motto
L?raren fr?gar: Barn, vad ?r det snabbaste i v?rlden?
Tanechka s?ger: Ordet ?r det snabbaste. Du sa precis att du inte kommer tillbaka.
Vanechka s?ger: Nej, ljuset ?r snabbast.
Jag tryckte bara p? str?mbrytaren och rummet blev omedelbart ljust.
Och Vovochka inv?nder: Diarr? ?r det snabbaste i v?rlden.
En g?ng var jag s? ot?lig att inte ett ord
Jag hade inte tid att s?ga, jag t?nde inte lampan.

Har du n?gonsin undrat varf?r ljusets hastighet ?r maximal, ?ndlig och konstant i v?rt universum? Detta ?r en mycket intressant fr?ga, och omedelbart, som en spoiler, kommer jag att ge ut en fruktansv?rd hemlighet av svaret p? det - ingen vet exakt varf?r. Ljushastigheten tas, d.v.s. mentalt accepterad f?r en konstant, och p? detta postulat, s?v?l som p? tanken att alla tr?ghetsreferensramar ?r lika, byggde Albert Einstein sin speciella relativitetsteori, som i hundra ?r har drivit vetenskapsm?n till vansinne och till?tit Einstein att visa sin tunga f?r att v?rlden ostraffat och flin i en kista ?ver storleken p? grisen som han planterat p? hela m?nskligheten.

Men varf?r, i sj?lva verket, ?r det s? konstant, ett s?dant maximum, och ett s? slutgiltigt svar, det finns inget svar, detta ?r bara ett axiom, d.v.s. ett p?st?ende som tas f?r givet, st?ds av observation och sunt f?rnuft, men inte logiskt eller matematiskt h?rlett fr?n n?gonstans. Och det ?r troligt att det inte ?r s? sant, men ingen har ?nnu kunnat motbevisa det med n?gon erfarenhet.

Jag har mina egna tankar om den h?r fr?gan, om dem senare, men f?r nu, p? ett enkelt s?tt, p? fingrar™ Jag ska f?rs?ka svara p? ?tminstone en del - vad betyder ljusets hastighet "konstant".

Nej, jag kommer inte ladda dig med mentala experiment, vad h?nder om str?lkastarna t?nds i en raket som flyger med ljusets hastighet, etc., nu handlar det lite om det.

Om du tittar i en uppslagsbok eller wikipedia definieras ljusets hastighet i ett vakuum som en fundamental fysisk konstant, vilket ?r exakt?r lika med 299 792 458 m/s. Jo, det vill s?ga ungef?r, det blir cirka 300 000 km/s, men om precis precis- 299 792 458 meter per sekund.

Det verkar, var kommer s?dan noggrannhet ifr?n? Vilken matematisk eller fysisk konstant som helst, vad du ?n tar, till och med Pi, till och med basen f?r en naturlig logaritm e, ?ven om gravitationskonstanten G, eller Plancks konstant h, inneh?ller alltid n?gra siffror efter decimalkomma. I Pi ?r dessa decimaler f?r n?rvarande k?nda f?r att vara cirka 5 biljoner (?ven om endast de f?rsta 39 siffrorna har n?gon fysisk betydelse), gravitationskonstanten idag definieras som G ~ 6,67384(80)x10 -11 , och den konstanta plankan h~ 6,62606957(29)x10 -34 .

Ljusets hastighet i vakuum ?r sl?t 299 792 458 m/s, inte en centimeter mer, inte en nanosekund mindre. Vill du veta var s?dan noggrannhet kommer ifr?n?

Allt b?rjade som vanligt med de gamla grekerna. Vetenskapen som s?dan, i ordets moderna mening, existerade de inte. Det ?r d?rf?r som filosoferna i det antika Grekland kallades filosofer, eftersom de f?rst uppfann n?got slags skit i huvudet, och sedan med hj?lp av logiska slutsatser (och ibland verkliga fysiska experiment) f?rs?kte de bevisa eller motbevisa det. Anv?ndningen av verkliga fysiska m?tningar och fenomen ans?gs dock av dem som "andra klassens" bevis, vilket inte kan j?mf?ras med f?rstklassiga logiska slutsatser som erh?llits direkt fr?n huvudet.

Den f?rsta att t?nka p? existensen av ljusets egen hastighet ?r filosofen Empidocles, som p?stod att ljus ?r r?relse, och r?relse m?ste ha hastighet. Aristoteles protesterade mot honom, som h?vdade att ljus helt enkelt ?r n?rvaron av n?got i naturen, och det ?r det. Och ingenting r?r sig. Men det ?r mer! Euklid och Ptolemaios s? de trodde allm?nt att ljus s?nds ut fr?n v?ra ?gon och sedan faller p? f?rem?l, och d?rf?r ser vi dem. Kort sagt, de gamla grekerna var dumma som de kunde, tills de er?vrades av samma gamla romare.

Under medeltiden fortsatte de flesta vetenskapsm?n att tro att ljusets hastighet var o?ndlig, som till exempel Descartes, Kepler och Fermat.

Men vissa, som Galileo, trodde att ljuset hade en hastighet, vilket gjorde att det kunde m?tas. Upplevelsen av Galileo ?r allm?nt k?nd, som t?nde en lampa och lyste p? en assistent som var flera kilometer bort fr?n Galileo. N?r assistenten s?g ljuset t?nde han sin lampa och Galileo f?rs?kte m?ta f?rdr?jningen mellan dessa ?gonblick. Naturligtvis lyckades han inte, och till slut tvingades han skriva i sina skrifter att om ljuset har en hastighet, s? ?r det extremt stort och kan inte m?tas med m?nskliga anstr?ngningar, och d?rf?r kan det betraktas som o?ndligt.

Den f?rsta dokumenterade m?tningen av ljusets hastighet tillskrivs den danske astronomen Olaf Roemer 1676. Vid detta ?r observerade astronomer, bev?pnade med teleskop av just den Galileo, Jupiters satelliter med kraft och huvud och till och med ber?knade deras rotationsperioder. Forskare har best?mt att Io, den m?ne som ligger n?rmast Jupiter, har en rotationsperiod p? cirka 42 timmar. Roemer m?rkte dock att Io ibland dyker upp bakom Jupiter 11 minuter f?r tidigt och ibland 11 minuter sent. Som det visade sig upptr?der Io tidigare i de perioder d? jorden, som kretsar runt solen, n?rmar sig Jupiter p? ett minsta avst?nd och sl?par efter med 11 minuter n?r jorden ?r p? motsatt plats av omloppsbanan, vilket betyder att den ?r l?ngre bort. fr?n Jupiter.

Genom att dumt dividera diametern p? jordens omloppsbana (och vid den tiden var den redan mer eller mindre k?nd) med 22 minuter, fick Remer ljusets hastighet 220 000 km / s, ungef?r en tredjedel saknade det verkliga v?rdet.

?r 1729 observerade den engelske astronomen James Bradley parallax(liten platsavvikelse) stj?rnor Etamin (Dragon Gamma) ?ppnade effekten ljusavvikelser, dvs. f?r?ndring i positionen f?r stj?rnorna n?rmast oss p? himlen p? grund av jordens r?relse runt solen.

Fr?n effekten av ljusaberration, uppt?ckt av Bradley, kan man ocks? sluta sig till att ljus har en ?ndlig utbredningshastighet, som Bradley tog p? och ber?knade att den var ungef?r 301 000 km/s, vilket redan ?r inom en noggrannhet p? 1 % av v?rde k?nt idag.

Sedan f?ljde alla klarg?rande m?tningar fr?n andra forskare, men eftersom man trodde att ljus ?r en v?g, och v?gen inte kan fortplanta sig p? egen hand, beh?ver n?got vara "orolig", id?n om existensen av en " luminiferous ether" uppstod, vars uppt?ckt misslyckades kapitalt hos den amerikanske fysikern Albert Michelson. Han uppt?ckte inte n?gon lysande eter, men 1879 specificerade han ljusets hastighet till 299 910 ± 50 km/s.

Ungef?r samtidigt publicerade Maxwell sin teori om elektromagnetism, vilket inneb?r att det blev m?jligt inte bara att direkt m?ta ljusets hastighet, utan ocks? att h?rleda den fr?n v?rdena f?r elektrisk och magnetisk permeabilitet, vilket gjordes genom att f?rfina ljusets hastighet. v?rdet p? ljusets hastighet till 299 788 km/s 1907.

Slutligen f?rklarade Einstein att ljusets hastighet i ett vakuum ?r en konstant och inte beror p? n?gonting alls. Tv?rtom, allt annat - att l?gga till hastigheter och hitta de korrekta referensramarna, effekterna av tidsdilatation och f?r?ndringar i avst?nd n?r man r?r sig i h?ga hastigheter, och m?nga andra relativistiska effekter beror p? ljusets hastighet (eftersom det ing?r i alla formler som en konstant). Kort sagt, allt i v?rlden ?r relativt, och ljusets hastighet ?r det v?rde i f?rh?llande till vilket alla andra saker i v?r v?rld ?r relativa. H?r borde kanske Lorentz ges handflatan, men l?t oss inte vara merkantila, Einstein ?r Einstein.

Den exakta best?mningen av v?rdet av denna konstant fortsatte under hela 1900-talet, med varje decennium har forskare funnit mer och mer siffror efter decimalkomma med ljusets hastighet, tills vaga misstankar b?rjade bildas i deras huvuden.

Genom att mer och mer exakt best?mma hur m?nga meter i ett vakuum ljuset f?rdas per sekund, b?rjade forskarna undra, vad m?ter vi alla i meter? En meter ?r trots allt bara l?ngden p? n?gon platina-iridiumpinne som n?gon gl?mt i n?got museum n?ra Paris!

