Почему скорость света имеет именно такое значение?

Рассказать всей Вселенной!

Мы все знаем, что скорость света имеет определенное значение. 299 792 458 метров в секунду. Но почему это число именно такое? Почему не какое-то другое? И почему вообще нас так волнует скорость электромагнитных волн? Почему она стала краеугольным камнем физики?

Наверное потому, что скорость света — это вообще странная штука.

Я понял. Скорость света конечна.

Первым, кто понял, что свет распространяется с конечной скоростью, был астроном по имени Оле Рёмер. Он был просто одержим изучением вращения вокруг Юпитера его спутника Ио. Время от времени гигантская планета закрывала собой маленькую луну. И такое событие должно было происходить через определенные одинаковые интервалы времени. Однако это оказалось не так. Отрезок времени между затмениями изменялся в течение года. Поэтому Рёмер сделал вывод — либо что-то странное происходит с орбитой Ио, (что казалось маловероятным), либо в этот процесс вмешивается какой-то неизвестный ранее фактор.

И после нескольких лет наблюдений Рёмер установил истину. Дело оказалось вот в чем. Когда мы видим, что Ио затмевается Юпитером, мы находимся в определенной позиции на орбите вокруг Солнца. Однако в следующий раз, когда мы видим другое затмение, мы оказываемся в несколько ином положении. Возможно, ближе или дальше от Юпитера, чем в прошлый раз. Если мы находимся дальше, чем в прошлый раз, когда видели затмение, то нам нужно подождать чуть дольше, чтобы увидеть следующее. Потому что свету требуется чуть больше времени, чтобы достичь нас.

Рёмер сделал абсолютно правильный вывод — единственный способ объяснить изменения времени затмений Ио — это признать, что скорость света имеет конечное значение.

Это что-то значит

Наблюдения, которые проводили ученые в последующие годы, только укрепили уверенность в том, что скорость света конечна. Однако только в середине 19 века эта теория получила научное обоснование. Когда физик Джеймс Клерк Максвелл сумел подвести под нее теоретическую базу.

Максвелл изучал тогда еще плохо понятные явления электричества и магнетизма. И обнаружил, что эти явления можно свести в единую теорию. Которая могла бы объяснить все не стыкующиеся друг с другом наблюдения. В итоге ученый заложил основу для понимания того, что сегодня известно как электромагнитная волна. Из уравнений, которые составил Максвелл, следовало, что изменение электрических полей может создавать магнитные поля. И наоборот. Это позволяет волнам электричества создавать волны магнетизма, которые, в свою очередь, создавали волны электричества. И они как бы перепрыгивают друг через друга, когда путешествуют в пространстве. И скорость этих изменений оказалась равна… скорости света!

Бессмысленно само по себе

На самом деле какое-либо значение скорости света вообще не имеет никакого смысла. Потому что наши единицы измерения весьма условны. Например, чтобы выразить скорость света в метрах в секунду, сначала нужно решить, что такое метр. И что такое секунда. И поэтому значение скорости света в метрах в секунду абсолютно ни о чем не говорит.

Ученых больше интересуют константы. Которые не имеют единиц или измерений. Иными словами, константы, которые имеются в наших физических теориях, являются просто числами. Они кажутся намного более фундаментальными вещами. Потому что они не зависят ни от какого другого определения. Представьте, что мы встретились с какой-то инопланетной цивилизацией. Мы не смогли бы объяснить им наше значение скорости света. Однако, когда дело дошло бы до безразмерных констант, мы бы поняли бы друг друга. Ведь это общие для всей Вселенной цифры.

Одно из таких чисел известно как постоянная тонкой структуры. Она представляет собой комбинацию скорости света, постоянной Планка и какой-то странной величины, известной как диэлектрическая проницаемость свободного пространства. Значение постоянной тонкой структуры составляет примерно 0,007. 0,007 чего? Да ничего. Просто 0,007.

Поэтому, с одной стороны, скорость света может быть какой угодно. Все зависит от единицы измерения. Однако с другой стороны, скорость света такая, как она есть. Потому что если изменить скорость света, изменится и постоянная тонкой структуры. Но наша Вселенная выбрала значение постоянной тонкой структуры, равное примерно 0,007. Ни больше ни меньше. И мы не может это изменить. И поскольку это значение является фиксированным и универсальным, скорость света должна быть именно такая, какая она есть.

Хм. А почему же постоянная тонкой структуры имеет именно такое значение? Хороший вопрос. Ответ на него никто пока не знает…

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.


Рассказать всей Вселенной!
5 Комментарии
  1. Сергей пишет

    Правильное истолкование результата опыта Майкельсона-Морли (ММ) (https://zen.yandex.ru/media/id/5aa8f011fd96b115a701bda6/reliativizm—prokrustovo-loje-dlia-sovremennogo-estestvoznaniia-5ec798e3ac8c13619bda137b) доказывает незыблемость Классического Закона Сложения Скоростей (КЗСС), вопреки поправшему здравый смысл релятивистскому. «Константа» С закрыла нам правильное понимание механизмов Мироздания.
    Сразу следует указать, что юному Альберту было всего около 8 лет, когда в сознание научного сообщества внедрилось заблуждение, конечным итогом которого было становление СТО Эйнштейна.
    Лоренц, Фитцджеральд, Пуанкаре – три кита релятивизма. Это их, чисто математические изыски, с привлечением известных парадоксов, «нагнув» пространство, время и КЗСС согласовали теорию «светоносного» эфира с отрицательным результатом опыта ММ.
    Переняв преобразования Лоренца-Пуанкаре до последней запятой, СТО только формально отказалась от «светоносного» эфира и окончательно ввергла науку в дремучее болото релятивизма.
    Прямой альтернативой эфиродинамике является баллистический (истинно квантовый) принцип распространения света, механизм которого осуществляется стандартными частицами, энергия которых является функцией их скорости относительно источника, или наблюдателя, при незыблемости КЗСС. Дисперсия света в оптически плотных средах является прямым следствием дисперсии излучения!
    Электрон, позитрон, знакопеременный (!) фотон – три состояния этой частицы. Фотонное состояние является наиболее инертным, когда взаимодействия с другими частицами происходят только в резонансных состояниях.
    Таким образом, отказ от «светоносного» эфира в баллистической теории однозначен. Свет вещественен и это позволяет ввести в обиход современного естествознания пятое – лучистое – состояние вещества, обладающее максимальными степенями свободы трансформации по всем параметрам.
    Свет и есть эфир-первовещество, нулевой элемент периодической системы Менделеева. Для такого эфира не подходят ни газо-, ни гидродинамические аналогии и законы. Это же состояние вещества можно назвать стоическим Хаосом — «Ничто», из которого рождается всё.
    Таким образом, можно сказать, что всё сущее соткано из СВЕТА. http://ritz-btr.narod.ru/BTR-3.pdf (стр. 250-347)
    Сюда же вписывается механизм гравитации (по Ле Сажу – подталкивание массивных тел друг к другу в силу взаимного экранирования вселенских излучений) и инерции.

  2. евгений пишет

    Други, Вселенная сонастроилась на оптимальных геометрических соотношения.
    Постоянная Планка,Число Вина,скорость света, Число Пи являются оптимальными геометрическими соотношениями.
    Причем все эти соотношения (всех их почему-то получилось 117)возможно систематизировать по принципу построения таблицы Менделеева.
    Пробуйте может и у Вас получится.

  3. Борис пишет

    Тема очень интересная. Эфир классической физики должен был умереть, неизбежно, так как груз противоречий, неувязок, нестыковок, натяжек был очень велик. Но, как говорится: эфир умер — да здравствует эфир! Ладно, пусть теперь он обзывается пространство (сегодня — физический вакуум). По любому, это — реальная материальная среда с характеристиками и свойствами. Вакуум невозможно изъять из пространства, как выкачать воздух из колбы, это нечто единое, целое. Постоянство, неизменность (в вакууме) скорости света можно объяснить только структурностью среды вакуума. Да, вакуума, на мой взгляд, имеет структуру, строение. Есть элементы подобной среды, которые способны совершать движения различных форм. Например, в основе частицы протон лежит динамика дыхания вакуума, радиальная пульсация элементов вакуума в пределах условной сферы (от центра — к центру). Ещё проще — продольные колебания, стоячая продольная волна, которая постоянно возбуждает вокруг себя волновое поле такой же природы. У нас сегодня как-то не в ходу продольные колебания вакуума, хотя именно такая динамика вакуума лежит в основе так называемого вещества. Продольные волны, радиальные колебания не зафиксировать приборами, антеннами. У нас всё как бы «заточено» под электромагнитные волны. О структурности среды вакуума убедительно говорит и квантовый принцип. Все волны, колебания кратны кванту действия, постоянной Планка. Как уже говорил ранее, на Большом адронном коллайдере зондируется не протон, а зондируется среда вакуума, которая ведёт себя как струна: чем сильнее ударишь по ней, тем сильнее отдачу получишь. Я не предлагаю поверить в структурность среды вакуума. Она есть, и доказывает это нам постоянно, в том числе — и в постоянстве скорости света. Извините за многословие. И спасибо за внимание.

  4. Аркадий пишет

    Привожу краткую информацию, которая возможно окажется ценной для вас. Мной получена формула:
    R = n*2(GMT/C)*0,5. Здесь R-орбитальный радиус, G-гравитационная постоянная, M,T-масса и период вращения центрального тела, С-скорость гравитационных волн. Для твёрдо тельной пары Марс-Деймос С = 2,63.10*8 см/с. Это наиболее точное значение на сегодня. Аркадий Серков.

  5. Борис пишет

    Скорость света зависит от среды, в которой он распространяется. Для стекла, прозрачного пластика и газа это разные величины. Обычно имеется в виду скорость света в вакууме. Подозревается, что это «пустое пространство». Тот факт, что вакуум также ограничивает скорость света, говорит о том, что это тоже некая среда. Свойства этой среды пока нам неизвестны.

Комментировать

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: