Зміст
- 1 Історія вивчення
- 2 Сучасні дані
- 3 Чому пересуватися швидше світла неможливо?
- 4 Значення в сучасній астрофізиці
- 5 Висновки
Якою є точна швидкість світла в повітрі? Що взагалі являє собою світло? Протягом кількох тисячоліть цим питанням задавалися вчені і філософи. Вони намагалися отримати точні дані. Але революційні відкриття взяли свій початок лише в кінці XVII століття, поступово збільшуючи ступінь точності.
Історія вивчення
Ще до того моменту, коли в кінці XVII століття вчені приблизно визначили, з якою швидкістю поширюється світловий потік, багато хто вважав, що світло передається миттєво, маючи нескінченну швидкість. Давньогрецькі і середньовічні ісламські богослови постійно висували власні припущення щодо швидкості світла в різних середовищах. Так тривало до тих пір, поки датський астроном Оле Ремер став першим ученим, який опублікував власні письмові праці з цього приводу.
У 1676 році Ремер, досліджуючи моменти затемнень супутника Юпітера Іо, зауважив, що при більшій відстані від Землі до Юпітера, затемнення відбуваються пізніше, ніж при більш близькому розташуванні. Завдяки цьому він зробив наступний висновок – світло має кінцеву швидкість. Свого часу вчений підрахував, що світло від Сонця на Землю буде йти приблизно 11 хвилин. Це досить близько до реальної цифри (8 з половиною хвилин).
Ця оцінка була взята на озброєння іншим вченим – Христіаном Гюйгенсом, який об’єднав її з величиною діаметру земної орбіти. Таким чином, вперше стала відома приблизна швидкість переміщення світла, яка склала 220 000 км/с. Ньютон також брався за дослідження праць Ремера, внісши додаткові поправки. На його думку швидкість прибуття сонячного світла на земну поверхню становитиме від 7 до 8 хвилин. Як у першому, так і в другому випадку похибка була порівняно невеликою.
Французькі фізики Фуко і Фізо висунули більш точне припущення щодо швидкості передачі світла, визначеної власними формулами. У той час вона дорівнювала 315 тисяч кілометрів в секунду. Аргументувати своє рішення вони взялися шляхом створення власної таблиці, опублікованої в рукописних працях.
На початку минулого століття відомий всім Альберт Ейнштейн зробив великий прорив у фізиці, опублікувавши статтю «До динаміки рухомих тіл». Він визначив, що поширення світла у вакуумі, виміряне спеціальним спостерігачем з постійною швидкістю, є однаковим в будь-якій інерціальній системі відліку. При цьому величина швидкості світла не може змінюватися в залежності від руху спостерігача або джерела.
Після того, як Ейнштейн прийшов до істинного відповіді на питання, фахівці не вимірюють швидкість світла в км на годину. Причиною тому є дуже велика відстань, яку долає світловий потік за годину. На даний момент для вимірювань космічного масштабу введена нова одиниця — світловий рік.
Нова фізична теорія від фізика дозволила зробити ряд важливих відкриттів. До речі, висунута теорія відносності відкрила ще одне припущення. При русі простого потоку світла він видозмінюється. Відповідно, це може призвести до викривленням у часово-просторовому середовищі. Іншими словами, якщо світло не рухається з різною швидкістю, але може потрапляти у видозміненій формі, тіло, яке теоретично буде пересуватися з ним, потрапить в зовсім інший час.
Уявімо собі ситуацію, коли капсула з космонавтами летить зі швидкістю 300 000 км на секунду. Вилетівши в 2017 році і потрапивши під цей вплив викривлення часу, космонавти не помітять різниці ніякої. Але стверджується, що якщо вони потраплять в цю точку викривлення, то зможуть повернутися вже в четвертому тисячолітті, якщо не пізніше. Знову-таки, це теорія, довести яку поки що неможливо. Та й все одно зараз немає ніяких технічних пристосувань, які зможуть хоч якось наблизитися до цієї високої швидкості. Тому кінцева крапка ще не поставлена, та й навряд чи це коли-небудь відбудеться.
