozivali su se na nuklearne reakcije, koje ukazuju na postojanost alfe na 8. decimalu. Ali ?injenica je da je fina struktura povezana s izotopima u nuklearnim reakcijama. Upravo su to uhvatili Amerikanci iz Los Alamosa.

U zapadnoj Africi, prirodni nuklearni reaktor formiran je prije 2 milijarde godina. Nastao je duboko pod zemljom u rudama uranijuma sa sadr?ajem uglja i pristupom podzemnim vodama. Nazvali su ga Oklo po imenu kraja u kojem se nalazio.

Do?lo je do nuklearne reakcije u reaktoru. Istovremeno, to je bilo pra?eno zagrijavanjem stijene, osloba?anjem radijacije i proizvodnjom izotopa. Do danas je reakcija zavr?ena, ali Oklo sadr?i dosta uranijuma-235, samarija, skandijuma, rubidijuma, paladija, tehnecijuma itd.

Analiza svega toga je ve? obavljena, ali su Amerikanci odlu?ili da ponovo pa?ljivo provjere sve prora?une. I pokazalo se da se tokom rada reaktora alfa smanjila na 8. decimalu. Shodno tome, brzina svjetlosti se tako?er promijenila: pove?ala se.

Treba napomenuti da ta?nost alfa prora?una pokriva vi?e od 15 znakova. Stoga, 8. znak ukazuje na ozbiljne promjene. A to sugerira zaklju?ak da nikakva konstanta ne postoji. Amerikanci isklju?uju gre?ke u svojim prora?unima. Ali u svakom slu?aju, potrebne su brojne i temeljite provjere, jer su temeljni pojmovi fizike dovedeni u pitanje.

?to se nau?nika ti?e, nekima od njih uop?te ne bi smetalo da se alfa ne poka?e kao konstanta. A stvar sve po?iva na nere?ivom "problemu horizonta". Poenta je da ogromne povr?ine prostora pokazuju istu temperaturnu pozadinu. To ukazuje na to da su ti regioni davno bili blizu jedan drugom i da su, razmjenjuju?i energiju, izjedna?ili svoje temperature.

Me?utim, rani model svemira je u suprotnosti s tim. Ali kada bi se dokazalo da se brzina svjetlosti mijenja, onda bi sve do?lo na svoje mjesto. Zaista, ovdje bi se umjesto malih udaljenosti za osnovu mogle uzeti ve?e brzine elektromagnetnog zra?enja.

Nedosljednost alfe tako?er pove?ava ?anse za potpuno prepoznavanje teorije struna (dinamika interakcije jednodimenzionalnih pro?irenih objekata), ekstra prostornih dimenzija i nekih drugih teorija. Danas su oni na ?elu fizike, ali zahtijevaju reviziju mnogih fundamentalnih koncepata i ideja.

• Prevod

Bez obzira na boju, talasnu du?inu ili energiju, brzina kojom svetlost putuje u vakuumu ostaje konstantna. Ne zavisi od lokacije ili pravca u prostoru i vremenu

Ni?ta u svemiru ne mo?e se kretati br?e od svjetlosti u vakuumu. 299,792,458 metara u sekundi. Ako je masivna ?estica, mo?e se samo pribli?iti ovoj brzini, ali ne i dosti?i je; ako je ?estica bez mase, uvijek se mora kretati ovom brzinom ako je u praznom prostoru. Ali kako to znamo i ?ta uzrokuje? Ove sedmice na? ?itatelj nam postavlja tri pitanja vezana za brzinu svjetlosti:

Za?to je brzina svjetlosti kona?na? Za?to je takva kakva jeste? Za?to ne br?e ili sporije?

Ako svjetlost pro?e kroz vodu, prizmu ili bilo koji drugi medij, razdvaja se u razli?ite boje. Crvena se ne lomi pod istim uglom kao plava, ?to stvara ne?to poput duge. Ovo se tako?e mo?e posmatrati izvan vidljivog spektra; infracrveno i ultraljubi?asto svjetlo se pona?aju na isti na?in. Ovo bi bilo mogu?e samo ako je brzina svjetlosti u mediju razli?ita za svjetlost razli?itih valnih du?ina/energija. Ali u vakuumu, izvan bilo kojeg medija, sva svjetlost putuje istom kona?nom brzinom.