Och till en b?rjan verkade id?n att introducera en standardm?tare bra. F?r att inte lida av yards, f?tter och andra sneda famnar beslutade fransm?nnen 1791 att som standardm?tt p? l?ngden ta en tio miljondel av avst?ndet fr?n nordpolen till ekvatorn l?ngs meridianen som passerar genom Paris. De m?tte detta avst?nd med den noggrannhet som var tillg?nglig vid den tiden, gjutit en pinne fr?n en platina-iridium (mer exakt, f?rst m?ssing, sedan platina och f?rst sedan platina-iridium) legering och placerade den i samma parisiska kammare av vikter och m?tt , som ett prov. Ju l?ngre, desto mer blir det tydligt att jordens yta f?r?ndras, kontinenterna deformeras, meridianerna f?rskjuts och de har f?tt en tiomiljondelsdel, och de b?rjade ?verv?ga l?ngden p? pinnen som ligger i kristallkistan. det parisiska "mausoleet" som en meter.

S?dan avgudadyrkan passar inte en riktig vetenskapsman, det h?r ?r inte R?da torget f?r dig (!), och 1960 beslutades det att f?renkla begreppet en meter till en helt uppenbar definition - en meter ?r exakt lika med 1 650 763,73 v?gl?ngder som emitteras av ?verg?ng av elektroner mellan energiniv?erna 2p10 och 5d5 av en oexciterad isotop av elementet Krypton-86 i ett vakuum. Tja, hur mycket tydligare?

Detta p?gick i 23 ?r, medan ljusets hastighet i vakuum m?ttes med ?kande noggrannhet, tills det 1983 slutligen gick upp f?r ?ven de mest envisa retrograderna att ljusets hastighet ?r den mest exakta och idealiska konstanten, och inte n?gon sorts av en isotop av krypton. Och det besl?ts att v?nda upp och ner p? allting (mer exakt, om du t?nker efter, beslutade man att v?nda upp och ner p? allt), nu ljusets hastighet Med?r en sann konstant, och en meter ?r avst?ndet som ljuset f?rdas i vakuum p? (1/299 792 458) sekunder.

Det verkliga v?rdet av ljusets hastighet forts?tter att f?rfinas ?ven idag, men det som ?r intressant ?r att med varje ny erfarenhet specificerar forskarna inte ljusets hastighet, utan den verkliga l?ngden p? en meter. Och ju mer exakt ljusets hastighet hittas under de kommande decennierna, desto mer exakt m?tare kommer vi s? sm?ningom att f?.

Och inte vice versa.

N?v?l, nu tillbaka till v?ra f?r. Varf?r ?r ljusets hastighet i v?rt universums vakuum maximal, ?ndlig och konstant? Jag f?rst?r det s? h?r.

Alla vet att ljudets hastighet i metall, och faktiskt i n?stan vilken fast kropp som helst, ?r mycket h?gre ?n ljudets hastighet i luft. Det ?r v?ldigt enkelt att kontrollera detta, l?gg bara ?rat mot r?lsen s? kan du h?ra ljudet av ett annalkande t?g mycket tidigare ?n genom luften. Varf?r ?r det s?? Uppenbarligen ?r ljudet i huvudsak detsamma, och hastigheten f?r dess utbredning beror p? mediet, p? konfigurationen av molekylerna som detta medium best?r av, p? dess densitet, p? parametrarna f?r dess kristallgitter - kort sagt p? str?mmen tillst?ndet f?r mediet genom vilket ljudet ?verf?rs.

Och ?ven om id?n om en lysande eter l?nge har ?vergivits, ?r vakuumet genom vilket elektromagnetiska v?gor fortplantar sig inte precis absolut ingenting, oavsett hur tomt det kan verka f?r oss.

Jag inser att analogin ?r lite l?ngs?kt, eller hur? p? fingrar™ samma! Precis som en tillg?nglig analogi, och inte p? n?got s?tt som en direkt ?verg?ng fr?n en upps?ttning fysiska lagar till andra, ber jag dig bara att f?rest?lla dig att hastigheten f?r utbredning av elektromagnetiska (och i allm?nhet alla, inklusive gluon och gravitation) vibrationer, som i en skena ?r ljudhastigheten i st?l "insydd". H?rifr?n dansar vi.

UPD: F?rresten, jag f?resl?r f?r "l?sare med en asterisk" att fantisera om ljusets hastighet f?rblir konstant i ett "sv?rt vakuum". Till exempel tror man att vid energier i storleksordningen en temperatur av 10 30 K slutar vakuumet helt enkelt att koka med virtuella partiklar, men b?rjar "koka bort", d.v.s. rymdens struktur faller is?r, Planck-v?rdena suddas ut och f?rlorar sin fysiska betydelse, och s? vidare. Skulle ljusets hastighet i ett s?dant vakuum fortfarande vara det c, eller kommer det att markera b?rjan p? en ny teori om "relativistiskt vakuum" med korrigeringar som Lorentz-koefficienter vid extrema hastigheter? Jag vet inte, jag vet inte, tiden f?r utvisa...

