epigraf
U?ite?ka sa p?ta: Deti, ?o je najr?chlej?ia vec na svete?
Tanechka hovor?: Slovo je najr?chlej?ie. Pr?ve si povedal, ?e sa nevr?ti?.
Vanechka hovor?: Nie, svetlo je najr?chlej?ie.
Len som stla?il vyp?na? a miestnos? sa okam?ite roz?iarila.
A Vovochka namieta: Hna?ka je najr?chlej?ia vec na svete.
Raz som bol tak? netrpezliv?, ?e ani slovo
Nemal som ?as poveda?, nezapol som svetlo.

Prem???ali ste niekedy nad t?m, pre?o je r?chlos? svetla v na?om vesm?re maxim?lna, kone?n? a kon?tantn?? Toto je ve?mi zauj?mav? ot?zka a okam?ite ako spoiler prezrad?m stra?n? tajomstvo odpovede na ?u - nikto presne nevie pre?o. Odober? sa r?chlos? svetla, t.j. du?evne akceptovan? pre kon?tantu a na tomto postul?te, ako aj na my?lienke, ?e v?etky inerci?lne vz?a?n? s?stavy s? rovnak?, Albert Einstein postavil svoju ?peci?lnu te?riu relativity, ktor? u? sto rokov priv?dza vedcov do ?ialenstva a umo??uje Einsteinovi uk?za? svoj jazyk svet beztrestne a s ?smevom v rakve nad rozmermi prasa?a, ktor? nasadil cel?mu ?udstvu.

Ale pre?o je to vlastne tak? kon?tantn?, tak? maximum a tak? kone?n? odpove?, na to neexistuje odpove?, toto je len axi?ma, t.j. tvrdenie, ktor? sa pova?uje za samozrejm?, podporen? pozorovan?m a zdrav?m rozumom, ale nie je odniekia? logicky ani matematicky odvoden?. A je pravdepodobn?, ?e to a? tak? pravda nie je, no nikto to zatia? nedok?zal vyvr?ti? ?iadnou sk?senos?ou.

M?m svoje vlastn? my?lienky o tejto z?le?itosti, o nich nesk?r, ale zatia?, jednoduch?m sp?sobom, na prstoch™ Pok?sim sa odpoveda? aspo? na jednu ?as? - ?o znamen? r?chlos? svetla "kon?tantn?".

Nie, nebudem v?s za?a?ova? ment?lnymi experimentmi, ?o sa stane, ak sa rozsvietia svetlomety v rakete letiacej r?chlos?ou svetla at?., teraz je to trochu o tom.

Ak sa pozriete do referen?nej knihy alebo wikip?die, r?chlos? svetla vo v?kuu je definovan? ako z?kladn? fyzik?lna kon?tanta, ktor? je presne tak sa rovn? 299 792 458 m/s. Teda zhruba povedan?, bude to asi 300 000 km/s, ale keby presne presne- 299 792 458 metrov za sekundu.

Zdalo by sa, odkia? poch?dza tak? presnos?? Ak?ko?vek matematick? alebo fyzik?lna kon?tanta, ?oko?vek si vezmete, dokonca aj Pi, dokonca aj z?klad prirodzen?ho logaritmu e, aj ke? gravita?n? kon?tanta G, alebo Planckova kon?tanta h, v?dy nejak? obsahuj? ??sla za desatinnou ?iarkou. V Pi je v s??asnosti zn?me, ?e tieto desatinn? miesta s? asi 5 bili?nov (hoci len prv?ch 39 ??slic m? nejak? fyzik?lny v?znam), gravita?n? kon?tanta je dnes definovan? ako G ~ 6,67384(80)x10-11 a kon?tanta plank h~ 6,62606957(29)x10-34.

R?chlos? svetla vo v?kuu je hladk? 299 792 458 m/s, ani o centimeter viac, ani o nanosekundu menej. Chcete vedie?, odkia? poch?dza tak? presnos??

V?etko to za?alo ako zvy?ajne u star?ch Gr?kov. Veda ako tak? v modernom zmysle slova neexistovala. Preto sa filozofi starovek?ho Gr?cka naz?vali filozofmi, preto?e si najsk?r vymysleli v hlave nejak? svinstvo a potom sa to pomocou logick?ch z?verov (a niekedy aj skuto?n?ch fyzik?lnych experimentov) sna?ili dok?za? alebo vyvr?ti?. Vyu?itie fyzik?lnych meran? a javov v re?lnom ?ivote v?ak pova?ovali za „druhotriedny“ d?kaz, ktor? sa ned? porovna? s prvotriednymi logick?mi z?vermi z?skan?mi priamo z hlavy.

Prv?, kto uva?oval o existencii vlastnej r?chlosti svetla, je filozof Empidocles, ktor? uviedol, ?e svetlo je pohyb a pohyb mus? ma? r?chlos?. Namietal proti nemu Aristoteles, ktor? tvrdil, ?e svetlo je jednoducho pr?tomnos? nie?oho v pr?rode, a to je v?etko. A ni? sa neh?be. Ale to je viac! Euklides a Ptolemaios tak v?eobecne verili, ?e svetlo je vy?arovan? z na?ich o?? a potom dopad? na predmety, a preto ich vid?me. Stru?ne povedan?, star? Gr?ci boli hl?pi, ako mohli, k?m ich neporazili t? ist? star? Rimania.

V stredoveku v???ina vedcov na?alej verila, ?e r?chlos? svetla je nekone?n?, medzi nimi boli napr?klad Descartes, Kepler a Fermat.

Ale niektor?, ako napr?klad Galileo, verili, ?e svetlo m? r?chlos?, ?o znamen?, ?e sa d? zmera?. V?eobecne je zn?my z??itok Galilea, ktor? zap?lil lampu a posvietil si na asistenta, ktor? bol od Galilea vzdialen? nieko?ko kilometrov. Ke? asistent videl svetlo, rozsvietil lampu a Galileo sa pok?sil zmera? oneskorenie medzi t?mito okamihmi. Prirodzene sa mu to nepodarilo a nakoniec bol n?ten? vo svojich spisoch nap?sa?, ?e ak m? svetlo r?chlos?, tak je extr?mne ve?k? a ned? sa zmera? ?udsk?m ?sil?m, a preto ho mo?no pova?ova? za nekone?n?.

Prv? zdokumentovan? meranie r?chlosti svetla sa pripisuje d?nskemu astron?movi Olafovi Roemerovi z roku 1676. V tomto roku astron?movia, vyzbrojen? ?alekoh?admi toho ist?ho Galilea, pozorovali satelity Jupitera s ve?kou silou a dokonca vypo??tali ich rota?n? peri?dy. Vedci zistili, ?e Io, mesiac najbli??ie k Jupiteru, m? rota?n? peri?du pribli?ne 42 hod?n. Roemer si v?ak v?imol, ?e Io sa niekedy objav? spoza Jupitera o 11 min?t sk?r a niekedy o 11 min?t nesk?r. Ako sa uk?zalo, Io sa objavuje sk?r v t?ch obdobiach, ke? sa Zem ot??aj?ca sa okolo Slnka pribli?uje k Jupiteru na minim?lnu vzdialenos? a zaost?va o 11 min?t, ke? je Zem na opa?nom mieste obe?nej dr?hy, ?o znamen?, ?e je ?alej. od Jupitera.

Po hl?pom vydelen? priemeru zemskej obe?nej dr?hy (a v tom ?ase to u? bolo viac-menej zn?me) 22 min?tami dostal Remer r?chlos? svetla 220 000 km/s, asi tretina ch?bala k skuto?nej hodnote.

V roku 1729 anglick? astron?m James Bradley pozoroval paralaxa(mierna odch?lka polohy) hviezdy Etamin (Dragon Gamma) otvorili efekt aber?cie svetla, t.j. zmena polohy hviezd, ktor? s? n?m na oblohe najbli??ie v d?sledku pohybu Zeme okolo Slnka.

Z efektu svetelnej aber?cie, ktor? objavil Bradley, mo?no tie? odvodi?, ?e svetlo m? kone?n? r?chlos? ??renia, ktorej sa Bradley chopil a vypo??tal ju na pribli?ne 301 000 km/s, ?o je u? s presnos?ou 1 % zn?mej hodnoty. dnes.

Potom nasledovali v?etky objas?uj?ce merania in?ch vedcov, ale ke??e sa verilo, ?e svetlo je vlna a vlna sa nem??e ??ri? sama o sebe, treba sa nie?oho „ob?va?“, my?lienka existencie „ luminiferous ether“ vznikol, ktor?ho objav sa u americk?ho fyzika Alberta Michelsona ?plne nepodaril. Neobjavil ?iadny svietiaci ?ter, ale v roku 1879 upresnil r?chlos? svetla na 299 910 ± 50 km/s.

Pribli?ne v rovnakom ?ase Maxwell publikoval svoju te?riu elektromagnetizmu, ?o znamen?, ?e bolo mo?n? nielen priamo mera? r?chlos? svetla, ale tie? ju odvodi? z hodn?t elektrickej a magnetickej permeability, ?o sa podarilo spresnen?m hodnota r?chlosti svetla na 299 788 km/s v roku 1907.

Nakoniec Einstein vyhl?sil, ?e r?chlos? svetla vo v?kuu je kon?tantn? a nez?vis? v?bec od ni?oho. Naopak, v?etko ostatn? – s??tanie r?chlost? a n?jdenie spr?vnych vz?a?n?ch r?mcov, efekty dilat?cie ?asu a zmien vzdialenost? pri pohybe vysokou r?chlos?ou a mnoh? ?al?ie relativistick? efekty z?visia od r?chlosti svetla (preto?e je zahrnut? vo v?etk?ch vzorce ako kon?tanta). Stru?ne povedan?, v?etko na svete je relat?vne a r?chlos? svetla je hodnota, ku ktorej s? relat?vne v?etky ostatn? veci v na?om svete. Tu by mo?no Lorentzovi mali da? dla?, ale nebu?me obchodn?ci, Einstein je Einstein.

Presn? ur?ovanie hodnoty tejto kon?tanty pokra?ovalo po?as 20. storo?ia, pri?om ka?d?m desa?ro??m vedci zis?ovali viac a viac ??slice za desatinnou ?iarkou r?chlos?ou svetla, a? sa v ich hlav?ch za?ali rodi? nejasn? podozrenia.

Ke? vedci ?oraz presnej?ie ur?ovali, ko?ko metrov vo v?kuu prejde svetlo za sekundu, za?ali sa p?ta?, ?o v?etko meriame v metroch? Ve? meter je len d??ka nejakej platino-ir?diovej palice, ktor? niekto zabudol v nejakom m?zeu pri Par??i!

