Выбрать страницу
Рассказать всей Вселенной!
  • 3
    Поделились

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!
  • 3
    Поделились

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: