Агаар дахь гэрлийн хурд хэд вэ? Өвөрмөц бөөмс - фотонууд

эпиграф
Багш асууна: Хүүхдүүд ээ, энэ дэлхийн хамгийн хурдан зүйл юу вэ?
Танечка хэлэхдээ: Хамгийн хурдан үг. Би зүгээр л чи эргэж ирэхгүй гэж хэлсэн.
Ванечка хэлэхдээ: Үгүй ээ, гэрэл бол хамгийн хурдан юм.
Шилжүүлэгчийг дарангуут ​​өрөө шууд л гэрэлтэв.
Мөн Вовочка эсэргүүцэж байна: Дэлхий дээрх хамгийн хурдан зүйл бол суулгалт юм.
Би нэг удаа маш их тэвчээргүй байсан тул үг дуугарсангүй
Надад юу ч хэлэх, гэрэл асаах цаг байсангүй.

Манай орчлон ертөнцөд гэрлийн хурд яагаад хамгийн их, хязгаарлагдмал, тогтмол байдгийг та бодож байсан уу? Энэ бол маш сонирхолтой асуулт бөгөөд би хорлон сүйтгэгчийн хувьд хариултын аймшигт нууцыг шууд өгөх болно - яг яагаад гэдгийг хэн ч мэдэхгүй. Гэрлийн хурдыг авдаг, өөрөөр хэлбэл. оюун санааны хувьд хүлээн зөвшөөрөгдсөнТогтмол болон энэхүү постулат дээр, түүнчлэн бүх инерциал тооллын системүүд тэнцүү гэсэн санаан дээр Альберт Эйнштейн өөрийн харьцангуйн тусгай онолыг бүтээсэн нь зуун жилийн турш эрдэмтдийн дургүйцлийг төрүүлж, Эйнштейнд хэлээ дарах боломжийг олгосон юм. бүх хүн төрөлхтөнд тарьсан гахайн хэмжээнүүдийн талаар булшиндаа инээж, ямар ч шийтгэлгүйгээр дэлхий рүү эргэв.

Гэхдээ яагаад энэ нь тийм тогтмол, хамгийн их бөгөөд эцсийнх юм бэ, ямар ч хариулт алга, энэ бол зүгээр л аксиом, өөрөөр хэлбэл. Итгэлээр авсан, ажиглалт, эрүүл саруул ухаанаар баталгаажсан боловч хаанаас ч логик болон математикийн хувьд дүгнэлт хийх боломжгүй мэдэгдэл. Энэ нь тийм ч үнэн биш байх магадлалтай, гэхдээ хэн ч үүнийг ямар ч туршлагаар няцааж чадаагүй байна.

Би энэ асуудлын талаар өөрийн гэсэн бодолтой байгаа, дараа нь илүү ихийг хэлэх болно, гэхдээ одоохондоо энгийн байлгая. хуруугаараа™Би ядаж нэг хэсэгт хариулахыг хичээх болно - гэрлийн хурд нь "тогтмол" гэсэн үг юм.

Үгүй ээ, хэрэв та гэрлийн хурдаар нисч буй пуужингийн гэрлийг асаавал юу болох талаар бодож үзэх туршилтаар би чамайг уйдаахгүй, энэ нь одоо сэдвээс арай өөр юм.

Хэрэв та лавлах ном эсвэл Википедиагаас харвал вакуум дахь гэрлийн хурдыг үндсэн физик тогтмол гэж тодорхойлдог. яг 299,792,458 м/с-тэй тэнцүү байна. Ойролцоогоор 300,000 км/с хурдлах болно, гэхдээ хэрэв яг зөв- секундэд 299,792,458 метр.

Ийм нарийвчлал хаанаас гардаг юм шиг санагдаж байна. Математик эсвэл физикийн аливаа тогтмол, юу ч байсан, тэр ч байтугай Pi, тэр ч байтугай байгалийн логарифмын суурь д, тэр ч байтугай таталцлын тогтмол G, эсвэл Планкийн тогтмол h, үргэлж заримыг агуулна аравтын бутархайн дараах тоо. Пи хэл дээр эдгээр аравтын бутархайн 5 их наяд орчим нь одоогоор мэдэгдэж байгаа (хэдийгээр эхний 39 орон нь ямар нэгэн физик утгатай боловч) өнөөдөр таталцлын тогтмолыг G ~ 6.67384(80)x10 -11, тогтмол Планк гэж тодорхойлдог. h~ 6.62606957(29)x10 -34 .

Вакуум дахь гэрлийн хурд гөлгөр 299,792,458 м/с, нэг сантиметр ч их биш, наносекунд ч бага. Энэ нарийвчлал хаанаас гарсныг мэдмээр байна уу?

Энэ бүхэн эртний Грекчүүдээс ердийнхөөрөө эхэлсэн. Орчин үеийн утгаар шинжлэх ухаан тэдний дунд байгаагүй. Эртний Грекийн философичдыг философич гэж нэрлэдэг байсан, учир нь тэд эхлээд толгойдоо ямар нэгэн новшийг зохион бүтээсэн бөгөөд дараа нь логик дүгнэлт (заримдаа бодит физик туршилт) ашиглан үүнийг батлах эсвэл үгүйсгэхийг оролдсон. Гэсэн хэдий ч бодит амьдрал дээрх физик хэмжилт, үзэгдлийг ашиглах нь тэдний толгойноос шууд гаргаж авсан нэгдүгээр зэрэглэлийн логик дүгнэлттэй харьцуулах боломжгүй "хоёр дахь зэрэглэлийн" нотлох баримт гэж үздэг.

Гэрлийн өөрийн гэсэн хурд байдаг тухай хамгийн түрүүнд бодсон хүн бол гэрэл бол хөдөлгөөн, хөдөлгөөн нь хурдтай байх ёстой гэж философич Эмпидоклес гэж үздэг. Түүнийг Аристотель эсэргүүцэж, гэрэл бол зүгээр л байгальд ямар нэгэн зүйл оршихуй, тэгээд л тэр. Тэгээд юу ч хаашаа ч хөдөлдөггүй. Гэхдээ энэ бол өөр зүйл! Евклид, Птолемей нар ерөнхийдөө гэрэл бидний нүднээс ялгарч, дараа нь объектууд дээр унадаг тул бид тэдгээрийг хардаг гэж үздэг. Товчхондоо эртний Грекчүүд яг л эртний Ромчуудад байлдан дагуулах хүртлээ аль болох тэнэг байсан.