F?r att best?mma hastigheten (tillryggalagd str?cka / f?rfluten tid) m?ste vi v?lja avst?nd och tidsstandarder. Olika standarder kan ge olika hastighetsm?tningsresultat.

?r ljusets hastighet konstant?

[Faktum ?r att den fina strukturkonstanten beror p? energiskalan, men h?r menar vi dess l?ga energigr?ns.]

S?rskild relativitetsteori

Definitionen av m?taren i SI-systemet bygger ocks? p? antagandet att relativitetsteorin ?r korrekt. Ljusets hastighet ?r en konstant i enlighet med relativitetsteorins grundpostulat. Detta postulat inneh?ller tv? id?er:

• Ljusets hastighet beror inte p? betraktarens r?relse.
• Ljusets hastighet beror inte p? koordinater i tid och rum.

Tanken att ljusets hastighet ?r oberoende av betraktarens hastighet ?r kontraintuitiv. Vissa m?nniskor kan inte ens h?lla med om att denna id? ?r logisk. 1905 visade Einstein att denna id? ?r logiskt korrekt, om antagandet om rummets och tidens absoluta natur ?verges.

1879 trodde man att ljus m?ste fortplantas genom n?got medium i rymden, precis som ljud fortplantar sig genom luft och andra ?mnen. Michelson och Morley s?tta upp ett experiment f?r att uppt?cka etern genom att observera f?r?ndringen i ljusets hastighet n?r riktningen f?r jordens r?relse i f?rh?llande till solen ?ndras under ?ret. Till deras f?rv?ning uppt?cktes ingen f?r?ndring i ljusets hastighet.

Fysiker fr?n det amerikanska laboratoriet i Los Alamos konstaterade att f?r 2 miljarder ?r sedan var det absoluta v?rdet av ljusets hastighet mindre ?n nu. Om detta uttalande tas som grund kommer Einsteins teori att genomg? en allvarlig omvandling, och m?nga grundl?ggande begrepp kommer att beh?va revideras radikalt.

Att ljusets hastighet f?r?ndras har teoretiskt sett varit medgett l?nge. Det fanns dock inga bevis f?r detta. I det h?r fallet talar vi om utbredningen av elektromagnetisk str?lning i ett vakuum, och inte om vissa konstgjorda installationer som kan bromsa ljuset. Det vill s?ga, det inneb?r en naturlig v?rldskonstant inneboende i hela universum.

De v?gade amerikanerna framf?rde dock tanken att konstanten inte alls ?r s?dan. Och de underbyggde sitt resonemang genom att ber?kna finstrukturkonstanten - alfa. Den ?r lika med 0,00729735 och ?r omv?nt proportionell mot ljusets hastighet. Denna fina struktur ?r direkt beroende av elektronladdningen och Plancks konstant. Och de har som ni vet alltid ansetts som konstanter. S?ledes, om alfa ?r f?rem?l f?r fluktuationer, b?r motsvarande fluktuationer observeras i ljusets hastighet.

F?r f?rsta g?ngen tvivlade australiensiska forskare p? alfas best?ndighet 1998. De m?tte den elektromagnetiska str?lningen som kom fr?n kvasarer genom intergalaktiska gaskluster. Ber?kningar visade att v?rdet av alfa f?r 12 miljarder ?r sedan var mindre, och f?ljaktligen var ljusets hastighet h?gre.

D?rav ?sikten att alfa f?r?ndras smidigt ?ver tid. Sj?lva processen ?r b?ljande. Det vill s?ga att v?rdet g?r upp och ner. Men inte alla fysiker h?ll med om detta uttalande. Motst?ndare till australiensarna h?nvisade till k?rnreaktioner, som indikerar konstanten av alfa till 8:e decimal. Men faktum ?r att den fina strukturen ?r f?rknippad med isotoper i k?rnreaktioner. Det ?r precis vad amerikanerna fr?n Los Alamos tog tag i.

I V?stafrika bildades en naturlig k?rnreaktor f?r 2 miljarder ?r sedan. Det har sitt ursprung djupt under jorden i uranmalmer med kolinneh?ll och tillg?ng till grundvatten. De d?pte det till Oklo efter namnet p? omr?det d?r det l?g.

Det p?gick en k?rnreaktion i reaktorn. Samtidigt ?tf?ljdes det av uppv?rmning av berget, utsl?pp av str?lning och produktion av isotoper. Hittills har reaktionen avslutats, men Oklo inneh?ller mycket uran-235, samarium, skandium, rubidium, palladium, teknetium, etc.

Analysen av allt detta har redan genomf?rts, men amerikanerna best?mde sig f?r att noggrant kontrollera alla ber?kningar igen. Och det visade sig att alfa under driften av reaktorn minskade med ?ttonde decimalen. F?ljaktligen har ljusets hastighet ocks? f?r?ndrats: den har ?kat.

