Можно ли изменить скорость света? Почему скорость света константа на пальцах™

Относится к «О теории относительности»

О постоянстве скорости света. Анализ постулатов Эйнштейна

Зададимся простым, на первый взгляд, вопросом: «относительно чего постоянна скорость света в специальной теор ии относительности (СТО)?». Многие из тех, кому я задавал этот вопрос, удивленно пожимали плечами, но, подумав, несколько неуверенно произносили: «относительно пустоты». Однако на практике скорость движения одного материального объекта (в том числе – частицы или световой волны) может быть определена относительно системы отсчета, связанной с некоторым другим материальным объектом, а не «относительно пустоты», поскольку сама пустота, если она действительно может существовать в природе, не является материей и не характеризуется никакими физическими константами. Такого же мнения в отношении пустоты придерживается А. Эйнштейн : «… в специальной теор ии относительности область пространства без материи и без электрического поля представляется совершенно пустой, т.е. ее нельзя охарактеризовать никакими физическими величинами …» .

В пустоте нет материальных объектов, с которыми можно связать систему отсчета. Определить скорость света относительно этой «области пространства без материи и без электрического поля» невозможно по причине невозможности создания системы отсчета, «скрепленной» с пространством. Тогда, все-таки, относительно чего она постоянна?

Давайте попробуем разобраться в этом вопросе подробнее и послушаем, что на эту тему говорит сам А. Эйнштейн : «…Примеры подобного рода (речь ранее шла о взаимодействии магнита и проводника с током, находящихся в состоянии относительного движения. Прим. автора), как и неудавшиеся попытки обнаружить движение земли относительно «светоносной среды», ведут к предположению, что не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя (выделено автором) и даже, более того, – к предположению, что для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, справедливы те же самые электродинамические и оптические законы, как это уже доказано для величин первого порядка. Это предположение (содержание которого в дальнейшем будет называться «принципом относительности») мы намерены превратить в предпосылку и сделать, кроме того, добавочное допущение, находящееся с первым лишь в кажущемся противоречии, а именно, что свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью V (в современном обозначении – С. Прим. автора), не зависящей от состояния движения излучающего тела».

Говоря здесь о несоответствии свойств физических явлений состоянию «абсолютного покоя» А. Эйнштейн подчеркивает один из ключевых моментов своей теор ии – отсутствие светоносной среды («эфира»), заполняющей пространство, являющейся носителем световых волн и проводником электромагнитного взаимодействия, с которой многими учеными ранее связывалось понятие «абсолютного покоя». А. Эйнштейн вполне справедливо полагает, что любой покой относителен, то есть любая система отсчета может покоиться лишь относительно некоторой другой системы отсчета.

В этой связи необходимо сделать небольшое отступление. Физики до сих пор не смогли достоверно обнаружить ни самой светоносной среды, ни движения Земли относительно этой среды. Результаты некоторых известных экспериментов по обнаружению движения Земли относительно «эфира», нуждаются в подтверждении другими независимыми экспериментами. Тем не менее, даже если факты подтверждения будут иметь место, то какие у нас при этом появятся основания утверждать, что именно с «эфиром» может быть связана система отсчета, неподвижная относительно пространства? Как мы уже говорили, в пустом пространстве не может существовать системы отсчета, «скрепленной» с пространством, поэтому покой «эфира» может быть установлен только относительно системы отсчета, связанной с некоторым другим материальным объектом, но не с пространством. Достоверное обнаружение светоносной среды вероятно позволит ученым существенно глубже постичь природу окружающего мира, но не позволит использовать эту среду в качестве системы отсчета, находящейся в состоянии покоя относительно пространства, то есть в состоянии «абсолютного покоя» .

Итак по «допущению» А. Эйнштейна, «свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью» С. Эта скорость не зависит «от состояния движения излучающего тела». Но, все-таки, относительно чего может быть определена (измерена) эта скорость С? На этот вопрос А. Эйнштейн отвечает в §2 : «Дальнейшие соображения опираются на принцип относительности и на принцип постоянства скорости света. Мы формулируем оба принципа следующим образом.

1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся.

2. Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом» .

Ясно, что поскольку находящиеся в состоянии равномерного прямолинейного относительного движения «в пустоте» координатные системы совершенно равноправны, то любую из них можно считать «покоящейся», тогда другая будет «движущейся». Соответственно, если мы или кто-то другой выберет первую систему в качестве «покоящейся», то скорость света относительно неё должна иметь значение С. Если же мы (или кто-то другой) назначит вторую систему «покоящейся», то и относительно неё скорость света также должна иметь значение С.

Иными словами, скорость распространения света «в пустоте» согласно эйнштейновской формулировке «принципа постоянства скорости света» должна всегда иметь значение С относительно ЛЮБОЙ координатной системы, движущейся равномерно и прямолинейно относительно любой другой координатной системы.

В работе А. Эйнштейн приводит несколько более уточненную формулировку своего «принципа постоянства скорости света»: «…можно считать установленным, что свет, как это вытекает из уравнений Максвелла – Лоренца, распространяется в пустоте со скоростью С, по крайней мере, в определенной инерциальной системе координат К. В согласии со специальным принципом относительности мы должны считать (выделено автором), что этот принцип верен также и в любой другой инерциальной системе».

Думается, что ссылка на «уравнения Максвелла – Лоренца» , приведенная в последней цитате, не совсем корректна, поскольку Дж. К. Максвелл, и Г. А. Лоренц связывали эту систему координат со светоносным «эфиром», заполняющим окружающее пространство. По их убеждению свет распространяется не «в пустоте со скоростью С» , а как раз наоборот – в материальной среде, характеризующейся определенными физическими константами. При этом скорость света может быть постоянна и равна С только относительно системы координат, «связанной» с этой материальной средой.

В работе А. Эйнштейн приводит упрощенную формулировку своего «принципа постоянства скорости света»: «Скорость света в пустом пространстве всегда постоянна, независимо от движения источника или приемника света» .

Как видно из этих формулировок, измеренное значение скорости света в пустом пространстве по А. Эйнштейну всегда равно С, даже если эти измерения проводятся не только относительно «излучающего тела» , но и относительно «приемника света», что является явным парадоксом с точки зрения классической физики. Почему парадоксом? В первую очередь, из-за нашего понимания того факта, что в общем случае движение приемника света и движение света не связаны между собой никакой причинно-следственной зависимостью, и ничем не ограничиваемая в «совершенно пустой» области пространства скорость «приемника света» в принципе может иметь любое произвольн ое значение относительно движущихся световых волн. Если свет и приемник движутся независимо друг от друга, то каким же образом значение скорости света оказывается всегда равным С относительно «приемника света» ? Вопреки практике и логике по А. Эйнштейну «мы должны считать» движение света таким движением, скорость которого постоянна и равна С относительно любого объекта (и связанной с ним координатной системы), равномерно движущегося в любом направлении с произвольн ой скоростью относительно других объектов в «совершенно пустой» области пространства. Такое относительное движение света и приемника, если оно может существовать, коренным образом отличается от обычного независимого движения, каковым является любое относительное движение не связанных между собой материальных объектов.

Справедливо отвергнув существование абсолютного покоя в природе, но заодно отбросив и саму гипотез у существования светоносной среды – «эфира», А. Эйнштейн постул ирует существование в природе совершенно нового для физики явления – абсолютной скорости движения света, имеющей одно и то же значение при измерении ее в любом множестве координатных систем, движущихся относительно друг друга «в пустоте». Выдвижение такого постул ата, в свою очередь, неизбежно должно привести и действительно приводит в СТО к отказу от безоговорочно признаваемых классической физикой абсолютного времени и абсолютного пространства, размеры единиц времени и длины в которых одинаковы для всех координатных систем. Может ли принципиально существовать этот новый абсолют в природе?

Рассмотрим простейший пример. Предположим, что несколько материальных объектов вместе с координатными системами и наблюдателями движутся с различными скоростями независимо друг от друга в одном и том же луче света. Пусть луч света никоим образом не связан с движущимися объектами и движется сам по себе «в пустоте». Тем не менее «мы должны считать» , что измеренное значение скорости движения волн в луче света согласно «принципу постоянства скорости света» окажется равным С для каждого из наблюдателей, находящихся на этих материальных объектах. Как это может соответствовать реальности? Для объяснения этого «явления» одних только математических формул, предложенных СТО и связывающих скорость, пространство и время, здесь явно недостаточно. Если эти математические формулы получены в результате неверного постул ата, благодаря которому независимая переменная величина – скорость света – заменена в них некоторой гипотетической константой, то явления, предсказываемые формулами, не могут соответствовать физической реальности. Если же постул ат верен – в природе должен существовать некий «механизм», устанавливающий причинно-следственные связи между независимыми движениями и поддерживающий новый абсолют. Как может действовать этот «механизм»?

Вариант первый – луч света «сравнивает» собственную скорость со скоростью каждого из наблюдателей и «подстраивает» свою скорость под скорость движения каждого наблюдателя. В этом варианте рассматриваемый луч света должен, как минимум, обладать системой «автоматической» подстройки скорости движения световых волн под одно и то же постоянное значение С относительно любого движущегося в луче объекта. При этом скорость движения световых волн должна быть различной в разных участках одного и того же светового луча. Очевидно, что этот вариант абсурден по своей сути для любого физика.

Вариант второй, признаваемый большинством последователей СТО (физиков-релятиви стов), – пространство и время, в которых движутся объекты, обладают свойством изменяться в зависимости от скорости движения этих объектов. Скорости движения объектов относительно чего? Мы уже говорили, что в пространстве нет и не может быть системы отсчета, «скрепленной» с этим пространством, поэтому определить значение этой скорости относительно «совершенно пустой» области пространства даже мыслящему существу не представляется возможным.

Тогда, может быть, в зависимости от скорости движения этих объектов относительно друг друга или относительно некоторой вспомогательной системы отсчета, условно считаемой неподвижной? Но каким образом неодушевленные пространство и время «сравнивают» между собой скорости движения этих объектов, пространственно удаленных друг от друга? В «совершенно пустой» области пространства, разделяющей движущиеся объекты, отсутствует переносчик информации, поэтому «сравнить» между собой скорости движения объектов, находящихся на удалении друг от друга, принципиально невозможно.

Может быть пространство и время «сравнивают» скорость движения каждого из объектов со скоростью волн в луче света, а затем «вычисляют» скорость движения этих объектов относительно друг друга? Но А. Эйнштейн постул ировал нам постоянство скорости света С относительно любых движущихся объектов – «приемников света» . Из этого постул ата неизбежно вытекает обратное утверждение – постоянство и равенство С скорости движения любых объектов относительно волн общего луча света. Соответственно, поскольку объекты движутся с одинаковой скоростью С относительно волн общего луча света, результат «вычислений» пространством и временем скорости движения объектов относительно друг друга всегда должен быть равен нулю (!), с какой бы относительной скоростью в действительности не передвигались эти объекты – «приемники света» . Налицо – противоречие практике, поскольку мы легко убеждаемся, что объекты, движущиеся в общем луче света, догоняют и обгоняют друг друга, то есть движутся с различными скоростями. Можно констатировать, что и второй вариант во всех его разновидностях нисколько не лучше первого и также должен быть абсурден для любого физика.

В А. Эйнштейн пишет: «Действительно, если каждый луч света в пустоте распространяется со скоростью С относительно системы К, то световой эфир должен всюду покоиться относительно К. Но если (выделено автором) законы распространения света в системе К’ (движущейся относительно К) такие же, как и в системе К, то мы с тем же правом должны предположить, что эфир покоится и в системе К’. Так как предположение о том, что эфир покоится одновременно в двух системах, является абсурдным и так как не менее абсурдно было бы отдавать предпочтение одной из двух (или из бесконечно большого числа) физически равноценных систем, то следует отказаться от введения понятия эфира, который превратился лишь в бесполезный довесок к теор ии, как только было отвергнуто механистическое истолкование света».

Действительно признание состояния покоя некоторого объекта относительно каждой из двух систем, находящихся в состоянии относительного движения безусловно является абсурдным. Но разве менее абсурдным является предположение о постоянстве скорости некоторого объекта (света) относительно каждой из двух «(или из бесконечно большого числа) физически равноценных» систем, находящихся в том же состоянии относительного движения? Чем один абсолют лучше другого?

Простой логический анализ явления, принятого в качестве главного постул ата в СТО, приводит к выводу, что в природе принципиально не может существовать «механизм», поддерживающий этот новый абсолют. Специальная геометрия, созданная в свое время Г. Минковским, «связала» с помощью математических формул воедино скорость, пространство и время, придав СТО лишь внешнюю изящность и самодостаточность, но не предложила главного – «механизма», устанавливающего причинно-следственные связи между независимыми движениями.

Таким образом, независимые движения света и наблюдателей оказываются причинно-следственно «связанными» в СТО лишь благодаря введенному человеческим разумом «постул ату». Не много ли мы на себя «взяли», господа физики-релятиви сты? Во имя обязательности «выполнения» природой «специального принципа относительности» мы отбросили весь накопленный человечеством опыт и установили волевым решением новый абсолют, «связав» причинно-следственными связями независимые явления природы. А что мы реально знаем о действительном «выполнении» природой «специального принципа относительности» на других планетах, звездах и галактиках? Откуда у нас взялась уверенность, что этот принцип выполняется повсюду? И почему мы так уверены, что именно он выполняется на Земле?

Результаты каких физических экспериментов могли «навеять» А. Эйнштейну этот , для выполнения которого потребовалось выдвижение абсолюта скорости света? Ведь не сам же собой он возник. Давайте попробуем узнать об этом у самого А. Эйнштейна.