Razdvajanje svjetlosti na boje nastaje zbog razli?itih brzina svjetlosti, ovisno o talasnoj du?ini, kroz medij.

Tek sredinom 19. veka fizi?ar D?ejms Klerk Maksvel je pokazao ?ta je zapravo svetlost: elektromagnetni talas. Maxwell je prvi stavio nezavisne fenomene elektrostatike (stati?ki naboji), elektrodinamike (pokretni naboji i struje), magnetostatike (trajna magnetska polja) i magnetodinamike (inducirane struje i naizmjeni?na magnetna polja) na jedinstvenu platformu. Jedna?ine koje njime upravljaju - Maxwellove jedna?ine - omogu?avaju nam da izra?unamo odgovor na naizgled jednostavno pitanje: koje vrste elektri?nih i magnetskih polja mogu postojati u praznom prostoru izvan elektri?nih ili magnetskih izvora? Bez naelektrisanja i bez struja, moglo bi se zaklju?iti da ih nema - ali Maxwellove jedna?ine iznena?uju?e dokazuju suprotno.

Plo?a s Maxwellovim jedna?inama na pole?ini njegovog spomenika

Ni?ta nije jedno od mogu?ih rje?enja; ali je mogu?e i ne?to drugo - me?usobno okomite elektri?no i magnetsko polje koje osciliraju u jednoj fazi. Imaju odre?ene opsege. Njihova energija je odre?ena frekvencijom oscilacija polja. Kre?u se odre?enom brzinom koju odre?uju dvije konstante: e 0 i µ 0 . Ove konstante odre?uju veli?inu elektri?nih i magnetskih interakcija u na?em svemiru. Rezultiraju?a jedna?ina opisuje val. I, kao i svaki talas, ima brzinu, 1/?e 0 µ 0 , za koju se ispostavilo da je jednaka c, brzini svetlosti u vakuumu.

Me?usobno okomito elektri?no i magnetsko polje koje osciliraju u jednoj fazi, ?ire?i se brzinom svjetlosti, odre?uju elektromagnetno zra?enje

Sa teorijske ta?ke gledi?ta, svjetlost je elektromagnetno zra?enje bez mase. Prema zakonima elektromagnetizma, mora se kretati brzinom 1/?e 0 µ 0 jednakom c - bez obzira na druga svojstva (energija, impuls, talasna du?ina). e 0 se mo?e izmjeriti izradom i mjerenjem kondenzatora; µ 0 je precizno odre?en iz ampera, jedinice elektri?ne struje, ?to nam daje c. Ista fundamentalna konstanta, koju je prvi izveo Maxwell 1865. godine, od tada se pojavila na mnogim drugim mjestima:

Ovo je brzina bilo koje ?estice ili talasa bez mase, uklju?uju?i gravitacione.
Ovo je osnovna konstanta koja povezuje va?e kretanje u prostoru sa va?im kretanjem u vremenu u teoriji relativnosti.
A ovo je osnovna konstanta koja povezuje energiju sa masom mirovanja, E = mc 2

Roemerova zapa?anja pru?ila su nam prva mjerenja brzine svjetlosti, dobijena geometrijom i mjerenjem vremena potrebnog svjetlosti da pre?e udaljenost jednaku pre?niku Zemljine orbite.

Prva mjerenja ove koli?ine izvr?ena su tokom astronomskih posmatranja. Kako Jupiterovi mjeseci dolaze i izlaze iz pomra?enja, ?ini se da su vidljivi ili nevidljivi sa Zemlje u nizu koji ovisi o brzini svjetlosti. To je dovelo do prvog kvantitativnog mjerenja c u 17. stolje?u, za koje je utvr?eno da iznosi 2,2 x 10 8 m/s. Otklon svjetlosti zvijezda - zbog kretanja zvijezde i Zemlje na kojoj se nalazi teleskop - tako?er se mo?e procijeniti numeri?ki. Ova metoda mjerenja c je 1729. godine pokazala vrijednost koja se razlikovala od moderne za samo 1,4%. Do 1970-ih, s je utvr?eno da iznosi 299,792,458 m/s sa gre?kom od samo 0,0000002%, od ?ega je ve?ina proiza?la iz nemogu?nosti preciznog odre?ivanja metra ili sekunde. Do 1983. sekunda i metar su redefinisani kroz s i univerzalna svojstva atomskog zra?enja. Sada je brzina svjetlosti ta?no 299,792,458 m/s.