A spo?iatku sa my?lienka zavedenia ?tandardn?ho mera?a zdala skvel?. Aby netrpeli yardmi, nohami a in?mi ?ikm?mi siahami, rozhodli sa Franc?zi v roku 1791 bra? ako ?tandardn? mieru d??ky jednu desa?mili?ntinu vzdialenosti od severn?ho p?lu k rovn?ku pozd?? poludn?ka prech?dzaj?ceho Par??om. Zmerali t?to vzdialenos? s presnos?ou, ktor? bola v tom ?ase dostupn?, odliali palicu zo zliatiny platina-ir?dium (presnej?ie najprv mosadz, potom platina a a? potom platina-iridium) a vlo?ili ju do tej istej par??skej komory z?va?? a mier. , ako vzorka. ??m ?alej, t?m viac sa ukazuje, ?e zemsk? povrch sa men?, kontinenty s? deformovan?, meridi?ny sa pos?vaj? a dosiahli desa?mili?ntinu ?as? a za?ali uva?ova? o d??ke palice, ktor? le?? v kri?t??ovej rakve par??ske „mauz?leum“ ako meter.

Tak?to modloslu?ba nevyhovuje skuto?n?mu vedcovi, toto nie je pre v?s ?erven? n?mestie (!) av roku 1960 bolo rozhodnut? zjednodu?i? pojem metra na ?plne zrejm? defin?ciu - meter sa presne rovn? 1 650 763,73 vlnov?m d??kam vy?arovan?m prechod elektr?nov medzi energetick?mi hladinami 2p10 a 5d5 neexcitovan?ho izotopu prvku Krypt?n-86 vo v?kuu. No, o ?o jasnej?ie?

Toto pokra?ovalo 23 rokov, k?m sa r?chlos? svetla vo v?kuu merala s narastaj?cou presnos?ou, a? v roku 1983 kone?ne aj t?m najtvrdohlavej??m retrogr?dom do?lo, ?e r?chlos? svetla je najpresnej?ia a najide?lnej?ia kon?tanta, a nie nejak?. izotopu krypt?nu. A bolo rozhodnut? obr?ti? v?etko hore nohami (presnej?ie, ak o tom prem???ate, bolo rozhodnut? obr?ti? v?etko sp?? hore nohami), teraz r?chlos? svetla s je skuto?n? kon?tanta a meter je vzdialenos?, ktor? prejde svetlo vo v?kuu za (1/299 792 458) sekundy.

Skuto?n? hodnota r?chlosti svetla sa st?le spres?uje aj dnes, no zauj?mav? je, ?e pri ka?dej novej sk?senosti vedci neuv?dzaj? r?chlos? svetla, ale skuto?n? d??ku metra. A ??m presnej?ie sa zist? r?chlos? svetla v nasleduj?cich desa?ro?iach, t?m presnej?? meter nakoniec z?skame.

A nie naopak.

No a teraz sp?? k na?im ove?k?m. Pre?o je r?chlos? svetla vo v?kuu n??ho vesm?ru maxim?lna, kone?n? a kon?tantn?? ja to ch?pem takto.

Ka?d? vie, ?e r?chlos? zvuku v kove a vlastne v takmer akomko?vek pevnom tele je ove?a vy??ia ako r?chlos? zvuku vo vzduchu. D? sa to ve?mi ?ahko skontrolova?, sta?? prilo?i? ucho na ko?ajnicu a zvuky pribli?uj?ceho sa vlaku po?ujete ove?a sk?r ako vzduchom. pre?o je to tak? Je zrejm?, ?e zvuk je v podstate rovnak? a r?chlos? jeho ??renia z?vis? od prostredia, od konfigur?cie molek?l, z ktor?ch toto m?dium pozost?va, od jeho hustoty, od parametrov jeho kry?t?lovej mrie?ky – skr?tka od pr?du. stav m?dia, cez ktor? sa zvuk pren??a.

A hoci my?lienka svietiv?ho ?teru je u? d?vno opusten?, v?kuum, ktor?m sa ??ria elektromagnetick? vlny, nie je ?plne ni?, bez oh?adu na to, ak? pr?zdne sa n?m m??e zda?.

Uvedomujem si, ?e prirovnanie je trochu pritiahnut? za vlasy, v?ak? na prstoch™ rovnak?! Len ako pr?stupn? anal?giu a v ?iadnom pr?pade ako priamy prechod od jedn?ho s?boru fyzik?lnych z?konov k in?m v?s ?iadam, aby ste si predstavili, ?e r?chlos? ??renia elektromagnetick?ch (a vo v?eobecnosti ak?chko?vek, vr?tane glu?nov?ch a gravita?n?ch) vibr?ci?, ako v ko?ajnici je r?chlos? zvuku v oceli „v?it?“. Odtia? tancujeme.

UPD: Mimochodom, navrhujem "?itate?om s hviezdi?kou" fantaz?rova?, ?i r?chlos? svetla zost?va kon?tantn? v "n?ro?nom v?kuu". Napr?klad sa ver?, ?e pri energi?ch r?dovo teploty 10 30 K prestane v?kuum jednoducho vrie? virtu?lnymi ?asticami, ale za?ne sa „odv?ra?“, t.j. tkanina priestoru sa rozpad?, Planckove hodnoty s? rozmazan? a str?caj? svoj fyzick? v?znam at?. Bola by e?te r?chlos? svetla v takom v?kuu c, alebo to bude znamena? za?iatok novej te?rie „relativistick?ho v?kua“ s korekciami ako Lorentzove koeficienty pri extr?mnych r?chlostiach? Neviem, neviem, ?as uk??e...

Na ur?enie r?chlosti (prejdenej vzdialenosti / uplynut?ho ?asu) mus?me zvoli? ?tandardy vzdialenosti a ?asu. R?zne normy m??u poskytova? r?zne v?sledky merania r?chlosti.