Дундад зууны үед ихэнх эрдэмтэд гэрлийн тархалтын хурд хязгааргүй гэдэгт итгэдэг байсан бөгөөд тэдний дунд Декарт, Кеплер, Ферма нар байсан.

Гэвч Галилео шиг зарим хүмүүс гэрлийг хурдтай, тиймээс хэмжиж болдог гэдэгт итгэдэг байв. Галилеогаас хэдэн километрийн зайд байрлах туслахдаа дэнлүү асааж, гэрэл өгсөн Галилеогийн туршилтыг олон нийтэд мэддэг. Гэрлийг хараад туслах чийдэнгээ асаахад Галилео эдгээр мөчүүдийн хоорондох саатлыг хэмжихийг оролдов. Мэдээжийн хэрэг, тэр амжилтанд хүрээгүй бөгөөд эцэст нь хэрэв гэрэл хурдтай бол энэ нь асар өндөр бөгөөд хүний ​​хүчин чармайлтаар хэмжигдэх боломжгүй, тиймээс хязгааргүй гэж үзэж болно гэж зохиолдоо бичихээс өөр аргагүй болсон.

Гэрлийн хурдыг хэмжсэн анхны баримтжуулсан хэмжилтийг 1676 онд Данийн одон орон судлаач Олаф Рёмер хийсэн. Энэ жил гэхэд нөгөө Галилеогийн дурангаар зэвсэглэсэн одон орон судлаачид Бархасбадийн хиймэл дагуулуудыг идэвхтэй ажиглаж, тэдний эргэлтийн хугацааг хүртэл тооцоолж байв. Эрдэмтэд Бархасбадь гарагтай хамгийн ойр орших сар Ио ойролцоогоор 42 цаг орчим эргэлддэг болохыг тогтоожээ. Гэсэн хэдий ч Ио заримдаа хүлээгдэж байснаас 11 минутын өмнө, заримдаа 11 минутын дараа Бархасбадийн араас гарч ирдгийг Ромер анзаарчээ. Дэлхий Нарыг тойрон эргэлдэж, Бархасбадь руу хамгийн бага зайд ойртож, дэлхий тойрог замын эсрэг талд байх үед 11 минутаар хоцордог, тиймээс Ио нь илүү эрт гарч ирдэг. Бархасбадь.

Тэнэг байдлаар дэлхийн тойрог замын диаметрийг (тэр үед аль хэдийн их бага мэддэг байсан) 22 минутад хуваагаад, Рөмер гэрлийн хурдыг 220,000 км/с хүртэж, жинхэнэ утгыг гуравны нэгээр алдсан байна.

1729 онд Английн одон орон судлаач Жеймс Брэдли ажиглав параллакс(байршлын бага зэрэг хазайлтаар) од Этамин (Гамма Драконис) эффектийг олж мэдэв. гэрлийн гажуудал, өөрөөр хэлбэл Дэлхий нарыг тойрон хөдөлсний улмаас тэнгэрт бидэнд хамгийн ойр байрлах оддын байрлал өөрчлөгдөх.

Брэдлигийн нээсэн гэрлийн аберрацийн нөлөөнөөс үзэхэд гэрэл нь тархалтын хязгаарлагдмал хурдтай бөгөөд Брэдли үүнийг 301,000 км/с гэж тооцоолсон бөгөөд энэ нь аль хэдийн 1% -ийн нарийвчлалтай байна гэж дүгнэж болно. үнэ цэнэ нь өнөөдөр мэдэгдэж байна.

Үүний дараа бусад эрдэмтэд бүх тодруулсан хэмжилтийг хийсэн боловч гэрэл бол долгион бөгөөд долгион нь өөрөө тархаж чадахгүй гэж үздэг байсан тул ямар нэг зүйлийг "сэтгэл хөдөлгөх" хэрэгтэй. гэрэлтэгч эфир" гарч ирснээр Америкийн физикч Альберт Мишельсон олсон нь бүтэлгүйтсэн юм. Тэрээр ямар ч гэрэлтэгч эфир нээгээгүй ч 1879 онд гэрлийн хурдыг 299,910±50 км/с болгон тодруулсан.

Үүний зэрэгцээ Максвелл цахилгаан соронзон онолыг нийтэлсэн бөгөөд энэ нь гэрлийн хурдыг шууд хэмжих төдийгүй цахилгаан, соронзон нэвчилтийн утгыг олж авах боломжтой болсон гэсэн үг юм. 1907 онд гэрлийн хурд 299,788 км/с болсон.

Эцэст нь Эйнштейн вакуум дахь гэрлийн хурд нь тогтмол бөгөөд юунаас ч хамаардаггүй гэж тунхаглав. Эсрэгээр, бусад бүх зүйл - хурдыг нэмэх, зөв ​​лавлах системийг олох, өндөр хурдтай хөдөлж байх үед цаг хугацааны тэлэлт, зайны өөрчлөлтийн нөлөө болон бусад харьцангуй олон нөлөө нь гэрлийн хурдаас хамаардаг (учир нь энэ нь бүх томъёонд багтсан байдаг. тогтмол). Товчхондоо, дэлхий дээрх бүх зүйл харьцангуй бөгөөд гэрлийн хурд нь манай дэлхийн бусад бүх зүйл харьцангуй харьцангуй хэмжигдэхүүн юм. Энд, магадгүй, бид Лоренцад далдуу модыг өгөх ёстой, гэхдээ худалдаачин байж болохгүй, Эйнштейн бол Эйнштейн.