Выше уже был процитирован абзац из самой первой статьи, написанной в 1905 г.: «… Примеры подобного рода, как и неудавшиеся попытки обнаружить движение земли относительно «светоносной среды», ведут к предположению …» . Вряд ли у кого могут возникнуть сомнения в том, что здесь идет речь об опытах Майкельсона и Майкельсона – Морли, направленных на обнаружение скорости движения Земли сквозь светоносный «эфир», ибо других неудавшихся попыток обнаружить движение Земли относительно «светоносной среды» в то время еще не было. Этой же точки зрения придерживается один из известных специалистов по истории физики П. С. Кудрявцев : «…Во всей статье Эйнштейна нет ни одной ссылки на литературу. Позднее Эйнштейн утверждал, что он не знал об опыте Майкельсона, когда писал свою работу. Но если он читал работу Лоренца 1895 г., где доказан принцип относительности первого порядка, о чем он здесь упоминает, то он не мог не знать об опыте Майкельсона» (выделено автором).

1907 г. : «Со времени возникновения этой теор ии (электродинамики движущихся тел, разработанной Г. А. Лоренцем. Прим. автора) следовало ожидать, что удастся экспериментально обнаружить влияние движения Земли относительно эфира на оптические явления… Однако отрицательный результат опытов Майкельсона и Морли показал, что по крайней мере в этом случае отсутствует также эффект второго порядка (пропорциональный v2 /C2 ), хотя согласно основам теор ии Лоренца, он должен был бы проявиться на опыте… Поэтому создавалось впечатление, что от теор ии Лоренца надо отказаться, заменив ее теор ией, которая основывается на принципе относительности, ибо такая теор ия позволила бы сразу предвидеть отрицательный результат опыта Майкельсона – Морли… Как будут выглядеть законы природы, если все явления изучать в системе отсчета, находящейся теперь в новом состоянии движения? В ответ на этот вопрос мы сделаем логически простейшее и подсказываемое опытом Майкельсона и Морли предположение: законы природы не зависят от состояния движения системы отсчета, по крайней мере, если она не ускорена» (Выделено автором).

Отметим для себя, что, спустя всего два года после выхода первой статьи, А. Эйнштейн впервые заявил о том, что «специальный принцип относительности» на Земле «подсказывается опытом Майкельсона и Морли» .

1910 г. : «В полученных выше уравнениях нетрудно узнать гипотез у Лоренца и Фитцджеральда. Эта гипотез а казалась нам странной, и ввести ее было необходимо для того, чтобы иметь возможность объяснить отрицательный результат эксперимента Майкельсона и Морли. Здесь эта гипотез а выступает как естественное следствие принятых нами принципов» .

1915 г. : «Успехи теор ии Лоренца были настолько большими, что физики не задумываясь, отказались бы от принципа относительности, если бы не был получен один важный экспериментальный результат, о котором мы теперь должны сказать, а именно, результат опыта Майкельсона. Все же бoльшая часть этих отрицательных результатов не говорила ничего против теор ии Лоренца. Г. А. Лоренц в высшей степени остроумном теор етическом исследовании показал, что относительное движение в первом приближении не влияет на ход лучей при любых оптических экспериментах. Оставался только один оптический эксперимент, в котором метод был настолько чувствительным, что отрицательный исход опыта оставался непонятным даже с точки зрения теор етического анализа Г. А. Лоренца. Это был уже упомянутый опыт Майкельсона…».

1922 г. «Все опыты показывают, что поступательное движение Земли не влияет на электромагнитные и оптические явления по отношению к Земле, как к телу отсчета. Наиболее важными из этих опытов являются опыты Майкельсона и Морли, которые я предполагаю известными. Таким образом, справедливость специального принципа относительности вряд ли может вызывать сомнения» .

Можно привести и другие примеры, но, наверное, достаточно. Итак, «отрицательный результат опыта Майкельсона – Морли» явился основой как для отказа от светоносной среды – «эфира», так и для выдвижения А. Эйнштейном «специального принципа относительности» и «принципа постоянства скорости света». Вероятно сам А. Эйнштейн интуитивно все-таки сомневался в незыблемости этой основы, поскольку позднее, как уже упоминалось выше, стал отрицать связь появления «принципа постоянства скорости света» с «отрицательным результатом опыта Майкельсона – Морли» .

Интуиция не подвела А. Эйнштейна в данном случае. Отрицательный результат опыта Майкельсона – Морли «по экспериментальному обнаружению движения Земли относительно эфира» был вполне предсказуем именно с позиций существования светоносного «эфира» в окружающем нас пространстве. В опыте Майкельсона – Морли световые волны распространяются в двух взаимно перпендикулярных направлениях с одинаковой скоростью С относительно «эфира», но в процессе измерений поочередно одно из плеч интерферометра движется вдоль световых волн, а второе – перпендикулярно им. Движение плеча интерферометра вдоль световых волн приводит не только к искомому в опыте изменению интервала времени прохождения луча света вдоль плеча «туда» и «обратно», но и к изменениям частоты световых колебаний на зеркалах, расположенных в этом плече интерферометра. Эти изменения частоты колебаний наглядно проиллюстрированы flash -моделью .

Экспериментаторы, проводившие опыт, считали частоту световых колебаний на зеркалах интерферометра Майкельсона постоянной, полагая при этом, что имеют дело с измерительным преобразованием «скорость движения Земли относительно «эфира» – разность интервалов времени». Реально же в опыте осуществлялось измерительное преобразование «скорость движения Земли относительно «эфира» – разность фаз» световых колебаний, суммируемых на «экране» интерферометра. Набег фазы световой волны на длине плеча интерферометра является произведением интервала времени прохождения световой волны вдоль плеча интерферометра на частоту колебаний, измеренную на зеркале интерферометра, воспринимающем световые волны. Если в этом произведении один из сомножителей, например – интервал времени, возрастает на какую-то величину, то другой – частота колебаний при этом убывает на ту же величину. Само же произведение – набег фазы – остается постоянным и не зависит от скорости движения Земли относительно «эфира».

Таким образом с опозданием на 100 лет следует признать, что, вопреки утверждениям А. Эйнштейна, результат опыта Майкельсона – Морли не мог быть использован в качестве экспериментального базиса для выдвижения «специального принципа относительности» и «принципа постоянства скорости света» . Оба «принципа» были выдвинуты всего лишь на основе очередной неудачной попытки объяснения нулевого результата опыта Майкельсона – Морли, в действительности свидетельствующего о нечувствительности интерферометра Майкельсона к скорости его движения относительно световых волн.

Однако, как утверждает современная «официальная» физика, следствия из этих «принципов» , находят широкое применение в теор ии и подтверждаются многочисленными реальными практическими результатами. Странная получается ситуация. Если положенный в основу СТО «принцип постоянства скорости света» принципиально не может существовать в природе и выдвинут лишь на основе неверной трактовки результата опыта Майкельсона – Морли, то каким же образом могут выполняться следствия из СТО? Может быть, это следствия каких-то других причин, ошибочно приписываемых СТО? Давайте отдельно проанализируем реальность физических явлений, предсказываемых СТО, и их соответствие тем явлениям, которые наблюдаются на практике.

Сначала – цитата из работы А. Эйнштейна : «Представим себе часы, способные показывать время системы отсчета k и находящиеся в состоянии покоя относительно k. Можно показать, что те же часы, движущиеся равномерно и прямолинейно относительно системы отсчета k, с точки зрения системы k будут идти медленнее: если показание часов увеличивается на единицу, то часы системы k покажут, что в этой системе прошло время

Таким образом, движущиеся часы идут медленнее, чем такие же часы, покоящиеся относительно системы k. При этом необходимо представлять себе, что скорость хода часов в движущемся состоянии определяется путем постоянного сравнения стрелок этих часов с положением стрелок тех покоящихся относительно системы k часов, которые измеряют время системы k и мимо которых проходят рассматриваемые движущиеся часы».

Как добиться такого «замедления» хода движущихся часов «с точки зрения» покоящейся системы отсчета А. Эйнштейн наглядно продемонстрировал в , мысленно осуществив неверную методически синхронизацию световыми сигналами часов, расположенных в координатных системах, находящихся в состоянии относительного движения. При этой «синхронизации» заведомо неодинаковые интервалы времени движения световых сигналов от неподвижной координатной системы к движущейся и обратно А. Эйнштейн предложил измерять одинаковыми и синхронно идущими часами, расположенными в этих координатных системах, но результаты измерений этих неодинаковых интервалов времени приписал неодинаковости хода часов, подменив причину следствием, что и привело к «появлению» релятиви стского «замедления» времени. Более подробно это изложено в статье автора «О методической ошибке способа синхронизации часов световыми сигналами, предложенного А.Эйнштейном» , где взамен эйнштейновской «синхронизации» предложен другой способ синхронизации тех же часов теми же световыми сигналами, обеспечивающий одинаковость (в пределах неравномерности хода часов) измеряемых часами интервалов времени движения световых сигналов и исключающий любые основания для существования релятиви стского «замедления» времени.

Уместно привести здесь справедливое высказывание Л. Бриллюэна по поводу эйнштейновской «синхронизации» часов: «Это правило (эйнштейновская «методика» синхронизации. Прим. автора) является произвольн ым и даже метафизическим. Его нельзя доказать или опровергнуть экспериментально …» . В отличие от эйнштейновской «синхронизации» часов, синхронизация, предложенная автором в статье «О методической ошибке способа синхронизации часов световыми сигналами, предложенного А. Эйнштейном» , физически реализуема и может быть использована для экспериментального доказательства абсолютности времени и опровержения «факта» существования в природе релятиви стского «замедления» времени. В этой связи следует заявить совершенно определенно: никакого реального замедления времени у наблюдаемых материальных объектов, обусловленного их равномерным движением «в пустоте» относительно субъектов-наблюдателей, происходить не может. Для этого нет никаких оснований, кроме упомянутой выше неверной методики синхронизации часов.

Итак, неверная методика синхронизации часов привела к неверному выводу о существовании релятиви стского «замедления» времени. В свою очередь несуществующее релятиви стское «замедление» времени породило несуществующее релятиви стское «сокращение» длины. В частности, А. Эйнштейн замечает по этому поводу: «Этот результат (наличие релятиви стского «сокращения» длины. Прим. автора) оказывается не таким уж странным, если учесть, что это высказывание о размерах движущегося тела имеет весьма сложный смысл , поскольку в соответствии с предыдущим размеры тела можно определить только с помощью измерения времени ». Выделено автором).

Особый интерес представляет высказывания А. Эйнштейна о физическом смысл е релятиви стского «замедления» времени и «сокращения» длины:

– « Обобщая, можно сделать вывод: всякий процесс в некоторой физической системе замедляется, если эта система приводится в поступательное движение. Однако это замедление происходит только с точки зрения несопутствующей системы координат» ;

– «Вопрос о том, реально лоренцево сокращение или нет, не имеет смысл а. Сокращение не является реальным, поскольку оно не существует для наблюдателя, движущегося вместе с телом; однако, оно реально, так как оно может быть принципиально доказано физическими средствами для наблюдателя, не движущегося вместе с телом».

То есть релятиви стское «замедление» времени и «сокращение» длины, по мнению А. Эйнштейна, отсутствуют для движущегося с телом наблюдателя и одновременно имеют место для наблюдателя, не движущегося с этим же телом. Вот оно главное и неизбежное следствие релятиви зма – солипсизм1 ! Не сам объект наблюдения – движущееся материальное тело, параметры которого мы наблюдаем, является реальностью, а «реальность» – это лишь «представления» каждого из субъектов – наблюдателей об этом теле. Соответственно, по А. Эйнштейну – сколько наблюдателей, столько и «реальностей».

1. Солипсизм - субъективно-идеалистическая теор ия, согласно которой существует только человек и его сознание, а объективный мир существует лишь в сознании индивида.

Напрасно, однако, при этом А. Эйнштейн идентифи цировал лоренцево сокращение с релятиви стским «сокращением» длины. Лоренцево сокращение и релятиви стское «сокращение» длины хоть и записываются одной и той же формулой, но имеют совершенно разный смысл . Лоренцево сокращение длины было предложено в виде гипотез ы, объясняющей нулевой результат опыта Майкельсона – Морли. Эта гипотез а, несмотря на ее «экстраординарность» (по выражению Г. А. Лоренца), основывалась на неизвестных, но вполне вероятных физических причинах взаимодействия движущегося тела с неподвижным «эфиром». Предполагалось, что лоренцево сокращение – реальное сокращение длины любых движущихся сквозь «эфир» материальных тел, а не «результат» наблюдения, зависящий от скорости относительного движения этих тел и наблюдателей. Основой же релятиви стского «сокращения» длины явилось несуществующее реально релятиви стское «замедление» времени. Добавить можно только следующее: ни лоренцево сокращение, ни релятиви стское «сокращение» длины не наблюдаются на практике. И то, и другое «сокращения» не имеют никакого отношения к объяснению нулевого результата опыта Майкельсона – Морли.

Наиболее точно по поводу «реальности» существования релятиви стских «эффектов» высказался Луи де Бройль : «Кажущееся (здесь и ниже выделено автором) сокращение размеров сопровождается кажущимся замедлением хода часов. Наблюдатели, находящиеся, например, в системе координат А, изучая ход часов, движущихся вместе с системой В, обнаружат, что они отстают от их собственных часов, покоящихся в системе А. Иначе говоря, можно утверждать, что движущиеся часы идут медленнее неподвижных. Как показал Эйнштейн, это тоже одно из следствий преобразования Лоренца. Итак, кажущееся сокращение длин и замедление хода часов однозначно следует из новых определений пространства и времени, с которыми и связано преобразование Лоренца. И обратно, постул ируя сокращение размеров и замедление хода часов, можно получить формулы преобразования Лоренца» .

В своей жизни мы ежедневно сталкиваемся с кажущимися явлениями. Передвигаясь по улице, мы видим, что здания в перспективе не представляют собой прямоугольные параллелепипеды, каковыми являются на самом деле. Более близко расположенные части здания кажутся нам более высокими и более объемными. Но мы с детства знаем, что таковы законы перспективы и поэтому не считаем это явление реальностью. К этому пониманию нас привел опыт. Реальность для нас – строгая одинаковость высоты противоположных сторон прямоугольных параллелепипедов – стен зданий, подкрепленная результатами точных измерений, осуществленных в процессе строительства зданий. Представим себе, что нашелся бы «ученый», который заявил бы нам о том, что высота стен зданий, в которых мы проживаем, зависит от их удаления от любого наблюдателя – пешехода, идущего по улице. Думаю, что аплодировать этому «ученому» за такое «открытие» мы бы не стали, даже если бы он попытался уверить нас, что его заявление может быть «принципиально доказано физическими средствами ». Тогда почему мы уже 100 лет считаем реальностью не сами объекты наблюдения – материальные тела, существующие самостоятельно и независимо от нас, а подменяем их индивидуальными «представлениями» наблюдателей об этих материальных телах, якобы зависящими от скорости относительного движения? Даже если действительно оказалось бы, что измеренное значение какого-либо из параметров материального тела зависит от скорости движения неких наблюдателей относительно этого тела, то почему бы каждому из этих наблюдателей не ввести в результат измерений поправку, вычисленную по уравнению связи измеряемого параметра с относительной скоростью движения, и получить при этом единое для всех наблюдателей действительное значение параметра наблюдаемого материального тела? Именно так обычно поступают метрологи, вводя в результат измерений необходимые поправки, компенсирующие влияние кажущихся явлений, возникших по тем или иным причинам в процессе измерений. Этот простой способ позволяет им откорректировать получаемые результаты измерений и с максимальной точностью привести их в соответствие с единственной физической реальностью – материальным телом.

О чем же тогда свидетельствует масса известных экспериментов, в которых «регистрируется» несуществующее реально релятиви стское «замедление» времени? Ответ может быть один. В действительности экспериментаторы регистрируют не кажущееся замедление времени, а реальное замедление скорости протекания физических процессов, происходящих в материальных объектах, движущихся относительно нас с большими скоростями, сопоставимыми со скоростью света, или с большими ускорениями. Объективная причина реального увеличения длительности протекания некоторых наблюдаемых физических процессов, таких как, например, увеличение времени «жизни» быстро движущихся нестабильных частиц, должна быть связана с изменениями внутренней структуры этих частиц, возникающими вследствие изменений интенсивности их взаимодействия с «эфиром» при движении относительно него с субсветовой скоростью или большим ускорением. Сам собой напрашивается вывод, что сегодня мы введены в заблуждение случайным совпадением математических формул, полученных в СТО, с формулами, которые должны описывать объективно происходящие процессы, и для объяснения замедления скорости протекания физических процессов требуется иная теор ия.

Подведем итоги. «Барахтаясь» на перекате XІX – XX веков, физика «заглотала» красивую наживку в виде «принципа относительности» и намертво попалась на «стальной крючок» абсолюта скорости света. До сих пор общепризнанным считается тот факт, что СТО своевременно «вывела» физику из глубокого кризиса. Может быть и «вывела», но куда в результате «завела»? В «болото» солипсизма, доверху «заросшее» кажущимися явлениями, откуда не видно выхода.

Чтобы определить скорость (пройденное расстояние / затраченное время) мы должны выбрать стандарты расстояния и времени. Разные стандарты могут дать разные результаты измерения скорости.

Постоянна ли скорость света?

[На самом деле постоянная тонкой структуры зависит от масштаба энергии, но здесь мы имеем в виду её низкоэнергетический предел.]

Специальная теория относительности

Определение метра в системе СИ также основано на допущении о корректности теории относительности. Скорость света константа в соответствии с основным постулатом теории относительности. Это постулат содержит две идеи:

• Скорость света не зависит от движения наблюдателя.
• Скорость света не зависит от координат во времени и пространстве.

Идея о независимости скорости света от скорости наблюдателя противоречит интуиции. Некоторые люди даже не могут согласиться, что эта идея логична. В 1905 году Эйнштейн показал, что эта идея логически корректна, если отказаться от предположения об абсолютной природе пространства и времени.

В 1879 году считалось, что свет должен распространяться по некоторой среде в пространстве, как звук распространяется по воздуху и другим веществам. Майкельсон и Морли поставили эксперимент по обнаружению эфира путём наблюдения изменения скорости света при изменении направления движения Земли относительно Солнца в течение года. К их удивлению изменение скорости света не было обнаружено.

В XIX веке произошло несколько научных экспериментов, которые привели к открытию ряда новых явлений. Среди этих явлений – открытие Гансом Эрстедом порождения магнитной индукции электрическим током. Позже Майкл Фарадей обнаружил обратный эффект, который был назван электромагнитной индукцией.

Уравнения Джеймса Максвелла – электромагнитная природа света

В результате этих открытий было отмечено так называемое «взаимодействие на расстоянии», в результате чего новая теория электромагнетизма, сформулированная Вильгельмом Вебером, была основана на дальнодействии. Позже, Максвелл определил понятие электрического и магнитного полей, которые способны порождать друг друга, что и есть электромагнитной волной. Впоследствии Максвелл использовал в своих уравнениях так называемую «электромагнитную постоянную» — с .

К тому времени ученые уже вплотную приблизились к тому факту, что свет имеет электромагнитную природу. Физический же смысл электромагнитной постоянной – скорость распространения электромагнитных возбуждений. На удивление самого Джеймса Максвелла, измеренное значение данной постоянной в экспериментах с единичными зарядами и токами оказалось равным скорости света в вакууме.

До данного открытия человечество разделяло свет, электричество и магнетизм. Обобщение Максвелла позволило по-новому взглянуть на природу света, как на некий фрагмент электрического и магнитного полей, распространяющийся самостоятельно в пространстве.

На рисунке ниже изображена схема распространения электромагнитной волны, которой также является свет. Здесь H – вектор напряженности магнитного поля, E — вектор напряженности электрического поля. Оба вектора перпендикулярны друг другу, а также направлению распространения волны.

Опыт Майкелъсона — абсолютность скорости света

Физика того времени во многом строилась с учетом принципа относительности Галилея, согласно которому законы механики выглядят одинаково в любой выбранной инерциальной системе отсчета. В то же время согласно сложению скоростей – скорость распространения должна была зависеть от скорости движения источника. Однако, в таком случае электромагнитная волна вела бы себя по-разному в зависимости от выбора системы отсчета, что нарушает принцип относительности Галилея. Таким образом, вроде бы отлично сложенная теория Максвелла находилась в шатком состоянии.

Эксперименты показали, что скорость света действительно не зависит от скорости движения источника, а значит требуется теория, которая способна объяснить столь странный факт. Лучшей теорией на то время оказалась теория «эфира» — некой среды, в которой и распространяется свет, подобно тому как распространяется звук в воздухе. Тогда бы скорость света определялась бы не скоростью движения источника, а особенностями самой среды – эфира.

Предпринималось множество экспериментов с целью обнаружения эфира, наиболее известный из которых – опыт американского физика Альберта Майкелъсона. Говоря кратко, известно, что Земля движется в космическом пространстве. Тогда логично предположить, что также она движется и через эфир, так как полная привязанность эфира к Земле – не только высшая степень эгоизма, но и попросту не может быть чем-либо вызвана. Если Земля движется через некую среду, в которой распространяется свет, то логично предположить, что здесь имеет место сложение скоростей. То есть распространение света должно зависеть от направления движения Земли, которая летит через эфир. В результате своих экспериментов Майкелъсон не обнаружил какой-либо разницей между скоростью распространения света в обе стороны от Земли.

Данную проблему попытался решить нидерландский физик Хендрик Лоренц. Согласно его предположению, «эфирный ветер» влиял на тела таким образом, что они сокращали свои размеры в направлении своего движения. Исходя из этого предположения, как Земля, так и прибор Майкелъсона, испытывали это Лоренцево сокращение, вследствие чего Альберт Майкелъсон получил одинаковую скорость для распространения света в обоих направлениях. И хотя Лоренцу несколько удалость оттянуть момент гибели теории эфира, все же ученые чувствовали, что данная теория «притянута за уши». Так эфир должен был обладать рядом «сказочных» свойств, в числе которых невесомость и отсутствие сопротивления движущимся телам.

Конец истории эфира пришел в 1905-м году вместе с публикацией статьи «К электродинамике движущихся тел» тогда еще мало известного – Альберта Эйнштейна.

Специальная теория относительности Альберта Эйнштейна

Двадцатишестилетний Альберт Эйнштейн высказывал совсем новый, иной взгляд на природу пространства и времени, который шел в разрез с тогдашними представлениями, и в особенности грубо нарушал принцип относительности Галилея. Согласно Эйнштейну, опыт Майкельсона не дал положительных результатов по той причине, что пространство и время имеют такие свойства, что скорость света есть абсолютная величина. То есть в какой бы системе отсчета не находился наблюдатель – скорость света относительно него всегда одна 300 000 км/сек. Из этого следовала невозможность применения сложения скоростей по отношению к свету – с какой бы скоростью не двигался источник света, скорость света не будет меняться (складываться или вычитаться).

Эйнштейн использовал Лоренцево сокращение для описания изменения параметров тел, движущихся со скоростями, близкими к скорости света. Так, например, длина таких тел будет сокращаться, а их собственное время – замедляться. Коэффициент таких изменений называется Лоренц-фактор. Известная формула Эйнштейна E= mc 2 на самом деле включает также Лоренц-фактор (E= ymc 2 ), который в общем случае приравнивается к единице, в случае, когда скорость тела v равна нулю. С приближением скорости тела v к скорости света c Лоренц-фактор y устремляется к бесконечности. Из этого следует, что для того, чтобы разогнать тело до скорости света потребуется бесконечное количество энергии, а потому перейти этот предел скорости – невозможно.

В пользу данного утверждения существует также такой аргумент как «относительность одновременности».

Парадокс относительности одновременности СТО

Говоря кратко, явление относительности одновременности состоит в том, что часы, которые располагаются в разных точках пространства, могут идти «одновременно» только если они находятся в одной и той же инерциальной системе отсчета. То есть время на часах зависит от выбора системы отсчета.

Из этого же следует такой парадокс, что событие B, которое является следствием события A, может произойти одновременно с ним. Кроме того, можно выбрать системы отсчета таким образом, что событие B произойдет раньше, чем вызвавшее его событие A. Подобное явление нарушает принцип причинности, который довольно прочно укрепился в науке и ни разу не ставился под сомнение. Однако, данная гипотетическая ситуация наблюдается лишь в том случае, когда расстояние между событиями A и B больше, чем временной промежуток между ними, умноженный на «электромагнитную постоянную» — с . Таким образом, постоянная c , которой равна скорость света, является максимальной скоростью передачи информации. В противном бы случае нарушался бы принцип причинности.

Как измеряют скорость света?

Наблюдения Олаф Рёмера

Ученые античности в своем большинстве полагали, что свет движется с бесконечной скоростью, и первая оценка скорости света была получена аж в 1676-м году. Датский астроном Олаф Рёмер наблюдал за Юпитером и его спутниками. В момент, когда Земля и Юпитер оказались с противоположных сторон Солнца, затмение спутника Юпитера – Ио запаздывало на 22 минуты, по сравнению с рассчитанным временем. Единственное решение, которое нашел Олаф Рёмер – скорость света предельна. По этой причине информация о наблюдаемом событии запаздывает на 22 минуты, так как на прохождение расстояния от спутника Ио до телескопа астронома требуется некоторое время. Согласно подсчетам Рёмера скорость света составила 220 000 км/с.

Наблюдения Джеймса Брэдли

В 1727-м году английский астроном Джеймс Брэдли открыл явление аберрации света. Суть данного явления состоит в том, что при движении Земли вокруг Солнца, а также во время собственного вращения Земли наблюдается смещение звезд в ночном небе. Так как наблюдатель землянин и сама Земля постоянно меняют свое направление движения относительно наблюдаемой звезды, свет, излучаемый звездой, проходит различное расстояние и падает под разным углом к наблюдателю с течением времени. Ограниченность скорости света приводит к тому, что звезды на небосводе описывают эллипс в течение года. Данный эксперимент позволил Джеймсу Брэдли оценить скорость света — 308 000 км/с.

Опыт Луи Физо

В 1849-м году французским физиком Луи Физо был поставлен лабораторный опыт по измерению скорости света. Физик установил зеркало в Париже на расстоянии 8 633 метров от источника, однако согласно расчетам Рёмера свет пройдет данное расстояние за стотысячные доли секунды. Подобная точность часов тогда была недостижима. Тогда Физо использовал зубчатое колесо, которое вращалось на пути от источника к зеркалу и от зеркала к наблюдателю, зубцы которого периодически закрывали свет. В случае, когда световой луч от источника к зеркалу проходил между зубцами, а на обратном пути попадал в зубец – физик увеличивал скорость вращения колеса вдвое. С увеличением скорости вращения колеса свет практически перестал пропадать, пока скорость вращения не дошла до 12,67 оборотов в секунду. В этот момент свет снова исчез.