Je r?chlos? svetla kon?tantn??

[V skuto?nosti kon?tanta jemnej ?trukt?ry z?vis? od energetickej stupnice, ale tu m?me na mysli jej n?zky energetick? limit.]

?peci?lna te?ria relativity

Defin?cia metra v s?stave SI je tie? zalo?en? na predpoklade, ?e te?ria relativity je spr?vna. R?chlos? svetla je kon?tantn? v s?lade so z?kladn?m postul?tom te?rie relativity. Tento postul?t obsahuje dve my?lienky:

• R?chlos? svetla nez?vis? od pohybu pozorovate?a.
• R?chlos? svetla nez?vis? od s?radn?c v ?ase a priestore.

My?lienka, ?e r?chlos? svetla je nez?visl? od r?chlosti pozorovate?a, je kontraintuit?vna. Niektor? ?udia dokonca nem??u s?hlasi? s t?m, ?e t?to my?lienka je logick?. V roku 1905 Einstein uk?zal, ?e t?to my?lienka je logicky spr?vna, ak sa upust? od predpokladu absol?tnej povahy priestoru a ?asu.

V roku 1879 sa verilo, ?e svetlo sa mus? ??ri? cez nejak? m?dium vo vesm?re, rovnako ako zvuk sa ??ri vzduchom a in?mi l?tkami. Michelson a Morley pripravi? experiment na detekciu ?teru pozorovan?m zmeny r?chlosti svetla, ke? sa v priebehu roka men? smer pohybu Zeme vo?i Slnku. Na ich prekvapenie nebola zisten? ?iadna zmena r?chlosti svetla.

Fyzici z americk?ho laborat?ria v Los Alamos uviedli, ?e pred 2 miliardami rokov bola absol?tna hodnota r?chlosti svetla men?ia ako teraz. Ak sa toto tvrdenie vezme za z?klad, potom Einsteinova te?ria prejde v??nou transform?ciou a mnoh? z?kladn? koncepty bud? musie? by? radik?lne revidovan?.

Fakt, ?e sa r?chlos? svetla men?, sa teoreticky prip???a u? d?vno. Na to v?ak neexistovali ?iadne d?kazy. V tomto pr?pade hovor?me o ??ren? elektromagnetick?ho ?iarenia vo v?kuu, a nie o nejak?ch umel?ch in?tal?ci?ch schopn?ch spomali? svetlo. To znamen?, ?e to znamen? kon?tantu prirodzen?ho sveta, ktor? je s??as?ou cel?ho vesm?ru.

Odv??ni Ameri?ania v?ak predlo?ili my?lienku, ?e kon?tanta tak? v?bec nie je. A svoje ?vahy podlo?ili v?po?tom kon?tanty jemnej ?trukt?ry – alfa. Rovn? sa 0,00729735 a je nepriamo ?mern? r?chlosti svetla. T?to jemn? ?trukt?ra je priamo z?visl? od n?boja elektr?nu a Planckovej kon?tanty. A tie, ako viete, boli v?dy pova?ovan? za kon?tanty. Ak teda alfa podlieha v?kyvom, mali by sa pozorova? zodpovedaj?ce v?kyvy r?chlosti svetla.

Prv?kr?t austr?lski vedci pochybovali o st?losti alfa v roku 1998. Merali elektromagnetick? ?iarenie prich?dzaj?ce z kvazarov cez medzigalaktick? plynov? zhluky. V?po?ty uk?zali, ?e pred 12 miliardami rokov bola hodnota alfa ni??ia, a teda aj r?chlos? svetla bola v???ia.

Z toho vypl?va n?zor, ?e alfa sa plynule men? v priebehu ?asu. Samotn? proces je zvlnen?. To znamen?, ?e hodnota st?pa a kles?. Nie v?etci fyzici v?ak s t?mto tvrden?m s?hlasili. Odporcovia Austr?l?anov sa odvol?vali na jadrov? reakcie, ktor? ozna?uj? st?los? alfa na 8. desatinn? miesto. Faktom v?ak je, ?e jemn? ?trukt?ra je spojen? s izotopmi v jadrov?ch reakci?ch. Presne toho sa chopili Ameri?ania z Los Alamos.

V z?padnej Afrike vznikol pr?rodn? jadrov? reaktor pred 2 miliardami rokov. Vznikol hlboko pod zemou v ur?nov?ch rud?ch s obsahom uhlia a pr?stupom k podzemnej vode. Pomenovali ho Oklo pod?a n?zvu oblasti, v ktorej sa nach?dzal.

V reaktore prebiehala jadrov? reakcia. Z?rove? to bolo sprev?dzan? zahrievan?m horniny, uvo??ovan?m ?iarenia a tvorbou izotopov. K dne?n?mu d?u sa reakcia skon?ila, ale Oklo obsahuje ve?a ur?nu-235, sam?ria, skandia, rub?dia, pal?dia, techn?cia at?.

Anal?za toho v?etk?ho u? bola vykonan?, ale Ameri?ania sa rozhodli znova starostlivo skontrolova? v?etky v?po?ty. A uk?zalo sa, ?e po?as prev?dzky reaktora sa alfa zn??ilo na 8. desatinn? miesto. V s?lade s t?m sa zmenila aj r?chlos? svetla: zv??ila sa.

Je potrebn? poznamena?, ?e presnos? v?po?tu alfa pokr?va viac ako 15 znakov. Preto 8. znak nazna?uje v??ne zmeny. A to nazna?uje z?ver, ?e ?iadna kon?tanta neexistuje. Ameri?ania vylu?uj? chyby vo v?po?toch. V ka?dom pr?pade s? v?ak potrebn? po?etn? a d?kladn? kontroly, preto?e s? spochyb?ovan? z?kladn? pojmy fyziky.