Сучасні дані
Після того, як протягом кількох століть збиралися важливі відомості, які прагнуть стати максимально точними, вчені тепер можуть визначити конкретні цифри. На сьогоднішній день світлова швидкість дорівнює 1 079 252 848 кілометрів (км) на годину. Для округлення швидкість світла вважають рівною 300 000 000 м/c.
Зверніть увагу! Отримані цифри є справедливими лише за умови повного вакууму. Щоб визначити, чому дорівнює швидкість світла у вакуумі, використовується спеціальна формула.
Цікаво, що швидкість світла у воді зменшується приблизно на чверть. Але чому швидкість світла у такому випадку падає? Справа в тому, що вода має щільну структуру, яка погіршує його поширення. Також вода не є прозорою, а має унікальний колір. Ці та інші чинники сильно гальмують поширення. В кінцевому підсумку, незалежно від того, яка швидкість поширення світлового потоку насправді, в глибоких водоймах не видно дна.
Чому пересуватися швидше світла неможливо?
Так що таке швидкість світла? Це константа, яку неможливо подолати. Пояснення криється в законі причинності. Згідно теорії, слідство ніяк не зможе випередити власну причину. Якщо швидкість світла дорівнює 300 000 000 метрів в секунду, перегнати її нереально. Іншими словами, людина не може спочатку померти, а потім раптово відчути удар від насувається на нього машини.
Відповідно, якщо перевищити встановлене значення швидкості світла, це призведе до того, що події відбуватимуться в зворотному порядку. Відповідно, час піде назад.
Значення в сучасній астрофізиці
Завдяки тому, що Ейнштейн ввів власну теорію, згідно з якою, швидкість світла у вакуумі не залежить від руху джерела і точки відліку спостерігача, отримані дані постійно підтверджуються рядом додаткових досліджень. Крім того, встановлено максимальний поріг швидкості, при якій всі хвилі і безмассовые частинки здатні пересуватися у вакуумному середовищі.
Один з результатів позначилася на космології. Тепер час і простір розглядається як єдиної структури, в якій швидкість світла може застосовуватися для отримання значення кожної з них. Іншими словами, визначаються світлові хвилини, секунди. Точно визначивши, що таке швидкість світла і якою вона є, фахівці вивчають особливості розширення Всесвіту, а також намагаються вивести формулу для обчислення приблизних розрахунків.
Спостереження Хаббла і Леметра дали вченим можливість встановити, що розширення Всесвіту відбувається тільки з точки походження. В процесі проведення одного з своїх досліджень, в рамках яких фахівець намагався визначити, чому дорівнює точна швидкість світла, він виявив, що Галактика рухається швидше, якщо вона знаходиться на більшій відстані. Завдяки відкриттю з’явилася величина постійної Хаббла», що визначає швидкість розширення Всесвіту. Вона знаходиться на рівні 68 кілометрів в секунду на мегапарсек.
Явище представлено лише у вигляді теорії. Висунуто пропозицію, згідно з яким галактики можуть долати швидкість поширення світла, із-за чого спостереження в нашій галактиці обмежені. Згідно теоретичному думку, якщо Галактика подолала цю позначку, вона перетнула «горизонт подій», за яким є невидимою для нас.
Висновки
Незалежно від того, яка швидкість світла у вакуумі, вона завжди буде зменшуватися під впливом певних факторів. Так, наприклад, якщо швидкість світла у вакуумі становить приблизно 300 000 кілометрів на секунду, у воді вона зменшиться приблизно на чверть.
Завдяки найбільшим відкриттям у швидкості пересування світлового потоку з’явилося власне позначення, виникла величезна кількість теорій і припущень. На деякі з них вже дані відповіді, але вивчення цієї галузі фізики все частіше провокує появу більшої кількості питань. Вчені прагнуть дізнатися якомога більше інформації про космосі, відновити картину подій, що дозволили зародитися нашій Галактиці і, зокрема, нашої планети. Тим не менш, враховуючи темпи технологічного і наукового розвитку, цілком можливо, через кілька сотень чи навіть десятків років ми дізнаємося більше інформації про світлі та інших супутніх темах.