Подобное наблюдение означало, что свет постоянно «натыкался» на зубцы и не успевал «проскочить» между ними. Зная скорость вращения колеса, количество зубцов и удвоенное расстояние от источника к зеркалу, Физо высчитал скорость света, которая оказалась равной 315 000 км/сек.

Спустя год другой французский физик Леон Фуко провел похожий эксперимент, в котором вместо зубчатого колеса использовал вращающееся зеркало. Полученное ним значение скорости света в воздухе равнялось 298 000 км/с.

Спустя столетие метод Физо был усовершенствован настолько, что аналогичный эксперимент, поставленный в 1950-м году Э. Бергштрандом дал значение скорости равное 299 793,1 км/с. Данное число всего на 1 км/с расходится с нынешним значением скорости света.

Дальнейшие измерения

С возникновением лазеров и повышением точности измерительных приборов удалось снизить погрешность измерения вплоть до 1 м/с. Так в 1972-м году американские ученые использовали лазер для своих опытов. Измерив частоту и длину волны лазерного луча, им удалось получить значение – 299 792 458 м/с. Примечательно, что дальнейшее увеличение точности измерения скорости света в вакууме было нереализуемо в не в силу технического несовершенства инструментов, а из-за погрешности самого эталона метра. По этой причине в 1983-м году XVII Генеральная конференция по мерам и весам определила метр как расстояние, которое преодолевает свет в вакууме за время, равное 1 / 299 792 458 секунды.

Подведем итоги

Итак, из всего вышесказанного следует, что скорость света в вакууме – фундаментальная физическая постоянная, которая фигурирует во многих фундаментальных теориях. Данная скорость абсолютна, то есть не зависит от выбора системы отсчета, а также равна предельной скорости передачи информации. С данной скоростью движутся не только электромагнитные волны (свет), но также и все безмассовые частицы. В том числе, предположительно, гравитон – частица гравитационных волн. Помимо всего прочего, в силу релятивистских эффектов собственное время для света буквально стоит.

Подобные свойства света, в особенности неприменимость к нему принципа сложения скоростей, не укладываются в голове. Однако, множество экспериментов подтверждают перечисленные выше свойства, и ряд фундаментальных теорий строятся именно на таковой природе света.

эпиграф
Учительница спрашивает: Дети, что быстрее всего на свете?
Танечка говорит: Быстрее всего слово. Только сказал, уже не вернешь.
Ванечка говорит: Нет, быстрее всего свет.
Только нажал на выключатель, а в комнате тут же светло стало.
А Вовочка возражает: Быстрей всего на свете понос.
Мне однажды так приспичило, что ни слова
сказать не успел, ни свет включить.

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему скорость света максимальна, конечна и постоянна в нашей Вселенной? Это весьма интересный вопрос, и сразу, в качестве спойлера, выдам страшную тайну ответа на него - никто точно не знает, почему. Скорость света берется, т.е. мысленно принимается за константу, и на этом постулате, а так же на идее, что все инерциальные системы отсчета равноправны Альберт Эйнштейн построил свою специальную теорию относительности, которая вот уже сто лет выводит ученых из себя, позволяя Эйнштейну безнаказанно показывать миру язык и ухмыляться в гробу над размерами свиньи, которую он подложил всему человечеству.

Но почему, собственно, она такая постоянная, такая максимальная и такая конечная ответа так и нет, это лишь аксиома, т.е. принятое на веру утверждение, подтверждаемое наблюдениями и здравым смыслом, но никак ниоткуда логически или математически не выводимое. И вполне вероятно, что не такое уж и верное, однако никто до сих пор не смог его опровергнуть ни каким опытом.

У меня есть свои соображения на этот счет, о них попозже, а пока по простому, на пальцах™ попытаюсь ответить хотя бы на одну часть - что значит скорость света "постоянна".

Нет, я не буду грузить вас мысленными экспериментами, что будет если в ракете, летящей со скоростью света, включить фары и т.д., сейчас немного не об этом.

Если вы посмотрите в справочнике или википедии, скорость света в вакууме определена как фундаментальная физическая константа, которая точно равна 299 792 458 м/с. Ну, то есть если говорить примерно, то это будет около 300 000 км/с, а вот если прям точно - 299 792 458 метров в секунду.

Казалось бы, откуда такая точность? Любая математическая или физическая константа, что ни возьми, хоть Пи, хоть основание натурального логарифма е , хоть гравитационная постоянная G, или постоянная Планка h , всегда содержат какие-то цифры после запятой . У Пи этих знаков после запятой на сегодняшний момент известно около 5 триллионов (хотя какой-бы то ни было физический смысл, имеют только первые 39 цифр), гравитационная постоянная сегодня определена как G ~ 6,67384(80)x10 -11 , а постоянная Планка h ~ 6.62606957(29)x10 -34 .

Скорость же света в вакууме составляет ровно 299 792 458 м/с, ни сантиметром больше, ни наносекундой меньше. Хотите узнать, откуда такая точность?

Началось все как обычно с древних греков. Науки, как таковой, в современном понимании этого слова, у них не существовало. Философы древней Греции потому и назывались философами, ибо сначала выдумывали какую-то хрень у себя в голове, а потом при помощи логических умозаключений (а иногда и реальных физических опытов) пытались доказать ее или опровергнуть. Однако использование реально существующих физических измерений и феноменов считались у них доказательствами "второго сорта", которые не идут ни в какое сравнение с первосортными логическими выводами получаемыми умозаключениями прямо из головы.

Первым, кто задумался о существовании у света собственной скорости, считают философа Эмпидокла, который заявлял, что свет есть движение, а у движения должна быть скорость. Ему возражал Аристотель, который утверждал, что свет это просто присутствие чего-то в природе, и все. И ничего никуда не движется. Но это еще что! Эвклид с Птолемеем так те вообще считали, что свет излучается из наших глаз, а потом падает на предметы, и поэтому мы их видим. Короче древние греки тупили как могли, покуда их не завоевали такие же древние римляне.

В средние века большинство ученых продолжали считать, что скорость распространения света бесконечна, среди таковых были, скажем, Декарт, Кеплер и Ферма.

Но некоторые, например Галилей, верили, что у света есть скорость, а значит ее можно измерить. Широко известен опыт Галилея, который зажигал лампу и светил помощнику, находящемуся от Галилея в нескольких километрах. Увидев свет, помощник зажигал свою лампу, и Галилей пытался измерить задержку между данными моментами. Естественно у него ничего не получалось, и в конце концов он вынужден был написать в своих сочинениях, что если у света есть скорость, то она чрезвычайно велика и не поддается измерению человеческими усилиями, а посему можно считать ее бесконечной.