?o sa t?ka vedcov, niektor?m by v?bec nevadilo, keby sa alfa neuk?zala ako kon?tanta. A cel? z?le?itos? spo??va na nerie?ite?nom „probl?me horizontu“. Ide o to, ?e obrovsk? plochy vesm?ru vykazuj? rovnak? teplotn? pozadie. To nazna?uje, ?e u? d?vno boli tieto oblasti bl?zko seba a v?menou energie vyrovn?vali svoje teploty.

Ran? model vesm?ru tomu v?ak odporuje. Ak by sa v?ak dok?zalo, ?e r?chlos? svetla sa men?, v?etko by do seba zapadlo. V skuto?nosti by sa tu namiesto mal?ch vzdialenost? mohli bra? za z?klad vy??ie r?chlosti elektromagnetick?ho ?iarenia.

Nekonzistentnos? alfa tie? zvy?uje ?ancu na ?pln? uznanie te?rie str?n (dynamika interakcie jednorozmern?ch roz??ren?ch objektov), extra priestorov? dimenzie a niektor? ?al?ie te?rie. Dnes s? v popred? fyziky, ale vy?aduj? si rev?ziu mnoh?ch z?kladn?ch pojmov a my?lienok.

• Preklad

Bez oh?adu na farbu, vlnov? d??ku alebo energiu, r?chlos?, ktorou sa svetlo pohybuje vo v?kuu, zost?va kon?tantn?. Nez?vis? od miesta alebo smerov v priestore a ?ase

Ni? vo vesm?re sa nem??e pohybova? r?chlej?ie ako svetlo vo v?kuu. 299 792 458 metrov za sekundu. Ak je to mas?vna ?astica, m??e sa k tejto r?chlosti iba pribl??i?, ale nedosiahnu? ju; ak ide o bezhmotn? ?asticu, mus? sa v?dy pohybova? touto r?chlos?ou, ak je v pr?zdnom priestore. Ale ako to vieme a ?o to sp?sobuje? Tento t??de? n?m n?? ?itate? kladie tri ot?zky s?visiace s r?chlos?ou svetla:

Pre?o je r?chlos? svetla kone?n?? Pre?o je tak?, ak? je? Pre?o nie r?chlej?ie alebo pomal?ie?

Ak svetlo prech?dza vodou, hranolom alebo ak?mko?vek in?m m?diom, rozdel? sa do r?znych farieb. ?erven? sa nel?me pod rovnak?m uhlom ako modr?, ?o vytv?ra nie?o ako d?hu. To mo?no pozorova? aj mimo vidite?n?ho spektra; infra?erven? a ultrafialov? svetlo sa spr?vaj? rovnako. To by bolo mo?n? len vtedy, ak by r?chlos? svetla v m?diu bola in? pre svetlo r?znych vlnov?ch d??ok/energi?. Ale vo v?kuu, mimo ak?hoko?vek m?dia, sa v?etko svetlo pohybuje rovnakou kone?nou r?chlos?ou.

Rozdelenie svetla na farby nast?va v d?sledku r?znych r?chlost? svetla v z?vislosti od vlnovej d??ky cez m?dium.

A? v polovici 19. storo?ia fyzik James Clerk Maxwell uk?zal, ?o svetlo naozaj je: elektromagnetick? vlnenie. Maxwell ako prv? postavil nez?visl? javy elektrostatiky (statick? n?boje), elektrodynamiky (pohybuj?ce sa n?boje a pr?dy), magnetostatiky (permanentn? magnetick? polia) a magnetodynamiky (indukovan? pr?dy a striedav? magnetick? polia) na jedin? zjednoten? platformu. Rovnice, ktor?mi sa riadi – Maxwellove rovnice – n?m umo??uj? vypo??ta? odpove? na zdanlivo jednoduch? ot?zku: ak? typy elektrick?ch a magnetick?ch pol? m??u existova? v pr?zdnom priestore mimo elektrick?ch alebo magnetick?ch zdrojov? Bez n?bojov a bez pr?dov by sa dalo rozhodn??, ?e ?iadne neexistuj? – ale Maxwellove rovnice prekvapivo dokazuj? opak.

Doska s Maxwellov?mi rovnicami na zadnej strane jeho pam?tn?ka

Ni? nie je jedn?m z mo?n?ch rie?en?; ale mo?n? je aj nie?o in? - vz?jomne kolm? elektrick? a magnetick? polia osciluj?ce v jednej f?ze. Maj? ur?it? rozsahy. Ich energia je ur?en? frekvenciou kmitov po?a. Pohybuj? sa ur?itou r?chlos?ou ur?enou dvoma kon?tantami: e 0 a µ 0 . Tieto kon?tanty ur?uj? ve?kos? elektrick?ch a magnetick?ch interakci? v na?om vesm?re. V?sledn? rovnica opisuje vlnu. A ako ka?d? vlna m? r?chlos? 1/?e 0 µ 0 , ktor? sa rovn? c, r?chlosti svetla vo v?kuu.