Atomski prijelaz sa 6S orbitale, df 1 , odre?uje metar, sekundu i brzinu svjetlosti

Pa za?to brzina svjetlosti nije ni ve?a ni manja? Obja?njenje je jednostavno kao ?to je prikazano na sl. Iznad atoma. Atomski prijelazi se de?avaju na na?in na koji se de?avaju zbog osnovnih kvantnih svojstava gra?evnih blokova prirode. Interakcije atomskog jezgra s elektri?nim i magnetskim poljima koje stvaraju elektroni i drugi dijelovi atoma uzrokuju da razli?iti energetski nivoi budu izuzetno blizu jedan drugom, ali ipak malo razli?iti: to se naziva hiperfino cijepanje. Konkretno, prelazna frekvencija hiperfine strukture cezijuma-133 emituje svjetlost vrlo specifi?ne frekvencije. Vreme koje je potrebno da pro?e 9,192,631,770 takvih ciklusa odre?uje drugi; udaljenost koju svjetlost pre?e za to vrijeme je 299,792,458 metara; brzina kojom se ova svjetlost ?iri odre?uje c.

Ljubi?asti foton nosi milion puta vi?e energije od ?utog. Svemirski teleskop Fermi gama zraka ne pokazuje ka?njenje ni u jednom fotonu koji su nam do?li iz GRB-a, ?to potvr?uje konstantnost brzine svjetlosti za sve energije.

Da bi se ova definicija promijenila, ovom atomskom prijelazu ili svjetlosti koja dolazi iz nje mora se dogoditi ne?to fundamentalno druga?ije od njegove trenutne prirode. Ovaj primjer nas tako?er u?i vrijednoj lekciji: da su atomska fizika i atomski prijelazi funkcionirali druga?ije u pro?losti ili na velikim udaljenostima, to bi bio dokaz brzine svjetlosti koja se mijenja tokom vremena. Do sada sva na?a mjerenja name?u samo dodatna ograni?enja na konstantnost brzine svjetlosti, a ta ograni?enja su vrlo stroga: promjena ne prelazi 7% trenutne vrijednosti u proteklih 13,7 milijardi godina. Ako prema bilo kojoj od ovih metrika brzina svjetlosti nije konstantna, ili da je razli?ita za razli?ite vrste svjetlosti, to bi dovelo do najve?e nau?ne revolucije od vremena Ajn?tajna. Umjesto toga, svi dokazi govore u prilog univerzumu u kojem svi zakoni fizike ostaju isti u svakom trenutku, svuda, u svim pravcima, u svakom trenutku, uklju?uju?i i fiziku same svjetlosti. U odre?enom smislu, ovo je tako?er prili?no revolucionarna informacija.

Dobiv?i veliku zahvalnost naukom izgladnjelog stanovni?tva ove zemlje, odlu?ili smo da nastavimo sa edukativnim programom za one koji su u djetinjstvu sanjali da postanu nau?nici, ali nekako nije i?lo. Uprkos svim specijalistima i kandidatima, kr?e?i svaku metodologiju i pravila dobrog nau?nog teksta, pristupa?nim jezikom pi?emo o otkri?ima moderne (i ne ba?) nauke i uz to prila?emo nasumi?ne slike sa interneta.
Danas ?emo pri?ati o brzini svjetlosti, za?to je konstantna, za?to svi "tr?e" ovom brzinom i iznena?eni su njome i ?ta se dovraga doga?a.

U stvari, po?eli su da poku?avaju da mere brzinu svetlosti davno. Sve vrste Keplera i drugih vjerovale su da je brzina svjetlosti beskona?na, a Galileo je, na primjer, vjerovao da je mogu?e odrediti brzinu, ali je bilo te?ko, jer je bila veoma velika.
Ispostavilo se da su Galileo i njemu sli?ni bili u pravu. U 17. veku, izvesni R?mer je neta?no izra?unao brzinu svetlosti kada je posmatrao pomra?enja Jupiterovih meseca. Pa, u budu?nosti je nau?no-tehnolo?ki napredak kona?no sve stavio na svoje mjesto, a ispostavilo se da je brzina svjetlosti otprilike 300.000 kilometara u sekundi.