Det b?r noteras att noggrannheten i alfaber?kningen omfattar mer ?n 15 tecken. D?rf?r indikerar det 8:e tecknet allvarliga f?r?ndringar. Och detta antyder slutsatsen att det inte finns n?gon konstant. Amerikaner utesluter fel i sina ber?kningar. Men i alla fall beh?vs m?nga och grundliga kontroller, eftersom fysikens grundl?ggande begrepp ifr?gas?tts.

N?r det g?ller forskare skulle vissa av dem inte ha n?got emot det alls om alfa inte visade sig vara en konstant. Och saken vilar allt p? det ol?sliga "horisontens problem". Po?ngen ?r att stora ytor i rymden visar samma temperaturbakgrund. Detta indikerar att f?r l?nge sedan l?g dessa regioner n?ra varandra och utj?mnade sina temperaturer genom att utbyta energi.

Men den tidiga modellen av universum mots?ger detta. Men om det skulle bevisas att ljusets hastighet f?r?ndras, d? skulle allt falla p? plats. I st?llet f?r sm? avst?nd skulle man faktiskt kunna ta h?gre hastigheter av elektromagnetisk str?lning som grund.

Inkonsekvensen av alfa ?kar ocks? chansen f?r fullst?ndig igenk?nning av str?ngteorin (dynamiken i interaktionen av endimensionella ut?kade objekt), extra rumsliga dimensioner och n?gra andra teorier. Idag ligger de i framkant inom fysiken, men kr?ver en revidering av m?nga grundl?ggande begrepp och id?er.

• ?vers?ttning

Oavsett f?rg, v?gl?ngd eller energi f?rblir hastigheten med vilken ljus f?rdas i vakuum konstant. Det beror inte p? plats eller riktningar i rum och tid

Ingenting i universum kan r?ra sig snabbare ?n ljus i ett vakuum. 299 792 458 meter per sekund. Om det ?r en massiv partikel kan den bara n?rma sig denna hastighet, men inte n? den; om det ?r en massl?s partikel m?ste den alltid r?ra sig med denna hastighet om den ?r i tom utrymme. Men hur vet vi detta och vad orsakar det? Den h?r veckan st?ller v?r l?sare oss tre fr?gor relaterade till ljusets hastighet:

Varf?r ?r ljusets hastighet ?ndlig? Varf?r ?r hon som hon ?r? Varf?r inte snabbare eller l?ngsammare?

Om ljus passerar genom vatten, ett prisma eller n?got annat medium, separeras det i olika f?rger. R?tt bryts inte i samma vinkel som bl?tt g?r, vilket skapar n?got som liknar en regnb?ge. Detta kan ocks? observeras utanf?r det synliga spektrumet; infrar?tt och ultraviolett ljus beter sig p? samma s?tt. Detta skulle bara vara m?jligt om ljusets hastighet i mediet ?r olika f?r ljus med olika v?gl?ngder/energier. Men i ett vakuum, utanf?r vilket medium som helst, f?rdas allt ljus med samma ?ndliga hastighet.

Separationen av ljus i f?rger sker p? grund av ljusets olika hastigheter, beroende p? v?gl?ngden, genom mediet.

Det var inte f?rr?n i mitten av 1800-talet som fysikern James Clerk Maxwell visade vad ljus egentligen var: en elektromagnetisk v?g. Maxwell var den f?rsta som placerade de oberoende fenomenen elektrostatik (statiska laddningar), elektrodynamik (r?rliga laddningar och str?mmar), magnetostatik (permanenta magnetf?lt) och magnetodynamik (inducerade str?mmar och v?xlande magnetiska f?lt) p? en enda, enhetlig plattform. Ekvationerna som styr det - Maxwells ekvationer - till?ter oss att ber?kna svaret p? en till synes enkel fr?ga: vilka typer av elektriska och magnetiska f?lt kan existera i tomt utrymme utanf?r elektriska eller magnetiska k?llor? Utan laddningar och utan str?mmar skulle man kunna best?mma att det inte finns n?gra – men Maxwells ekvationer bevisar ?verraskande motsatsen.

En platta med Maxwells ekvationer p? baksidan av hans monument

Ingenting ?r en m?jlig l?sning; men n?got annat ?r ocks? m?jligt - ?msesidigt vinkelr?ta elektriska och magnetiska f?lt som sv?nger i en fas. De har vissa intervall. Deras energi best?ms av frekvensen av f?ltsv?ngningar. De r?r sig med en viss hastighet som best?ms av tv? konstanter: e 0 och µ 0 . Dessa konstanter best?mmer storleken p? de elektriska och magnetiska interaktionerna i v?rt universum. Den resulterande ekvationen beskriver v?gen. Och som vilken v?g som helst har den en hastighet, 1/?e 0 µ 0 , som visar sig vara lika med c, ljusets hastighet i vakuum.