Vz?jomne kolm? elektrick? a magnetick? polia osciluj?ce v jednej f?ze, ??riace sa r?chlos?ou svetla, ur?uj? elektromagnetick? ?iarenie

Z teoretick?ho h?adiska je svetlo bezhmotn? elektromagnetick? ?iarenie. Pod?a z?konov elektromagnetizmu sa mus? pohybova? r?chlos?ou 1/?e 0 µ 0 rovn? c - bez oh?adu na jeho ostatn? vlastnosti (energia, hybnos?, vlnov? d??ka). e 0 mo?no mera? vytvoren?m a meran?m kondenz?tora; µ 0 je presne ur?en? z amp?ra, jednotky elektrick?ho pr?du, ktor? n?m d?va c. Rovnak? z?kladn? kon?tanta, ktor? prv?kr?t odvodil Maxwell v roku 1865, sa odvtedy objavila na mnoh?ch in?ch miestach:

Toto je r?chlos? akejko?vek bezhmotnej ?astice alebo vlny, vr?tane gravita?n?ch.
Toto je z?kladn? kon?tanta sp?jaj?ca v?? pohyb v priestore s va??m pohybom v ?ase v te?rii relativity.
A toto je z?kladn? kon?tanta sp?jaj?ca energiu s pokojovou hmotnos?ou, E = mc 2

Roemerove pozorovania n?m poskytli prv? merania r?chlosti svetla, z?skan? geometriou a meran?m ?asu potrebn?ho na to, aby svetlo pre?lo vzdialenos? rovnaj?cu sa priemeru obe?nej dr?hy Zeme.

Prv? merania tejto veli?iny sa uskuto?nili po?as astronomick?ch pozorovan?. Ako Jupiterove mesiace prich?dzaj? a odch?dzaj? zo zatmenia, zdaj? sa by? vidite?n? alebo nevidite?n? zo Zeme v porad?, ktor? z?vis? od r?chlosti svetla. To viedlo k prv?mu kvantitat?vnemu meraniu c v 17. storo??, ktor? bolo ur?en? na 2,2 x 108 m/s. Odklon hviezdneho svetla - v d?sledku pohybu hviezdy a Zeme, na ktorej je ?alekoh?ad umiestnen? - mo?no odhadn?? aj ??selne. V roku 1729 tento sp?sob merania c vykazoval hodnotu, ktor? sa od modern?ho l??ila len o 1,4 %. Do 70. rokov 20. storo?ia bola hodnota s ur?en? na 299 792 458 m/s s chybou iba 0,0000002 %, z ktor?ch v???ina pramenila z neschopnosti presne ur?i? meter alebo sekundu. Do roku 1983 bol druh? a meter predefinovan? prostredn?ctvom s a univerz?lnych vlastnost? at?mov?ho ?iarenia. Teraz je r?chlos? svetla presne 299 792 458 m/s.

At?mov? prechod z orbit?lu 6S, df 1 , ur?uje meter, sekundu a r?chlos? svetla

Pre?o teda r?chlos? svetla nie je v???ia a nie men?ia? Vysvetlenie je tak? jednoduch?, ako je zn?zornen? na obr. Nad at?mom. At?mov? prechody sa dej? tak, ako sa dej?, kv?li z?kladn?m kvantov?m vlastnostiam stavebn?ch kame?ov pr?rody. Interakcie at?mov?ho jadra s elektrick?mi a magnetick?mi po?ami vytv?ran?mi elektr?nmi a in?mi ?as?ami at?mu sp?sobuj?, ?e r?zne energetick? hladiny s? k sebe extr?mne bl?zko, no st?le sa mierne l??ia: toto sa naz?va hyperjemn? ?tiepenie. Najm? frekvencia prechodu hyperjemnej ?trukt?ry c?zia-133 vy?aruje svetlo s ve?mi ?pecifickou frekvenciou. ?as potrebn? na prejdenie 9 192 631 770 tak?chto cyklov ur?uje druh?; vzdialenos?, ktor? svetlo prejde za tento ?as, je 299 792 458 metrov; r?chlos?, ktorou sa toto svetlo ??ri, ur?uje c.

Fialov? fot?n nesie mili?nkr?t viac energie ako ?lt?. Fermiho gama l??ov? vesm?rny teleskop nevykazuje ?iadne oneskorenie v ?iadnom z fot?nov, ktor? k n?m pri?li z GRB, ?o potvrdzuje nemennos? r?chlosti svetla pre v?etky energie.

Aby sme zmenili t?to defin?ciu, mus? sa s t?mto at?mov?m prechodom alebo so svetlom, ktor? z neho prich?dza, sta? nie?o z?sadne odli?n? od jeho s??asnej povahy. Tento pr?klad n?s tie? u?? cenn? lekciu: ak by at?mov? fyzika a at?mov? prechody fungovali inak v minulosti alebo na ve?k? vzdialenosti, bolo by to d?kazom zmeny r?chlosti svetla v priebehu ?asu. Zatia? v?etky na?e merania ukladaj? iba dodato?n? obmedzenia na st?los? r?chlosti svetla a tieto obmedzenia s? ve?mi pr?sne: zmena nepresahuje 7 % s??asnej hodnoty za posledn?ch 13,7 miliardy rokov. Ak by pod?a ktorejko?vek z t?chto metr?k nebola r?chlos? svetla kon?tantn?, alebo keby bola pre r?zne typy svetla in?, viedlo by to k najv???ej vedeckej revol?cii od ?ias Einsteina. Namiesto toho v?etky d?kazy hovoria v prospech vesm?ru, v ktorom v?etky fyzik?lne z?kony zost?vaj? rovnak? v?dy, v?ade, vo v?etk?ch smeroch, v ka?dom ?ase, vr?tane fyziky samotn?ho svetla. V istom zmysle je to aj celkom prevratn? inform?cia.