Ali ?ta je u ovom zna?enju? Za?to je ova brzina toliko va?na? moja brzina lisapeda tako?e se mo?e izra?unati, ali niko ne razmi?lja o ve?nosti i strukturi univerzuma.

Kvaka je u tome ?to je brzina svjetlosti UVIJEK 300.000 kilometara u sekundi.
Na osnovu sopstvenog iskustva sa putovanja lisapedah, zamislite situaciju: vi i prijatelj vozite bicikle: va? prijatelj je malo br?i, a vi malo sporiji. Recimo sa brzinama od 20 i 15 km/h, respektivno. A ako se vi, kre?u?i se svojom brzinom, odlu?ite izmjeriti (nekako) brzinu prijatelja, onda ?ete izra?unati da se va? prijatelj kre?e u odnosu na vas brzinom od 5 km/h.

Pa, ovo su jednostavna pravila za dodavanje brzina. Evo, nadamo se da je sve jasno. Ako pove?ate brzinu na 20 km/h i sustignete prijatelja, tada ?e va? prijatelj imati brzinu nula u odnosu na vas.

To je logi?no i proizilazi iz ?ivotnog iskustva. Brzina motornog ?amca koji se kre?e strujom tako?er se sastoji od vlastite brzine ?amca i brzine rijeke.

A sada poku?ajmo napraviti isti trik sa svjetlom. Va? prijatelj se iznenada uni?tio i pretvorio u snop svjetlosti. Odlu?ili ste da ga jurite i potrudili ste se za ovo. Ubrzali ste do brzine prili?ne brzini svjetlosti. I ?isto iz zabave, iz nau?ne, da tako ka?em, radoznalosti, odlu?ili smo i da izmjerimo brzinu va?eg biv?eg prijatelja. Naravno, sigurni ste da ?ete dobiti rje?enje jednako brzini svjetlosti umanjenoj za va?u vlastitu brzinu.

I ovdje vas ?eka iznena?enje. Prora?unom i iskustvom saznat ?ete da je relativna brzina va?eg prijatelja zraka jo? uvijek 300.000 m/s. Bez obzira koliko brzo se vi li?no kre?ete, bez obzira na smjer: paralelno s kretanjem svjetlosti, prema svjetlosti, okomito, itd. - brzina svjetlosti ?e uvijek biti 300.000 m/sec.

Prvi put ovu nedosljednost uo?io je po?etkom 20. vijeka par nau?nika Michelson i Morley.

Mnogi eksperimenti su naknadno potvrdili: bez obzira kako mjerite brzinu svjetlosti, ona je jednaka njenoj konstantnoj vrijednosti pod bilo kojim uvjetima relativnog kretanja. Mnogi ljudi jo? uvijek odbijaju vjerovati u to, a ?arlatani iz nauke guraju teorije o opovrgavanju postojanosti brzine svjetlosti. Sve do 1905. niko nije mogao da objasni za?to brzina svetlosti ne ?eli da bude relativna sve dok Ajn?tajn nije do?ao i shvatio ?ta se de?ava.

Brzina svjetlosti, kako se ispostavilo, obradovala nas je jo? nekoliko iznenadnih ?uda. Ajn?tajn je, bez oklijevanja, pri?ao svijetu o drugim neobi?nostima brzih na?ina rada.

?injenica je da ?to je ve?a na?a brzina, to su na?i satovi sporiji. Vrijeme se usporava kako brzina raste. Ako mislite da su to teorijske i matemati?ke ?ale bez pravih dokaza, onda ste zaglavili u srednjem vijeku.

Jao, ali pravi eksperimenti izvedeni su u pro?lom stolje?u. Uzeli su par vrlo ta?nih satova koji pokazuju isto vrijeme. Jedan primjerak sata je ukrcan u mlazni avion, a drugi sat je ostao na zemlji. Prvi sati velikom brzinom obi?li su planetu nekoliko puta. A onda su provjerili vrijeme. Sat iz aviona je bio iza.

I ?to se neko pribli?ava brzini svjetlosti, to mu sat ide sporije (on sam to ne primje?uje i vjeruje da mu sat radi kako treba, ali to su paradoksi teorije relativnosti, o njima sada ne govorimo) .

Dakle, ako bi neko sa satom ubrzao do brzine svjetlosti, vrijeme bi za njega stalo. Kako ka?u fizi?ari: sat na fotonu ne radi.
A ako bi bilo mogu?e prekora?iti brzinu svjetlosti, onda nam matematika govori da ?e u ovom slu?aju vrijeme i?i u suprotnom smjeru. Ovo je jedan od razloga nemogu?nosti superluminalnih brzina - uzro?no-posljedi?na veza ?e biti naru?ena, znate. Ubrzali ste do brzine od 400.000 km/s i na?li ste se u pro?losti....

Ali nas spre?avaju da ubrzamo do brzine svjetlosti ozbiljniji razlozi od dilatacije vremena. Sve ?to ima masu ne mo?e letjeti brzinom svjetlosti, na?alost. ?im po?nemo ubrzavati, na?a masa raste i ?to smo bli?e brzini svjetlosti, to je na?a masa ve?a. I vi?e energije je potrebno da nas ubrza. Na vrijednostima vrlo bliskim brzini svjetlosti, na?a masa postaje prakti?ki beskona?na i, shodno tome, za na?e daljnje ubrzanje potrebna nam je beskona?na energija. U matematici, ovo izgleda kao deljenje sa nulom.

Za?to foton putuje brzinom svjetlosti? - pitat ?e radoznali i pametni ?itaoci. Zato ?to nema svoju masu (stru?njaci, ?utite o razlici izme?u mase mirovanja, inercione mase i ostalih nijansi - mi pojednostavljujemo, a ne optere?ujemo).

Da, da, kada se elektron ubrza u ovim va?im sudara?ima, ?ak ni njegova mala masa ne mo?e biti ispaljena brzinom svjetlosti.

Ne mo?emo a da ne citiramo neki ud?benik: " Ako je brzina ?estice samo 90 km/s manja od brzine svjetlosti, tada se njena masa pove?ava 40 puta. Sna?ni akceleratori elektrona sposobni su da ubrzaju ove ?estice do brzina koje su samo 35-50 m/s manje od brzine svjetlosti. U ovom slu?aju, masa elektrona se pove?ava za oko 2000 puta. Da bi se takav elektron zadr?ao u kru?noj orbiti, na njega mora djelovati sila sa strane magnetskog polja, 2000 puta ve?a nego ?to bi se o?ekivalo, ne uzimaju?i u obzir ovisnost mase o brzini.„Razmislite o ovome prije nego ?to planirate da napravite vremensku ma?inu.

Stoga, kada jo? jednom pro?itate da je neko otkrio ne?to ?to prelazi brzinu svjetlosti, a sada prodaje torzione lijekove za probavne smetnje na bazi ove tehnologije, sjetite se na?eg ?lanka.
Brzina svjetlosti je nevjerovatna fizi?ka veli?ina. Ako se, na primjer, vrijeme pomno?i sa brzinom svjetlosti (dobijev?i "metri?ke" vrijednosti), onda ?e se dobiti ista ?etvrta os ?etverodimenzionalnog prostora s kojom operira cijela teorija relativnosti: du?ina, ?irina, visina , vrijeme. Ovo je izuzetno bijesna teorija, ali zaklju?ci iz nje su prekrasni i jo? uvijek zadivljuju nezrele umove mladih fizi?ara.

Imajte na umu da moderna fizika ne pori?e mogu?nost savladavanja brzine svjetlosti. Ali sve te pretpostavke se ne ti?u savladavanja brzine "na ?elu". Govorimo o kretanju u prostoru u vremenu kra?em nego ?to ?e ga savladati svjetlost. A to mo?e biti rezultat bilo koje vrste neotkrivenih ili nerije?enih interakcija (kao ?to je kvantna teleportacija), ili zbog zakrivljenosti prostora (kao ?to su hipoteti?ke crvoto?ine), ili postojanja ?estica u kojima vrijeme ide u suprotnom smjeru ( kao ?to su teorijski tahioni).

To je sve ?to imamo. Napisano je po nalogu organizacija koje razbijaju duhovne veze i propagiraju ?irenje bogopodne nauke protiv obrazovnih programa na ovim va?im REN-TV i TNT. Hvala vam na pa?nji. Nastavlja se.

Napomena: Sve slike su preuzete sa Google-a (pretraga slika) - autorstvo se odre?uje tamo.
Nelegalno prepisivanje teksta se procesuira, suzbija, pa, znate...