Первое документальное измерение скорости света приписывается датскому астроному Олафу Ремеру в 1676м году. К этому году астрономы, вооруженные подзорными трубами того самого Галилея, вовсю наблюдали за спутниками Юпитера и даже вычислили периоды их вращения. Ученые определили, что ближайший к Юпитеру спутник Ио имеет период вращения примерно 42 часа. Однако Ремер заметил, что иногда Ио появляется из-за Юпитера на 11 минут раньше положенного времени, а иногда на 11 минут позже. Как оказалось, Ио появляется раньше в те периоды, когда Земля, вращаясь вокруг Солнца, приближается к Юпитеру на минимальное расстояние, и отстает на 11 минут тогда, когда Земля находится в противоположном месте орбиты, а значит находится от Юпитера дальше.

Тупо поделив диаметр земной орбиты (а он в те времена был уже более-менее известен) на 22 минуты Ремер получил скорость света 220 000 км/с, примерно на треть не досчитавшись до истинного значения.

В 1729м году английский астроном Джеймс Бредли, наблюдая за параллаксом (небольшим отклонением местоположения) звезды Этамин (Гамма Дракона) открыл эффект аберрации света , т.е. изменение положения на небосклоне ближайших к нам звезд из-за движения Земли вокруг Солнца.

Из эффекта аберрации света , обнаруженного Бредли, так же можно вывести, что свет имеет конечную скорость распространения, за что Бредли и ухватился, вычислив ее равной примерно 301 000 км/с, что уже в пределах точности 1% от известной сегодня величины.

Затем последовали все уточняющие измерения другими учеными, но так как считалось, что свет есть волна, а волна не может распространяться сама по себе, нужно чтобы что-то "волновалось", возникла идея существования "светоносного эфира", обнаружение которого с треском провалил американский физик Альберт Майкельсон. Никакого светоносного эфира он не обнаружил, но в 1879м году уточнил скорость света до 299 910±50 км/с.

Примерно в это же время Максвелл публикует свою теорию электромагнетизма, а значит скорость света стало возможно не только непосредственно измерять, но и выводить из значений электрической и магнитной проницаемости, что и было сделано уточнив значение скорости света до 299 788 км/с в 1907м году.

Наконец Эйнштейн заявил, что скорость света в вакууме - константа и не зависит вообще ни от чего. Наоборот, все остальное - сложение скоростей и нахождение правильных систем отсчета, эффекты замедления времени и изменения расстояний при движении с большими скоростями и еще множество других релятивистских эффектов зависят от скорости света (потому что она входит во все формулы в качестве константы). Короче, все в мире относительно, а скорость света и есть та величина, относительно которой относительны все остальные вещи в нашем мире. Тут, возможно, следует отдать пальму первенства Лоренцу, но не будем меркантильны, Эйнштейн так Эйнштейн.

Точное определение значения этой константы продолжалось весь 20й век, с каждым десятилетием ученые находили все больше цифр, после запятой в скорости света, покуда в их головах не начали зарождаться смутные подозрения.

Все более и более точно определяя, сколько метров в вакууме свет проходит за секунду, ученые начали задумываться, а что это мы все в метрах-то меряем? Ведь в конце концов, метр это просто длина какой-то платино-иридиевой палки, которую кто-то забыл в неком музее под Парижем!

А поначалу идея введения стандартного метра казалась великолепной. Чтобы не мучаться с ярдами, футами и прочими косыми саженями, французами в 1791м году было решено принять за стандартную меру длины одну десятимиллионую часть расстояния от Северного Полюса до экватора по меридиану, проходящему через Париж. Измерили это расстояние с точностью, доступной на то время, отлили палку из платино-иридиевого (точнее сначала латунного, потом платиного, а уж потом платино-иридиевого) сплава и положили в эту самую парижскую палату мер и весов, как образец. Чем дальше, тем больше выясняется, что земная поверхность меняется, материки деформируются, меридианы сдвигаются и на одну десятимиллионую часть забили, а стали считать метром именно длину той палку, что лежит в хрустальном гробу парижского "мавзолея".

Такое идолопоклонничество не к лицу настоящему ученому, тут вам не Красная Площадь(!), и в 1960м году было решено упростить понятие метра до вполне очевидного определения - метр точно равен 1 650 763,73 длин волн, испускаемых переходом электронов между энергетическими уровнями 2p10 и 5d5 невозбужденного изотопа элемента Криптон-86 в вакууме. Ну, куда еще яснее?

Так продолжалось 23 года, при этом скорость света в вакууме измерялась со все возрастающей точностью, покуда в 1983м году наконец даже до самых упертых ретроградов дошло, что скорость света и есть самая что ни на есть точная и идеальная константа, а не какой-то там изотоп криптона. И все было решено перевернуть с ног на голову (точнее, если задуматься, решено было все перевернуть как раз таки назад с головы на ноги), теперь скорость света с - истинная константа, а метр это расстояние, которое проходит свет в вакууме за (1 / 299 792 458) секунды.

Реальное значение скорости света продолжает уточняться и в наши дни, но что интересно - с каждым новым опытом ученые не скорость света уточняют, а истинную длину метра. И чем более точно будет найдена скорость света в ближайшие десятилетия, тем более точный метр мы в итоге получим.

А не наоборот.

Ну, а теперь вернемся к нашим баранам. Почему же скорость света в вакууме нашей Вселенной максимальна, конечна и постоянна? Я это понимаю так.

Всем известно, что скорость звука в металле, да и практически в любом твердом теле гораздо выше скорости звука в воздухе. Проверить это очень легко, стоит приложить ухо к рельсе, и можно будет услышать звуки приближающегося поезда гораздо раньше, чем по воздуху. Почему так? Очевидно, что звук по сути, один и тот же, и скорость его распространения зависит от среды, от конфигурации молекул, из которых эта среда состоит, от ее плотности, от параметров ее кристаллической решетки - короче от текущего состояния того медиума, по которому звук передается.

И хотя от идеи светоносного эфира давно уже отказались, вакуум, по которому происходит распространение электромагнитных волн, это не совсем прям абсолютное ничто, каким бы пустым он нам не казался.

Я понимаю, что аналогия несколько притянута за уши, ну так ведь на пальцах™ же! Именно в качестве доступной аналогии, а ни в коей мере не как прямой переход от одного набора физических законов к другим, я лишь прошу представить, что в четырехмерную метрику пространства-времени, которую мы по доброте душевной называем вакуумом, вшита скорость распространения электромагнитных (и вообще любых, включая глюонные и гравитационные) колебаний, как в рельсу "вшита" скорость звука в стали. Отсюда и пляшем.

UPD: Кстати говоря, "читателям со звездочкой" предлагаю пофантазировать, остается ли скорость света постоянной в "непростом вакууме". Например считается, что при энергиях порядка температуры 10 30 К, вакуум прекращает просто кипеть виртуальными частицами, а начинает "выкипать", т.е. ткань пространства разваливается на куски, планковские величины размываются и теряют свой физический смысл и т.д. Будет ли скорость света в подобном вакууме все еще равняться c , или это положит начало новой теории "релятивистского вакуума" с поправками вроде лоренцевских коэффициентов при экстремальных скоростях? Не знаю, не знаю, время покажет...