Po mnoh?ch po?akovaniach od vedecky vyhladovanej popul?cie tejto krajiny sme sa rozhodli pokra?ova? vo vzdel?vacom programe pre t?ch, ktor? v detstve sn?vali o tom, ?e sa stan? vedcom, ale nejako to nevy?lo. Napriek v?etk?m odborn?kom a kandid?tom, poru?uj?cim ka?d? jednu metodol?giu a pravidl? dobr?ho vedeck?ho textu, p??eme pr?stupn?m jazykom o objavoch modernej (a nie tak) vedy a prip?jame k tomu n?hodn? obr?zky z internetu.
Dnes si povieme o r?chlosti svetla, o tom, pre?o je kon?tantn?, pre?o v?etci „be?ia“ touto r?chlos?ou a ?uduj? sa jej a ?o sa to do pekla deje.

V skuto?nosti sa za?ali pok??a? mera? r?chlos? svetla u? ve?mi d?vno. V?etky druhy Keplerov a in?ch verili, ?e r?chlos? svetla je nekone?n? a napr?klad Galileo veril, ?e je mo?n? ur?i? r?chlos?, ale bolo to ?a?k?, preto?e bolo ve?mi ve?k?.
Uk?zalo sa, ?e Galileo a jemu podobn? mali pravdu. V 17. storo?? ist? R?mer pri pozorovan? zatmen? Jupiterov?ch mesiacov nepresne vypo??tal r?chlos? svetla. Vedeck? a technologick? pokrok v bud?cnosti kone?ne dal v?etko na svoje miesto a uk?zalo sa, ?e r?chlos? svetla je pribli?ne 300 000 kilometrov za sekundu.

Ale o ?o ide v tomto v?zname? Pre?o je t?to r?chlos? tak? d?le?it?? moja r?chlos? lisapeda d? sa aj vypo??ta?, ale nikto nemysl? na ve?nos? a ?trukt?ru vesm?ru.

H??ik je v tom, ?e r?chlos? svetla je V?DY 300 000 kilometrov za sekundu.
Na z?klade vlastnej cestovate?skej sk?senosti lisapedah, predstavte si situ?ciu: vy a priate? jazd?te na bicykli: v?? priate? je trochu r?chlej?? a vy trochu pomal??. Povedzme s r?chlos?ami 20 a 15 km/h. A ak sa vy, pohybuj?c sa svojou vlastnou r?chlos?ou, rozhodnete zmera? (nejako) r?chlos? priate?a, potom vypo??tate, ?e sa v?? priate? pohybuje vo vz?ahu k v?m r?chlos?ou 5 km / h.

Toto s? jednoduch? pravidl? prid?vania r?chlost?. D?fame, ?e tu je v?etko jasn?. Ak zv??ite r?chlos? na 20 km/h a dobehnete kamar?ta, v?? priate? bude ma? oproti v?m r?chlos? nula.

Je to logick? a vypl?va to zo ?ivotn?ch sk?senost?. R?chlos? motorov?ho ?lna, ktor? sa pohybuje s pr?dom, pozost?va aj z vlastnej r?chlosti ?lna a r?chlosti rieky.

A teraz sk?sme urobi? rovnak? trik so svetlom. V?? priate? n?hle znizil a zmenil sa na l?? svetla. Rozhodli ste sa ho prenasledova? a tvrdo ste sa o to pok?sili. Zr?chlili ste na r?chlos? celkom bl?zku r?chlosti svetla. A ?isto pre z?bavu, z takpovediac vedeckej zvedavosti sme sa rozhodli zmera? aj r?chlos? v??ho b?val?ho kamar?ta. Samozrejme, m?te istotu, ?e dostanete rie?enie rovnaj?ce sa r?chlosti svetla m?nus va?a vlastn? r?chlos?.

A tu na v?s ?ak? prekvapenie. V?po?tom a sk?senos?ami zist?te, ?e relat?vna r?chlos? v??ho l??ov?ho kamar?ta je st?le 300 000 m/s. Bez oh?adu na to, ako r?chlo sa osobne pohybujete, bez oh?adu na smer: paralelne s pohybom svetla, smerom k svetlu, kolmo at?. - r?chlos? svetla bude v?dy 300 000 m/s.

Prv?kr?t si t?to nejednotnos? v?imla za?iatkom 20. storo?ia dvojica vedcov Michelson a Morley.

Mnoh? experimenty n?sledne potvrdili: bez oh?adu na to, ako meriate r?chlos? svetla, rovn? sa jeho kon?tantnej hodnote za ak?chko?vek podmienok relat?vneho pohybu. Mnoho ?ud? tomu st?le odmieta veri? a ?arlat?ni z vedy presadzuj? te?rie vyvracania st?losti r?chlosti svetla. A? do roku 1905 nikto nedok?zal vysvetli?, pre?o r?chlos? svetla nechcela by? relat?vna, k?m nepri?iel Einstein a nezistil, ?o sa deje.

R?chlos? svetla, ako sa uk?zalo, n?s pote?ila e?te nieko?k?mi n?hlymi z?zrakmi. Einstein bez v?hania povedal svetu o ?al??ch zvl??tnostiach vysokor?chlostn?ch re?imov.

Faktom je, ?e ??m vy??ia je na?a r?chlos?, t?m pomal?ie id? na?e hodiny. So zvy?uj?cou sa r?chlos?ou sa ?as spoma?uje. Ak si mysl?te, ?e ide o teoretick? a matematick? vtipy bez skuto?n?ch d?kazov, uviazli ste v stredoveku.