Энэхүү тогтмолын утгыг нарийн тодорхойлох ажил 20-р зууны турш үргэлжилж, арван жил тутам эрдэмтэд улам олон зүйлийг олж илрүүлсэн. аравтын цэгийн дараах тоотолгойд нь тодорхойгүй сэжиг төрж эхлэх хүртэл гэрлийн хурдаар.

Вакуумд секундэд хэдэн метр гэрэл хөдөлдөгийг улам бүр нарийн тодорхойлохын тулд эрдэмтэд бид юуг метрээр хэмждэг вэ гэж гайхаж эхлэв. Эцсийн эцэст, нэг метр бол Парисын ойролцоох музейд хэн нэгний мартсан цагаан алт-иридиум савхны урт юм!

Эхлээд стандарт тоолуур нэвтрүүлэх санаа үнэхээр сайхан санагдсан. 1791 онд францчууд талбай, хөл болон бусад ташуу хонхорхойд өртөхгүйн тулд Парисыг дайран өнгөрч буй меридианы дагуу хойд туйлаас экватор хүртэлх зайны арван саяны нэгийг хэмжихээр шийдсэн. Тэд энэ зайг тухайн үеийн нарийвчлалтайгаар хэмжиж, цагаан алт-иридиум (илүү нарийвчлалтай бол эхлээд гууль, дараа нь цагаан алт, дараа нь цагаан алт-иридиум) хайлшаар саваа цутгаж, Парисын жин хэмжүүрийн танхимд хийжээ. дээж. Бид цааш явах тусам дэлхийн гадаргуу өөрчлөгдөж, тивүүд деформацид орж, голчид шилжиж, арван саяны нэгээр нь мартсан ба савааны уртыг нэг метрээр тоолж эхэлжээ. Парисын "бунхан" -ын болор авс дотор байдаг.

Ийм шүтээн шүтэх нь жинхэнэ эрдэмтэнд тохирохгүй, энэ нь Улаан дөрвөлжин биш (!) бөгөөд 1960 онд тоолуурын тухай ойлголтыг бүрэн тодорхой тодорхойлолт болгон хялбарчлахаар шийдсэн - тоолуур нь шилжилтийн үед ялгарах 1,650,763.73 долгионы урттай яг тэнцүү байна. вакуум дахь Криптон-86 элементийн өдөөгдөөгүй изотопын 2p10 ба 5d5 энергийн түвшний хоорондох электронууд. За, илүү ойлгомжтой байх уу?

Энэ нь 23 жилийн турш үргэлжилсэн бөгөөд вакуум дахь гэрлийн хурдыг улам бүр нарийвчлалтайгаар хэмжиж байтал 1983 он хүртэл хамгийн зөрүүд чимэгүүд ч гэрлийн хурд нь хамгийн зөв бөгөөд хамгийн тохиромжтой тогтмол хэмжигдэхүүн гэдгийг ойлгосон. криптоны изотоп. Тэгээд бүх зүйлийг орвонгоор нь эргүүлэхээр шийдсэн (илүү нарийн, хэрэв та энэ талаар бодож байгаа бол бүх зүйлийг эргүүлэхээр шийдсэн), одоо гэрлийн хурд -тайнь жинхэнэ тогтмол ба метр нь гэрлийн вакуумд (1/299,792,458) секундэд өнгөрөх зай юм.

Гэрлийн хурдны бодит үнэ цэнийг өнөөдрийг хүртэл тодруулсаар байгаа ч хамгийн сонирхолтой нь шинэ туршилт болгондоо эрдэмтэд гэрлийн хурдыг бус харин тоолуурын жинхэнэ уртыг тодруулдаг. Ирэх хэдэн арван жилд гэрлийн хурдыг илүү нарийвчлалтай олох тусам бид тоолуурыг илүү нарийвчлалтай авах болно.

Эсрэгээр нь биш.

За одоо хонь руугаа буцъя. Манай Орчлон ертөнцийн вакуум дахь гэрлийн хурд яагаад хамгийн их, хязгаарлагдмал, тогтмол байдаг вэ? Би үүнийг ингэж ойлгож байна.

Металл болон бараг бүх хатуу биет дэх дууны хурд нь агаар дахь дууны хурдаас хамаагүй өндөр гэдгийг хүн бүр мэддэг. Үүнийг шалгах нь маш амархан бөгөөд чихээ төмөр замд наахад л та ойртож буй галт тэрэгний дууг агаараас хамаагүй эрт сонсох боломжтой болно. Яагаад ийм байна вэ? Дуу нь үндсэндээ адилхан бөгөөд түүний тархалтын хурд нь орчин, энэ орчинг бүрдүүлж буй молекулуудын тохиргоо, нягтрал, болор торны параметрүүдээс хамаардаг нь ойлгомжтой. дуу дамжуулах орчны одоогийн төлөв.

Гэрэлтэгч эфирийн тухай ойлголт аль эрт орхигдсон ч цахилгаан соронзон долгион тархдаг вакуум нь бидэнд хичнээн хоосон мэт санагдаж байсан ч туйлын юу ч биш юм.

Энэ зүйрлэл нь зарим талаараа хол зөрүүтэй гэдгийг би ойлгож байна, гэхдээ энэ нь үнэн хуруугаараа™адилхан! Яг хүртээмжтэй зүйрлэл болгон, ямар ч байдлаар физик хуулиудын нэг багцаас бусад руу шууд шилжихгүйгээр би танаас зөвхөн цахилгаан соронзон (мөн ерөнхийдөө глюон ба таталцлыг оролцуулан) чичиргээний тархалтын хурдыг төсөөлөхийг хүсч байна. ган дахь дууны хурдыг төмөр замд “оёдог” шиг. Эндээс бид бүжиглэнэ.

UPD: Дашрамд хэлэхэд, би "одтой уншигчдыг" "хэцүү вакуумд" гэрлийн хурд тогтмол хэвээр байгаа эсэхийг төсөөлөхийг урьж байна. Жишээлбэл, 10-30 К температурт вакуум нь виртуал тоосонцортой буцлахаа больж, "буцалж" эхэлдэг гэж үздэг. сансрын даавуу хэсэг хэсгээрээ унах, Планкийн хэмжигдэхүүнүүд бүдгэрч, физик утгаа алддаг гэх мэт. Ийм вакуум дахь гэрлийн хурд үүнтэй тэнцүү байх болов уу в, эсвэл энэ нь хэт хурдтай үед Лоренцын коэффициент зэрэг залруулга бүхий "харьцангуй вакуум" хэмээх шинэ онолын эхлэлийг тавих уу? Мэдэхгүй ээ, мэдэхгүй ээ, цаг хугацаа л харуулна...

Гэрлийн хурд гэдэг нь гэрлийн нэгж хугацаанд туулах зай юм. Энэ утга нь гэрэл тархах бодисоос хамаарна.

Вакуум орчинд гэрлийн хурд 299,792,458 м/с байна. Энэ бол хүрч болох хамгийн дээд хурд юм. Тусгай нарийвчлал шаарддаггүй асуудлыг шийдвэрлэхдээ энэ утгыг 300,000,000 м/с-тэй тэнцүү авна. Бүх төрлийн цахилгаан соронзон цацраг нь гэрлийн хурдаар вакуум орчинд тархдаг гэж үздэг: радио долгион, хэт улаан туяа, үзэгдэх гэрэл, хэт ягаан туяа, рентген туяа, гамма цацраг. Энэ нь захидлаар тодорхойлогддог -тай .

Гэрлийн хурдыг хэрхэн тодорхойлсон бэ?

Эрт дээр үед эрдэмтэд гэрлийн хурдыг хязгааргүй гэж үздэг байв. Хожим нь энэ асуудлаар эрдэмтдийн дунд хэлэлцүүлэг эхэлсэн. Кеплер, Декарт, Фермат нар эртний эрдэмтдийн саналтай санал нийлж байв. Галилео, Хук нар хэдийгээр гэрлийн хурд маш өндөр боловч хязгаарлагдмал утгатай хэвээр байна гэж үздэг.

Галилео Галилей

Гэрлийн хурдыг хэмжих гэж оролдсон хүмүүсийн нэг бол Италийн эрдэмтэн Галилео Галилей юм. Туршилтын үеэр тэрээр болон түүний туслах өөр өөр толгод дээр байсан. Галилео дэнлүүнийхээ хаалтыг нээв. Туслах энэ гэрлийг харсан тэр агшинд тэр дэнлүүтэйгээ ижил үйлдэл хийх шаардлагатай болсон. Галилейгаас туслах хүртэл, буцаж ирэхэд гэрэл зарцуулсан хугацаа маш богино байсан тул Галилео гэрлийн хурд маш өндөр гэдгийг ойлгосон бөгөөд гэрэл бараг тархдаг тул ийм богино зайд үүнийг хэмжих боломжгүй юм. тэр даруй. Түүний бичсэн цаг нь зөвхөн хүний ​​хариу үйлдэл үзүүлэх хурдыг л харуулдаг.

Гэрлийн хурдыг анх 1676 онд Данийн одон орон судлаач Олаф Рёмер одон орон судлалын зайг ашиглан тогтоожээ. Бархасбадийн сарны Ио хиртэлтийг дурангаар ажиглахдаа тэрээр Дэлхий Бархасбадь гарагаас холдох тусам дараагийн хиртэлт бүр тооцоолсон цагаасаа хожуу болдог гэдгийг олж мэдсэн. Дэлхий нарны нөгөө тал руу шилжиж, дэлхийн тойрог замын диаметртэй тэнцэх зайд Бархасбадь гарагаас холдох үед хамгийн их саатал 22 цаг байна. Тухайн үед дэлхийн яг диаметр тодорхойгүй байсан ч эрдэмтэн түүний ойролцоо утгыг 22 цагт хувааж, ойролцоогоор 220,000 км/с-ийн утгыг гаргажээ.

Олаф Рөмер

Ромерын олж авсан үр дүн нь эрдэмтдийн дунд үл итгэх байдлыг үүсгэв. Харин 1849 онд Францын физикч Арманд Ипполит Луис Физо гэрлийн хурдыг эргэдэг хаалтны аргаар хэмжжээ. Түүний туршилтанд эх үүсвэрийн гэрэл эргэдэг дугуйны шүдний завсраар дамжиж, толин тусгал руу чиглэв. Түүнээс эргэцүүлээд буцаж ирэв. Дугуйны эргэлтийн хурд нэмэгдэв. Энэ нь тодорхой хэмжээнд хүрэхэд толинд туссан туяа хөдөлж буй шүдээр хойшлогдож, тухайн үед ажиглагч юу ч хараагүй.

Физогийн туршлага

Физо гэрлийн хурдыг дараах байдлаар тооцоолжээ. Гэрэл өөрийн замаар явдаг Л -тэй тэнцэх хугацаанд дугуйнаас толинд t 1 = 2л/c . Дугуйг ½ оролтоор эргүүлэхэд шаардагдах хугацаа t 2 = T / 2N , Хаана Т - дугуй эргэх хугацаа; Н - шүдний тоо. Эргэлтийн хурд v = 1/T . Ажиглагч гэрэл харахгүй байх мөч нь хэзээ тохиолддог t 1 = t 2 . Эндээс бид гэрлийн хурдыг тодорхойлох томъёог олж авна.

c = 4LNv

Энэ томьёог ашиглан тооцоолол хийсний дараа Физо үүнийг тогтоов -тай = 313,000,000 м/с. Энэ үр дүн илүү үнэн зөв байсан.

Арманд Ипполит Луис Физо

1838 онд Францын физикч, одон орон судлаач Доминик Франсуа Жан Араго гэрлийн хурдыг тооцоолохын тулд эргэдэг толины аргыг ашиглахыг санал болгов. Энэ санааг Францын физикч, механикч, одон орон судлаач Жан Бернар Леон Фуко хэрэгжүүлж, 1862 онд гэрлийн хурдны (298,000,000±500,000) м/с утгыг олж авсан.