?msesidigt vinkelr?ta elektriska och magnetiska f?lt som oscillerar i en fas, fortplantar sig med ljusets hastighet, best?mmer elektromagnetisk str?lning

Ur en teoretisk synvinkel ?r ljus en massl?s elektromagnetisk str?lning. Enligt elektromagnetismens lagar m?ste den r?ra sig med en hastighet 1/?e 0 µ 0 lika med c - oavsett dess ?vriga egenskaper (energi, r?relsem?ngd, v?gl?ngd). e 0 kan m?tas genom att tillverka och m?ta en kondensator; µ 0 best?ms exakt fr?n ampere, enheten f?r elektrisk str?m, som ger oss c. Samma fundamentala konstant, f?rst h?rledd av Maxwell 1865, har sedan dess dykt upp p? m?nga andra platser:

Detta ?r hastigheten f?r alla massl?sa partiklar eller v?gor, inklusive gravitationella.
Detta ?r den grundl?ggande konstanten som relaterar din r?relse i rymden till din r?relse i tiden i relativitetsteorin.
Och detta ?r den grundl?ggande konstanta kopplingsenergin med vilomassa, E = mc 2

Roemers observationer gav oss de f?rsta m?tningarna av ljusets hastighet, erh?llna genom geometri och genom att m?ta den tid som kr?vs f?r ljuset att resa ett avst?nd som ?r lika med diametern p? jordens omloppsbana.

De f?rsta m?tningarna av denna kvantitet gjordes under astronomiska observationer. N?r Jupiters m?nar kommer in och ut ur f?rm?rkelse verkar de vara synliga eller osynliga fr?n jorden i en sekvens som beror p? ljusets hastighet. Detta ledde till den f?rsta kvantitativa m?tningen av c p? 1600-talet, som best?mdes till 2,2 x 10 8 m/s. Avb?jningen av stj?rnljus - p? grund av stj?rnans och jordens r?relse p? vilken teleskopet ?r placerat - kan ocks? uppskattas numeriskt. ?r 1729 visade denna metod att m?ta c ett v?rde som skilde sig fr?n den moderna med endast 1,4 %. P? 1970-talet best?mdes s till 299 792 458 m/s med ett fel p? endast 0,0000002 %, varav det mesta berodde p? of?rm?gan att exakt best?mma m?taren eller sekunden. ?r 1983 hade tv?an och m?taren omdefinierats genom s och atomstr?lningens universella egenskaper. Nu ?r ljusets hastighet exakt 299 792 458 m/s.

Atom?verg?ng fr?n 6S-omloppsbanan, df 1 , best?mmer ljusets m?tare, sekund och hastighet

S? varf?r ?r ljusets hastighet inte mer och inte mindre? F?rklaringen ?r s? enkel som den som visas i fig. Ovanf?r atomen. Atom?verg?ngar sker som de g?r p? grund av de grundl?ggande kvantegenskaperna hos naturens byggstenar. Atomk?rnans v?xelverkan med de elektriska och magnetiska f?lten som skapas av elektronerna och andra delar av atomen g?r att olika energiniv?er ?r extremt n?ra varandra, men ?nd? lite olika: detta kallas hyperfin splitting. I synnerhet emitterar ?verg?ngsfrekvensen f?r hyperfinstrukturen hos cesium-133 ljus med en mycket specifik frekvens. Tiden det tar f?r 9 192 631 770 s?dana cykler att passera best?mmer den andra; avst?ndet som ljuset f?rdas under denna tid ?r 299 792 458 meter; hastigheten med vilken detta ljus sprids best?mmer c.

En lila foton b?r en miljon g?nger mer energi ?n en gul. Rymdteleskopet Fermi Gamma Ray visar ingen f?rdr?jning i n?gon av de fotoner som kom till oss fr?n GRB, vilket bekr?ftar ljushastighetens konstanta hastighet f?r alla energier.

F?r att ?ndra denna definition m?ste n?got fundamentalt annorlunda ?n dess nuvarande natur h?nda med denna atom?ra ?verg?ng eller med ljuset som kommer fr?n den. Det h?r exemplet l?r oss ocks? en v?rdefull l?xa: om atomfysik och atom?verg?ngar hade fungerat annorlunda tidigare eller ?ver l?nga avst?nd, skulle detta vara bevis p? ljusets hastighet som f?r?ndras ?ver tiden. Hittills har alla v?ra m?tningar bara inf?rt ytterligare begr?nsningar f?r ljusets hastighets konstans, och dessa begr?nsningar ?r mycket strikta: f?r?ndringen ?verstiger inte 7% av det nuvarande v?rdet under de senaste 13,7 miljarder ?ren. Om ljusets hastighet inte var konstant med n?gon av dessa m?tt, eller om den var olika f?r olika typer av ljus, skulle det leda till den st?rsta vetenskapliga revolutionen sedan Einstein. Ist?llet talar alla bevis f?r ett universum d?r alla fysikens lagar f?rblir desamma hela tiden, ?verallt, i alla riktningar, hela tiden, inklusive sj?lva ljusets fysik. P? s?tt och vis ?r detta ocks? ganska revolutionerande information.

Efter att ha f?tt m?nga tack fr?n den vetenskapssugna befolkningen i detta land, best?mde vi oss f?r att forts?tta utbildningsprogrammet f?r dem som dr?mde om att bli vetenskapsman i sin barndom, men p? n?got s?tt inte fungerade. Trots alla specialister och kandidater, som bryter mot varje enskild metod och reglerna f?r en bra vetenskaplig text, skriver vi p? ett tillg?ngligt spr?k om uppt?ckterna av modern (och inte s?) vetenskap och bifogar slumpm?ssiga bilder fr?n Internet till detta.
Idag kommer vi att prata om ljusets hastighet, varf?r den ?r konstant, varf?r alla "springer" i denna hastighet och blir f?rv?nade ?ver det, och vad fan som p?g?r.

Faktum ?r att de b?rjade f?rs?ka m?ta ljusets hastighet f?r mycket l?nge sedan. Alla m?jliga Keplers och andra trodde att ljusets hastighet var o?ndlig, och Galileo trodde till exempel att det gick att best?mma hastigheten, men det var sv?rt, eftersom det var v?ldigt stort.
Galileo och hans gelikar visade sig ha r?tt. P? 1600-talet ber?knade en viss R?mer felaktigt ljusets hastighet n?r han observerade f?rm?rkelserna av Jupiters m?nar. Tja, i framtiden satte vetenskapliga och tekniska framsteg ?ntligen allt p? sin plats, och det visade sig att ljusets hastighet ?r ungef?r 300 000 kilometer per sekund.

Men vad ?r det med denna betydelse? Varf?r ?r denna hastighet s? viktig? min hastighet lisapeda kan ocks? ber?knas, men ingen t?nker p? evigheten och universums struktur.

Haken ?r att ljusets hastighet ALLTID ?r 300 000 kilometer per sekund.
Baserat p? min egen reseupplevelse lisapedah, f?rest?ll dig situationen: du och en v?n cyklar: din v?n ?r lite snabbare och du ?r lite l?ngsammare. L?t oss s?ga med hastigheter p? 20 respektive 15 km/h. Och om du, som r?r dig i din egen hastighet, best?mmer dig f?r att m?ta (p? n?got s?tt) hastigheten f?r en v?n, kommer du att ber?kna att din v?n r?r sig i f?rh?llande till dig med en hastighet av 5 km/h.

Tja, det h?r ?r enkla regler f?r att l?gga till hastigheter. H?r hoppas vi att allt ?r klart. Om du ?kar din hastighet till 20 km/h och kommer ikapp en kompis, s? kommer din v?n att ha en hastighet p? noll i f?rh?llande till dig.

Detta ?r logiskt och f?ljer av livserfarenhet. Hastigheten f?r en motorb?t som r?r sig med fl?det best?r ocks? av b?tens egen hastighet och flodens hastighet.

Och nu ska vi f?rs?ka g?ra samma trick med ljus. Din v?n f?rintades pl?tsligt och f?rvandlades till en ljusstr?le. Du best?mde dig f?r att jaga honom och f?rs?kte h?rt f?r detta. Du accelererade till en hastighet ganska n?ra ljusets hastighet. Och rent f?r skojs skull, av vetenskaplig, s? att s?ga, nyfikenhet, best?mde vi oss ocks? f?r att m?ta hastigheten p? din tidigare v?n. Naturligtvis ?r du s?ker p? att du f?r en l?sning lika med ljusets hastighet minus din egen hastighet.

Och h?r v?ntar dig en ?verraskning. Genom ber?kning och erfarenhet kommer du att f? reda p? att den relativa hastigheten f?r din str?lv?n fortfarande ?r 300 000 m/s. Oavsett hur snabbt du personligen r?r dig, oavsett riktning: parallellt med ljusets r?relse, mot ljuset, vinkelr?tt, etc. - ljusets hastighet kommer alltid att vara 300 000 m/sek.

F?r f?rsta g?ngen uppm?rksammades denna inkonsekvens i b?rjan av 1900-talet av ett par vetenskapsm?n Michelson och Morley.

M?nga experiment bekr?ftade senare: oavsett hur du m?ter ljusets hastighet ?r den lika med dess konstanta v?rde under alla f?rh?llanden av relativ r?relse. M?nga m?nniskor v?grar fortfarande att tro p? det, och charlataner fr?n vetenskapen driver teorier om vederl?ggning av ljusets hastighets konstanta hastighet. Fram till 1905 kunde ingen f?rklara varf?r ljusets hastighet inte ville vara relativ f?rr?n Einstein kom och kom p? vad som p?gick.

Ljusets hastighet, som det visade sig, gladde oss med flera pl?tsliga mirakel. Einstein, utan att tveka, ber?ttade f?r v?rlden om andra konstigheter med h?ghastighetsl?gen.

Faktum ?r att ju h?gre hastighet vi har, desto l?ngsammare g?r v?ra klockor. Tiden saktar ner n?r hastigheten ?kar. Om du tror att detta ?r teoretiska och matematiska sk?mt utan n?gra riktiga bevis, d? har du fastnat i medeltiden.