Bohu?ia?, v minulom storo?? sa uskuto?nili skuto?n? experimenty. Zobrali ve?mi presn? p?r hodiniek ukazuj?cich rovnak? ?as. Jednu k?piu hodiniek vzali na palubu pr?dov?ho lietadla a druh? hodinky zostali na zemi. Prv? hodiny vo ve?kej r?chlosti obleteli plan?tu nieko?kokr?t. A potom skontrolovali ?as. Hodiny z lietadla boli pozadu.

A ??m viac sa niekto pribli?uje k r?chlosti svetla, t?m pomal?ie id? jeho hodiny (on s?m si to nev?imne a ver?, ?e jeho hodiny be?ia spr?vne, ale to s? paradoxy te?rie relativity, o nich teraz nehovor?me) .

Ak by teda niekto s hodinami zr?chlil na r?chlos? svetla, tak by sa pre?ho zastavil ?as. Ako hovoria fyzici: hodiny na fot?ne nefunguj?.
A ak by bolo mo?n? prekro?i? r?chlos? svetla, potom n?m matematika hovor?, ?e v tomto pr?pade p?jde ?as opa?n?m smerom. Toto je jeden z d?vodov nemo?nosti nadsveteln?ch r?chlost? - pr??inn? vz?ah bude naru?en?, viete. Zr?chlili ste na r?chlos? 400 000 km/s a ocitli ste sa v minulosti ....

Ale v zr?chlen? na r?chlos? svetla n?m br?nia v??nej?ie d?vody ako dilat?cia ?asu. V?etko, ?o m? hmotnos?, nem??e letie? r?chlos?ou svetla, bohu?ia?. Akon?hle za?neme zr?ch?ova?, na?a hmotnos? narast? a ??m bli??ie sme k r?chlosti svetla, t?m v???ia je na?a hmotnos?. A t?m viac energie je potrebn? na to, aby n?s ur?chlilo. Pri hodnot?ch ve?mi bl?zkych r?chlosti svetla sa na?a hmotnos? st?va prakticky nekone?nou, a preto na na?e ?al?ie zr?chlenie potrebujeme nekone?n? energiu. V matematike to vyzer? ako delenie nulou.

Pre?o sa fot?n pohybuje r?chlos?ou svetla? - op?ta sa zvedav? a d?vtipn? ?itate?. Preto?e nem? vlastn? hmotnos? (odborn?ci, poml?te o rozdiele medzi pokojovou hmotnos?ou, zotrva?nou hmotnos?ou a in?mi nuansami - zjednodu?ujeme, nie za?a?ujeme).

?no, ?no, ke? je elektr?n zr?chlen? v t?chto va?ich zr??a?och, ani jeho nepatrn? hmota nem??e by? vystrelen? r?chlos?ou svetla.

Ned? n?m necitova? nejak? u?ebnicu: " Ak je r?chlos? ?astice len o 90 km/s men?ia ako r?chlos? svetla, jej hmotnos? sa zv??i 40-kr?t. V?konn? elektr?nov? ur?ch?ova?e s? schopn? ur?chli? tieto ?astice na r?chlosti, ktor? s? len o 35-50 m/s men?ie ako r?chlos? svetla. V tomto pr?pade sa hmotnos? elektr?nu zv??i asi 2000-kr?t. Aby sa tak?to elektr?n udr?al na kruhovej dr?he, mus? na?ho p?sobi? sila zo strany magnetick?ho po?a, 2000-kr?t v???ia, ako by sa dalo o?ak?va?, neberieme do ?vahy z?vislos? hmotnosti od r?chlosti.„Prem???ajte o tom sk?r, ako za?nete pl?nova? stavbu stroja ?asu.

Preto, ke? si e?te raz pre??tate, ?e niekto objavil nie?o, ?o presahuje r?chlos? svetla a teraz na z?klade tejto technol?gie pred?va torzn? lieky na tr?viace ?a?kosti, spome?te si na n?? ?l?nok.
R?chlos? svetla je ??asn? fyzik?lna veli?ina. Ak sa napr?klad ?as vyn?sob? r?chlos?ou svetla (po z?skan? „metrick?ch“ hodn?t), z?skame rovnak? ?tvrt? os ?tvorrozmern?ho priestoru, s ktorou pracuje cel? te?ria relativity: d??ka, ??rka, v??ka , ?as. Toto je mimoriadne z?riv? te?ria, ale z?very z nej s? n?dhern? a st?le udivuj? nezrel? mysle mlad?ch fyzikov.

V?imnite si, ?e modern? fyzika nepopiera mo?nos? prekona? r?chlos? svetla. V?etky tieto predpoklady sa ale net?kaj? prekon?vania r?chlosti „na ?elo“. Hovor?me o pohybe v priestore za ?as krat??, ne? prekon? svetlo. A to m??e by? v?sledkom ak?hoko?vek druhu neobjaven?ch alebo nevyrie?en?ch interakci? (ako je kvantov? teleport?cia), alebo zakrivenia priestoru (ako s? hypotetick? ?ervie diery) alebo existencie ?ast?c, v ktor?ch ?as ide opa?n?m smerom ( ako s? teoretick? tachy?ny).

To je v?etko, ?o m?me. Bolo to nap?san? na pr?kaz organiz?ci?, ktor? l?mu duchovn? put? a propaguj? ??renie bohapustej vedy proti vzdel?vac?m programom na t?chto va?ich REN-TV a TNT. ?akujem za tvoju pozornos?. Pokra?ovanie nabud?ce.

Pozn?mka: V?etky obr?zky s? prevzat? z Google (vyh?ad?vanie obr?zkov) - tam sa ur?uje autorstvo.
Neleg?lne kop?rovanie textu je st?han?, potl??an?, no, viete...