Доминик Франсуа Жан Араго

1891 онд Америкийн одон орон судлаач Саймон Ньюкомын хийсэн үр дүн нь Фукогийн үр дүнгээс илүү нарийвчлалтай болж хувирав. Түүний тооцооллын үр дүнд -тай = (99,810,000±50,000) м/с.

Эргэдэг найман өнцөгт толь бүхий төхөөрөмж ашигласан Америкийн физикч Альберт Абрахам Мишельсоны хийсэн судалгаагаар гэрлийн хурдыг илүү нарийвчлалтай тодорхойлох боломжтой болсон. Эрдэмтэн 1926 онд хоёр уулын оройг 35.4 км-тэй тэнцэх зайг туулахад гэрэл зарцуулсан цагийг хэмжиж, олж авсан байна. -тай = (299,796,000±4,000) м/с.

Хамгийн нарийвчлалтай хэмжилтийг 1975 онд хийсэн бөгөөд мөн онд Жин хэмжүүрийн ерөнхий бага хурлаас гэрлийн хурдыг 299,792,458 ± 1.2 м/с-тэй тэнцүү гэж үзэхийг зөвлөжээ.

Гэрлийн хурд юунаас хамаардаг вэ?

Вакуум дахь гэрлийн хурд нь жишиг хүрээ эсвэл ажиглагчийн байрлалаас хамаардаггүй. Энэ нь тогтмол хэвээр байгаа бөгөөд 299,792,458 ± 1.2 м/с байна. Гэхдээ янз бүрийн тунгалаг орчинд энэ хурд нь вакуум дахь хурдаасаа бага байх болно. Аливаа тунгалаг орчин нь оптик нягтралтай байдаг. Энэ нь өндөр байх тусам түүний дотор гэрлийн хурд удаан тархдаг. Жишээлбэл, агаар дахь гэрлийн хурд нь усан дахь хурдаасаа их, харин цэвэр оптик шилэнд уснаас бага байдаг.

Хэрэв гэрэл нягтрал багатай орчноос нягт руу шилжих юм бол түүний хурд буурдаг. Хэрэв шилжилт нь илүү нягтралаас бага нягт руу шилжих юм бол хурд нь эсрэгээрээ нэмэгддэг. Энэ нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох шилжилтийн хил дээр гэрлийн туяа яагаад хазайж байгааг тайлбарладаг.

Бидний далд ухамсрын ажил

Бидний заримдаа "би" гэж үздэг бидний ухамсар бол тархины бүхэл бүтэн ажлын өчүүхэн хэсэг юм. Өөрийгөө хүн гэдгээ ухамсарлах нь тархины үйл ажиллагааны зөвхөн өчүүхэн хэсэг юм; Эдгээр нь амьсгалах, зүрхийг хянах, алхах үед булчинг хянах гэх мэт автоматжуулсан урвалууд төдийгүй илүү төвөгтэй: хэв маягийг таних, хүрээлэн буй орчны гурван хэмжээст бодит байдлыг бий болгох явдал юм. Тархи нь үнэн хэрэгтээ урьдчилсан түвшинд ухамсарт юу харуулах, юуг орхихыг сонгодог. Зарим үйлдлүүд автоматаар хийгддэг тул ухамсарт хийж буй ажлын талаар мэдэгддэггүй.

Санамсаргүй байдлаар би саяхан шинэ ном хэвлүүлснээ олж мэдсэн: "Ухамсар нь биеэс гардаг. Бусад ертөнцөөр аялсан туршлага", "Хяналттай мөрөөдөл. Хяналттай бодит байдал." Тэд 2016 онд тодорхой IPL хэвлэлийн газраас гарч ирсэн. Энэ нь бас тохиолддог, зохиолч өөрөө шинэ номууд гарч байгааг мэдэхгүй байна.

Тэд номынхоо нэрийг өөр өөрийнхөөрөө өөрчилж, зохиолчийн шинэ бүтээл болгон гаргасан.Энэ нь ямар төрлийн хэвлэлийн газар болохыг би мэдэхгүй ч номнуудын тоймыг уншсаны дараа бид дүгнэж болно: энэ бол "Вес" хэвлэлийн газраас "Мөрөөдлийн тэнүүчлэгч" гарчигтай гаргасан миний анхны ба хоёр дахь ном юм. 1-р хэсэг. Аялалын эхлэл", "Мөрөөдлийн тэнүүчлэгч. 2-р хэсэг. Шинэ мянган".

Үндсэндээ эдгээр нь ижил номууд юм. Хэрэв та өмнө нь "Мөрөөдлийн аялагч" цувралыг уншиж байсан бол шинэ ном худалдаж авах нь утгагүй болно.

Та яагаад хархыг мөрөөддөг вэ?

Тиймээс, харханд хазуулахыг аль талаас нь хүлээж байгааг олж мэдэхийн тулд зүүдэндээ дүн шинжилгээ хий.

Үүнийг цэгцэлье бодол хэрхэн хүчтэй байж чадах вэ. Бодол санаа нь ерөнхийдөө орчлон ертөнцтэй хэрхэн харьцаж, бидний шууд үйлдэлтэй холбоогүй үйл явдлуудыг үүсгэдэг. Орчлон ертөнцийн ямар хууль тогтоомжууд бидний оюун санааны хүслийг биелүүлэх боломжийг олгодог. Хэрхэн бидний тархи алсаас харах, эсвэл хаа нэгтээ хаа нэгтээ болж буй үйл явдлыг мэдрэх чадвар, бидний мэдэхгүй байгаа юм.

Бидний бие, ялангуяа тархи бол машин юм гэж бодъё. Цогцолбор, тодорхой хэмжээгээр ойлгомжгүй, гэхдээ гаднах дохиог хүлээн авч, дамжуулдаг төхөөрөмж хэвээр байна. Бид орчин үеийн компьютертэй зарим талаараа төстэй гэсэн өөр нэг таамаглал дэвшүүлье. Сүүлийн үед бидний тархийг электрон төхөөрөмжтэй зүйрлэх нь их болсон тул бид энэ уламжлалаас гажихгүй. Тиймээс бидний бодол санаа бол тодорхой үүрэг даалгаврыг гүйцэтгэдэг мөчлөг, функц бүхий нэг төрлийн програм юм. Зарим бодол санаа нь анхны өгөгдөл боловч зарим нь хүч чадалтай байдаг - эдгээр нь ертөнцийн хуулийн дагуу бүтээгдсэн програмууд юм.

Өнгөрсөн нэг сарын хугацаанд би өнгөрсөн амьдралаа өөрчлөхийг оролдсон хэд хэдэн хүнтэй таарсан. Дараа нь хэн нэгэн нь урьд өмнө байгаагүй дурсамжуудын талаар ярилцав.

Ихэнх хүмүүс өнгөрсөн үеийг өөрчлөх боломжгүй гэдэгт итгэдэг өнгөрсөн үеийг хэрхэн өөрчлөх талаар тодорхой тайлбар байдаггүй. Гэхдээ нэг талаараа би батлах, үгүйсгэх аргагүй нууцлаг түүхүүдтэй тулгардаг. Өнгөрсөнд болсон аливаа өөрчлөлт нь эргэн тойрныхоо бүх хүмүүст шинэ түүхийг санахад хүргэдэг. Тиймээс ийм түүх нь зохиолчийн бүтээл биш гэж бид итгэлтэйгээр хэлж чадахгүй. Зөвхөн зарим хүмүүс өөр бэлэгний тухай дурсамжийг хадгалдаг. Заримдаа энэ нь дурсамж ч биш, зөвхөн тухайн үеийн буруугийн мэдрэмж юм; Заримдаа хэзээ ч тохиолдож байгаагүй зарим хором мөчүүдийн толгойд дежа вугийн гялбаа, хуурамч дурсамжууд байдаг ч яагаад ч юм ой санамжинд дурсамж болон хадгалагддаг.

Хэрхэн хэмжих, мөн гэрлийн хурд гэж юу болох тухай сэдэв эрт дээр үеэс эрдэмтдийн сонирхлыг татсаар ирсэн. Энэ бол эрт дээр үеэс шинжлэх ухааны маргааны объект байсаар ирсэн маш сонирхолтой сэдэв юм. Ийм хурд нь хязгаарлагдмал, хүрэх боломжгүй, тогтмол байдаг гэж үздэг. Энэ нь хязгааргүй мэт, хүрэхийн аргагүй бөгөөд тогтмол юм. Үүний зэрэгцээ энэ нь хязгаарлагдмал юм. Энэ нь сонирхолтой физик, математикийн оньсого болж хувирдаг. Энэ асуудлыг шийдэх нэг хувилбар бий. Эцсийн эцэст гэрлийн хурдыг хэмжсэн хэвээр байв.

Эрт дээр үед сэтгэгчид үүнд итгэдэг байсан гэрлийн хурд- энэ бол хязгааргүй хэмжигдэхүүн юм. Энэ үзүүлэлтийн анхны тооцоог 1676 онд өгсөн. Олаф Рөмер. Түүний тооцоогоор гэрлийн хурд ойролцоогоор 220 мянган км/с байжээ. Энэ нь бүхэлдээ үнэн зөв үнэ цэнэ биш байсан ч үнэнтэй ойролцоо байв.

Төгсгөл, гэрлийн хурдыг тооцоолох нь хагас зуун жилийн дараа батлагдсан.

Ирээдүйд эрдэмтэн ФизоГэрлийн туяаг яг тодорхой зайд туулах тэр үеэс эхлэн гэрлийн хурдыг тодорхойлох боломжтой байв.

Тэрээр туршилт хийсэн (зураг харна уу), энэ үеэр гэрлийн туяа S эх үүсвэрээс салж, 3-р толинд тусч, 2-р шүдтэй дискээр тасалдаж, суурийг (8 км) өнгөрөв. Дараа нь 1-р толинд туссан бөгөөд диск рүү буцаж ирэв. Шүдний завсарт туссан гэрэл нь нүдний шилээр 4-р ажиглагдаж байв. Цацрагийн суурийн дундуур өнгөрөх хугацааг дискний эргэлтийн хурдаас хамааруулан тодорхойлсон. Физогийн олж авсан утга нь: c = 313300 км/с.

Аливаа тодорхой орчинд цацрагийн тархалтын хурд нь вакуум дахь энэ хурдаас бага байна. Үүнээс гадна өөр өөр бодисын хувьд энэ үзүүлэлт өөр өөр утгыг авдаг. Хэдэн жилийн дараа Фукодискийг хурдан эргэдэг толин тусгалаар сольсон. Эдгээр эрдэмтдийн дагалдагчид тэдний арга барил, судалгааны загварыг олон удаа ашигласан.

Линз нь оптик хэрэгслийн үндэс юм. Үүнийг хэрхэн тооцдогийг та мэдэх үү? Та манай нийтлэлүүдийн аль нэгийг унших замаар олж мэдэх боломжтой.

Ийм линзээс бүрдсэн оптик харааг хэрхэн яаж тохируулах талаар та мэдээлэл олж авах боломжтой. Манай материалыг уншаарай, танд энэ сэдвээр асуулт байхгүй болно.

Вакуум дахь гэрлийн хурд хэд вэ?

Гэрлийн хурдыг хамгийн зөв хэмжсэн тоо нь цагт 1,079,252,848.8 километр буюу 299,792,458 м/с. Энэ тоо нь вакуум орчинд бий болсон нөхцөлд л хүчинтэй.

Гэхдээ асуудлыг шийдэхийн тулд индикаторыг ихэвчлэн ашигладаг 300,000,000 м/с. Вакуум орчинд гэрлийн хурд нь Планкийн нэгжээр 1. Тиймээс гэрлийн энерги 1 Планкийн уртын 1 нэгжийг Планкийн хугацаанд 1 нэгжээр дамжуулдаг. Хэрэв байгалийн нөхцөлд вакуум үүссэн бол рентген туяа, үзэгдэх спектрийн гэрлийн долгион, таталцлын долгион ийм хурдтайгаар тархаж болно.

Эрдэмтдийн дунд масстай бөөмс нь гэрлийн хурдтай аль болох ойрхон хурдтай байдаг гэсэн тодорхой үзэл бодол байдаг. Гэвч тэд үзүүлэлтээ биелүүлж, давж чадахгүй байна. Хамгийн дээд хурд нь гэрлийн хурдтай ойролцоо байсан нь сансрын туяаг судлах явцад болон хурдасгуур дахь тодорхой бөөмсийг хурдасгах үед бүртгэгдсэн байна.

Аливаа орчин дахь гэрлийн хурд нь энэ орчны хугарлын илтгэгчээс хамаарна.

Өөр өөр давтамжийн хувьд энэ үзүүлэлт өөр байж болно. Хэмжигдэхүүнийг зөв хэмжих нь бусад физик үзүүлэлтүүдийг тооцоолоход чухал ач холбогдолтой. Жишээлбэл, оптик хүрээ, радар, гэрлийн хүрээ болон бусад хэсэгт гэрлийн эсвэл радио дохиог дамжуулах үеийн зайг тодорхойлох.

Орчин үеийн эрдэмтэд гэрлийн хурдыг тодорхойлохын тулд янз бүрийн арга хэрэглэдэг. Зарим шинжээчид одон орны аргууд, түүнчлэн туршилтын технологийг ашиглан хэмжилтийн аргыг ашигладаг. Сайжруулсан Fizeau аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Энэ тохиолдолд араа дугуйг гэрлийн модулятороор сольж, гэрлийн туяаг сулруулж эсвэл тасалдаг. Энд хүлээн авагч нь фотоэлектрик үржүүлэгч эсвэл фотоэлел юм. Гэрлийн эх үүсвэр нь лазер байж болох бөгөөд энэ нь хэмжилтийн алдааг багасгахад тусалдаг. Гэрлийн хурдыг тодорхойлохСуурь дамжих цаг хугацааны дагуу үүнийг шууд болон шууд бус аргаар хийж болох бөгөөд энэ нь үнэн зөв үр дүнд хүрэх боломжийг олгодог.

Гэрлийн хурдыг ямар томъёогоор тооцоолох вэ?

1. Вакуум дахь гэрлийн тархалтын хурд нь үнэмлэхүй утга юм. Физикчид үүнийг "c" үсгээр тэмдэглэдэг. Энэ бол тайлагнах системийн сонголтоос хамаардаггүй, цаг хугацаа, орон зайг бүхэлд нь тодорхойлдог үндсэн бөгөөд тогтмол үнэ цэнэ юм. Эрдэмтэд энэ хурдыг бөөмийн хөдөлгөөний хамгийн дээд хурд гэж үздэг.

   Гэрлийн хурдны томъёовакуумд:

   s = 3 * 10^8 = 299792458 м / с

   энд c нь вакуум дахь гэрлийн хурдны үзүүлэлт юм.

2. Эрдэмтэд үүнийг нотолсон агаар дахь гэрлийн хурдвакуум дахь гэрлийн хурдтай бараг давхцдаг. Үүнийг дараах томъёогоор тооцоолж болно.

Гэрлийн хурд нь вакуум дахь цахилгаан соронзон долгионы тархалтын хурдны үнэмлэхүй утга юм. Физикийн хувьд үүнийг уламжлалт байдлаар латин "c" үсгээр ([tse] гэж дууддаг) тэмдэглэдэг. Вакуум дахь гэрлийн хурд нь инерцийн жишиг хүрээний (IFR) сонголтоос хамаардаггүй үндсэн тогтмол үзүүлэлт юм. Энэ нь зөвхөн бие даасан биеийг төдийгүй орон зай-цаг хугацааны шинж чанарыг тодорхойлдог үндсэн физик тогтмолуудыг хэлдэг. Орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу вакуум дахь гэрлийн хурд нь бөөмийн хөдөлгөөн ба харилцан үйлчлэлийн тархалтын хамгийн дээд хурд юм. Энэ утга нь үнэмлэхүй байх нь бас чухал юм. Энэ бол SRT-ийн постулатуудын нэг юм.

Вакуумд (хоосон)

1977 онд 1960 оны стандарт тоолуур дээр үндэслэн тооцоолсон 299,792,458 ± 1.2 м/с-тэй тэнцэх гэрлийн ойролцоо хурдыг тооцоолох боломжтой болсон. Одоогийн байдлаар вакуум дахь гэрлийн хурд нь үндсэн физик тогтмол хэмжигдэхүүн гэж үздэг бөгөөд тодорхойлолтоор яг 299,792,458 м/с буюу ойролцоогоор 1,079,252,848.8 км/цагтай тэнцэнэ. 1983 оноос хойш вакуум орчинд гэрлийн 1/299,792,458 секундтэй тэнцэх хугацаанд явах зайг стандарт хэмжигчээр авч үзсэнтэй холбоотой юм. Гэрлийн хурдыг c үсгээр илэрхийлдэг.

SRT-ийн үндэс болсон Мишельсоны туршилт нь вакуум дахь гэрлийн хурд нь гэрлийн эх үүсвэрийн хурд эсвэл ажиглагчийн хурдаас хамаардаггүйг харуулсан. Байгальд дараахь зүйлүүд гэрлийн хурдаар тархдаг.