Tyv?rr, men verkliga experiment utf?rdes under f?rra seklet. De tog ett mycket exakt par klockor som visar samma tid. En kopia av klockan togs ombord p? ett jetflygplan och den andra klockan l?g kvar p? marken. De f?rsta timmarna i stor fart svepte runt planeten ett par g?nger. Och s? kollade de tiden. Klockan fr?n planet l?g bakom.

Och ju n?rmare n?gon r?r sig ljusets hastighet, desto l?ngsammare g?r hans klocka (han sj?lv m?rker inte detta och tror att hans klocka g?r korrekt, men det h?r ?r paradoxer i relativitetsteorin, vi pratar inte om dem nu) .

S?ledes, om n?gon med en klocka accelererade till ljusets hastighet, skulle tiden stanna f?r honom. Som fysiker s?ger: klockan p? fotonen fungerar inte.
Och om det var m?jligt att ?verskrida ljusets hastighet, s? s?ger matematiken oss att i det h?r fallet kommer tiden att g? i motsatt riktning. Detta ?r en av anledningarna till om?jligheten av superluminala hastigheter - orsakssambandet kommer att kr?nkas, du vet. Du accelererade till en hastighet av 400 000 km/s och befann dig i det f?rflutna....

Men vi hindras fr?n att accelerera till ljusets hastighet av allvarligare sk?l ?n tidens utvidgning. Allt som har massa kan inte flyga med ljusets hastighet, tyv?rr. S? fort vi b?rjar accelerera ?kar v?r massa och ju n?rmare ljusets hastighet vi ?r desto st?rre blir v?r massa. Och desto mer energi kr?vs f?r att accelerera oss. Vid v?rden mycket n?ra ljusets hastighet blir v?r massa praktiskt taget o?ndlig och d?rf?r beh?ver vi o?ndlig energi f?r v?r ytterligare acceleration. I matematik ser detta ut som division med noll.

Varf?r f?rdas en foton med ljusets hastighet? – fr?gar en nyfiken och kunnig l?sare. Eftersom den inte har sin egen massa (experter, h?ll tyst om skillnaden mellan vilomassa, tr?ghetsmassa och andra nyanser - vi f?renklar, inte laddar).

Ja, ja, n?r en elektron accelereras i dessa kolliderar av er, kan inte ens dess lilla massa avfyras med ljusets hastighet.

Vi kan inte l?ta bli att citera n?gon l?robok: " Om en partikels hastighet bara ?r 90 km/s l?gre ?n ljusets hastighet, ?kar dess massa med 40 g?nger. Kraftfulla elektronacceleratorer kan accelerera dessa partiklar till hastigheter som bara ?r 35-50 m/s l?gre ?n ljusets hastighet. I det h?r fallet ?kar elektronens massa med cirka 2000 g?nger. F?r att en s?dan elektron ska h?llas i en cirkul?r bana m?ste en kraft verka p? den fr?n sidan av magnetf?ltet, 2000 g?nger st?rre ?n man skulle f?rv?nta sig, utan h?nsyn till massans beroende av hastighet."T?nk p? det h?r innan du planerar att bygga en tidsmaskin.

D?rf?r, n?r du ?n en g?ng l?ser att n?gon har uppt?ckt n?got som ?verstiger ljusets hastighet och nu s?ljer torsionsl?kemedel f?r matsm?ltningsbesv?r baserat p? denna teknik, kom ih?g v?r artikel.
Ljusets hastighet ?r en fantastisk fysisk storhet. Om till exempel tiden multipliceras med ljusets hastighet (efter att ha erh?llit "metriska" v?rden), s? kommer samma fj?rde axel av fyrdimensionell rymd att erh?llas, som hela relativitetsteorin arbetar med: l?ngd, bredd, h?jd , tid. Detta ?r en extremt rasande teori, men slutsatserna fr?n den ?r underbara och f?rv?nar fortfarande unga fysikers omogna sinnen.

Observera att modern fysik inte f?rnekar m?jligheten att ?vervinna ljusets hastighet. Men alla dessa antaganden handlar inte om att ?vervinna hastigheten "p? pannan". Vi talar om att r?ra sig i rymden p? en tid som ?r kortare ?n det kommer att ?vervinna ljuset. Och detta kan vara ett resultat av alla slags ouppt?ckta eller ol?sta interaktioner (som kvantteleportation), eller p? grund av rymdens kr?kning (som hypotetiska maskh?l), eller existensen av partiklar d?r tiden g?r i motsatt riktning ( s?som teoretiska tachyoner).

Det ?r allt vi har. Den skrevs p? order av organisationer som bryter andliga band och propagerar f?r spridningen av gudaben?dlig vetenskap mot utbildningsprogram p? era REN-TV och TNT. Tack f?r din uppm?rksamhet. Forts?ttning f?ljer.

OBS: Alla bilder ?r tagna fr?n Google (bilds?kning) - d?r best?ms f?rfattarskapet.
Olaglig kopiering av texten ?talas, undertrycks, ja, du vet...