бодит харагдах гэрэл

бусад төрлийн цахилгаан соронзон цацраг (радио долгион, рентген гэх мэт)

Харьцангуйн тусгай онолоос үзэхэд тайван масстай бөөмсийг гэрлийн хурд хүртэл хурдасгах боломжгүй, учир нь энэ үйл явдал учир шалтгааны үндсэн зарчмыг зөрчих болно. Өөрөөр хэлбэл, дохио нь гэрлийн хурдаас хэтэрсэн эсвэл ийм хурдтай массын хөдөлгөөнөөс давсан байхыг үгүйсгэдэг. Гэсэн хэдий ч онол нь хэт гэрлийн хурдаар бөөмсийн орон зай-цаг хугацааны хөдөлгөөнийг үгүйсгэхгүй. Хэт гэрлийн хурдаар хөдөлж буй таамагласан хэсгүүдийг тахион гэж нэрлэдэг. Математикийн хувьд тахионууд нь Лоренцын хувиргалтанд амархан багтдаг - тэдгээр нь төсөөллийн масстай бөөмс юм. Эдгээр бөөмсийн хурд өндөр байх тусам зөөвөрлөх энерги бага байх ба эсрэгээр хурд нь гэрлийн хурдтай ойртох тусам тэдний энерги ихсэх болно - ердийн бөөмсийн энергитэй адил тахионуудын энерги нь хязгааргүй байх хандлагатай байдаг. тэд гэрлийн хурд руу ойртдог. Энэ бол бөөмийг гэрлийн хурд хүртэл хурдасгах боломжийг олгодоггүй Лоренцын хувирлын хамгийн тод үр дагавар юм - бөөмсөд хязгааргүй их энерги өгөх нь ердөө л боломжгүй юм. Нэгдүгээрт, тахионууд нь зөвхөн нэг төрлийн бөөмс биш харин бөөмсийн ангилал бөгөөд хоёрдугаарт, ямар ч физик харилцан үйлчлэл нь гэрлийн хурдаас илүү хурдан тархаж чадахгүй гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Үүнээс үзэхэд тахионууд нь учир шалтгааны зарчмыг зөрчдөггүй - тэд энгийн бөөмстэй ямар ч байдлаар харьцдаггүй бөгөөд тэдгээрийн хоорондох хурдны ялгаа нь гэрлийн хурдтай тэнцүү биш юм.

Гэрлээс удаан хөдөлдөг энгийн бөөмсийг тардион гэж нэрлэдэг. Тардионууд гэрлийн хурдад хүрч чадахгүй, гэхдээ зөвхөн дур зоргоороо ойртдог, учир нь энэ тохиолдолд тэдний энерги хязгааргүй том болдог. Бүх тардионууд нь үргэлж гэрлийн хурдаар хөдөлдөг массгүй фотон, гравитонуудаас ялгаатай нь тайван масстай байдаг.

Планкийн нэгжид вакуум дахь гэрлийн хурд 1 байна, өөрөөр хэлбэл, гэрэл нь Планкийн нэг нэгжид 1 нэгжийн уртыг туулдаг.

Ил тод орчинд

Ил тод орчин дахь гэрлийн хурд нь вакуумаас өөр орчинд гэрэл тархах хурд юм. Тархалттай орчинд фазын болон бүлгийн хурдыг ялгадаг.

Фазын хурд нь орчин дахь монохромат гэрлийн давтамж ба долгионы урттай холбоотой (λ=c/ν). Энэ хурд нь ихэвчлэн (гэхдээ заавал биш) c-ээс бага байдаг. Вакуум дахь гэрлийн фазын хурдыг орчин дахь гэрлийн хурдтай харьцуулсан харьцааг орчны хугарлын илтгэгч гэж нэрлэдэг. Тэнцвэрт байгаа орчин дахь гэрлийн бүлгийн хурд үргэлж c-ээс бага байдаг. Гэсэн хэдий ч тэнцвэргүй орчинд энэ нь c-ээс хэтэрч болно. Гэхдээ энэ тохиолдолд импульсийн урд ирмэг нь вакуум дахь гэрлийн хурдаас хэтрэхгүй хурдтай хөдөлдөг.

Арманд Ипполит Луис Физо гэрлийн туяатай харьцуулахад орчны хөдөлгөөн нь энэ орчинд гэрлийн тархалтын хурдад нөлөөлөх чадвартай болохыг туршилтаар нотолсон.

Гэрлийн хамгийн дээд хурдны тухай постулатыг үгүйсгэх

Сүүлийн жилүүдэд квантын телепортацын үед харилцан үйлчлэл нь гэрлийн хурдаас илүү хурдан тархдаг гэсэн мэдээлэл олонтаа гарах болсон. Жишээлбэл, 2008 оны 8-р сарын 15-нд Женевийн их сургуулийн доктор Николас Гисиний судалгааны баг сансар огторгуйд 18 км зайд тусгаарлагдсан фотонуудын төлөв байдлыг судлахдаа "Бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэл ойролцоогоор зуун мянган удаа хурдтай явагддаг" гэж нотолсон байна. Светагийн хурдаас илүү". Өмнө нь Хартманы парадокс гэж нэрлэгддэг туннелийн эффект бүхий хэт гэрэлтэх хурдыг мөн авч үзсэн.

Эдгээр болон үүнтэй төстэй үр дүнгийн ач холбогдлын шинжлэх ухааны дүн шинжилгээ нь тэдгээрийг ямар ч дохио эсвэл бодисын хөдөлгөөнийг хэт гэрэлтсэн дамжуулахад үндсэндээ ашиглах боломжгүй болохыг харуулж байна.

Гэрлийн хурдыг хэмжих түүх

Эртний эрдэмтэд гэрлийн хурдыг хязгааргүй гэж үздэг байсан. Орчин үед энэ асуудал маргааны сэдэв болсон. Галилео, Хук нар энэ нь маш том боловч хязгаарлагдмал гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн бол Кеплер, Декарт, Фермат нар гэрлийн хурдны хязгааргүй байдлыг хамгаалсаар ирсэн.

Гэрлийн хурдны анхны тооцоог Олаф Рёмер (1676) өгсөн. Дэлхий болон Бархасбадь нар нарны эсрэг талд байх үед Бархасбадийн дагуул Ио хиртэлт тооцоололтой харьцуулахад 22 минутаар хойшлогддогийг тэрээр анзаарчээ. Үүнээс тэрээр гэрлийн хурдны 220,000 км/сек-ийн утгыг олж авсан нь буруу, гэхдээ үнэнтэй ойролцоо байна. Хагас зуун жилийн дараа аберраци илэрсэн нь гэрлийн хурдны хязгаарлагдмал байдлыг баталгаажуулж, түүний үнэлгээг боловсронгуй болгох боломжийг олгосон.