Sa është shpejtësia e dritës në ajër? Grimca të veçanta - fotone

epigrafi
Mësuesja pyet: Fëmijë, cila është gjëja më e shpejtë në botë?
Tanechka thotë: Fjala më e shpejtë. Unë vetëm thashë, nuk do të ktheheni.
Vanechka thotë: Jo, drita është më e shpejta.
Sapo shtypa çelësin, dhoma u bë menjëherë e lehtë.
Dhe Vovochka kundërshton: Gjëja më e shpejtë në botë është diarreja.
Një herë isha aq i paduruar sa nuk thashë asnjë fjalë
Nuk pata kohë të them asgjë ose të ndez dritën.

A keni menduar ndonjëherë pse shpejtësia e dritës është maksimale, e fundme dhe konstante në Universin tonë? Kjo është një pyetje shumë interesante, dhe menjëherë, si një spoiler, do të jap sekretin e tmerrshëm të përgjigjes së saj - askush nuk e di saktësisht pse. Merret shpejtësia e dritës, d.m.th. pranuar mendërisht për një konstante, dhe mbi këtë postulat, si dhe mbi idenë se të gjitha kornizat inerciale të referencës janë të barabarta, Albert Ajnshtajni ndërtoi teorinë e tij speciale të relativitetit, e cila ka zemëruar shkencëtarët për njëqind vjet, duke e lejuar Ajnshtajnin të ngulte gjuhën e tij. jashtë botës pa u ndëshkuar dhe buzëqeshje në varrin e tij për përmasat e derrit që ai mbolli mbi të gjithë njerëzimin.

Po pse, në fakt, është kaq konstante, kaq maksimale dhe kaq përfundimtare, nuk ka përgjigje, kjo është vetëm një aksiomë, d.m.th. një deklaratë e marrë mbi besimin, e konfirmuar nga vëzhgimet dhe arsyeja e shëndoshë, por jo logjikisht apo matematikisht e deduktueshme nga askund. Dhe ka shumë të ngjarë që nuk është aq e vërtetë, por askush nuk ka qenë ende në gjendje ta përgënjeshtrojë atë me ndonjë përvojë.

Unë kam mendimet e mia për këtë çështje, më shumë për to më vonë, por tani për tani, le ta mbajmë të thjeshtë, në gishtat tuaj™ Do të përpiqem t'i përgjigjem të paktën një pjese - çfarë do të thotë shpejtësia e dritës "konstante".

Jo, nuk do t'ju mërzit me eksperimente mendimi se çfarë do të ndodhte nëse ndizni fenerët në një raketë që fluturon me shpejtësinë e dritës, etj., kjo është pak jashtë teme tani.

Nëse shikoni në një libër referimi ose Wikipedia, shpejtësia e dritës në vakum përcaktohet si një konstante themelore fizike që pikërisht e barabartë me 299,792,458 m/s. Epo, domethënë, përafërsisht, do të jetë rreth 300,000 km/s, por nëse saktësisht e drejtë- 299.792.458 metra në sekondë.

Do të duket, nga vjen një saktësi e tillë? Çdo konstante matematikore ose fizike, çfarëdo qoftë, edhe Pi, madje edhe baza e logaritmit natyror e, edhe konstanta gravitacionale G, ose konstanta e Plankut h, gjithmonë përmbajnë disa numrat pas presjes dhjetore. Në Pi, rreth 5 trilion nga këto vende dhjetore janë aktualisht të njohura (megjithëse vetëm 39 shifrat e para kanë ndonjë kuptim fizik), konstanta gravitacionale përkufizohet sot si G ~ 6,67384(80)x10 -11, dhe konstantja Plank h~ 6,62606957(29)x10 -34 .

Shpejtësia e dritës në vakum është e lëmuar 299,792,458 m/s, as një centimetër më shumë, as një nanosekondë më pak. Dëshironi të dini se nga vjen kjo saktësi?

Gjithçka filloi si zakonisht me grekët e lashtë. Shkenca, si e tillë, në kuptimin modern të fjalës, nuk ekzistonte mes tyre. Filozofët e Greqisë së lashtë quheshin filozofë, sepse ata fillimisht shpikën disa katrahura në kokën e tyre, dhe më pas, duke përdorur përfundime logjike (dhe ndonjëherë eksperimente të vërteta fizike), ata u përpoqën ta vërtetonin ose kundërshtonin atë. Megjithatë, përdorimi i matjeve dhe fenomeneve fizike të jetës reale u konsiderua prej tyre si prova "të klasit të dytë", të cilat nuk mund të krahasohen me përfundimet logjike të klasit të parë të marra drejtpërdrejt nga koka.

Personi i parë që mendoi për ekzistencën e shpejtësisë së vetë dritës konsiderohet të jetë filozofi Empidokli, i cili deklaroi se drita është lëvizje dhe lëvizja duhet të ketë shpejtësi. Ai u kundërshtua nga Aristoteli, i cili argumentoi se drita është thjesht prania e diçkaje në natyrë, dhe kjo është e gjitha. Dhe asgjë nuk lëviz askund. Por kjo është diçka tjetër! Euklidi dhe Ptolemeu përgjithësisht besonin se drita lëshohet nga sytë tanë, dhe më pas bie mbi objekte, dhe për këtë arsye ne i shohim ato. Me pak fjalë, grekët e lashtë ishin aq budallenj sa mundeshin derisa u pushtuan nga të njëjtët romakë të lashtë.

Në mesjetë, shumica e shkencëtarëve vazhduan të besonin se shpejtësia e përhapjes së dritës ishte e pafundme, midis tyre ishin, të themi, Dekarti, Kepleri dhe Fermat.

Por disa, si Galileo, besonin se drita kishte shpejtësi dhe për këtë arsye mund të matej. Eksperimenti i Galileos, i cili ndezi një llambë dhe i dha dritë një asistenti të vendosur disa kilometra larg Galileos, është i njohur gjerësisht. Pasi pa dritën, asistenti ndezi llambën e tij dhe Galileo u përpoq të masë vonesën midis këtyre momenteve. Natyrisht, ai nuk ia doli dhe në fund u detyrua të shkruante në shkrimet e tij se nëse drita ka një shpejtësi, atëherë ajo është jashtëzakonisht e lartë dhe nuk mund të matet me përpjekjet njerëzore, dhe për këtë arsye mund të konsiderohet e pafund.

Matja e parë e dokumentuar e shpejtësisë së dritës i atribuohet astronomit danez Olaf Roemer në 1676. Deri në këtë vit, astronomët, të armatosur me teleskopët e të njëjtit Galileo, po vëzhgonin në mënyrë aktive satelitët e Jupiterit dhe madje llogaritën periudhat e rrotullimit të tyre. Shkencëtarët kanë përcaktuar se hëna më e afërt me Jupiterin, Io, ka një periudhë rrotullimi prej afërsisht 42 orësh. Megjithatë, Roemer vuri re se ndonjëherë Io shfaqet nga pas Jupiterit 11 minuta më herët se sa pritej, dhe ndonjëherë 11 minuta më vonë. Siç doli, Io shfaqet më herët në ato periudha kur Toka, duke u rrotulluar rreth Diellit, i afrohet Jupiterit në një distancë minimale dhe mbetet prapa me 11 minuta kur Toka është në vendin e kundërt të orbitës, dhe për këtë arsye është më larg nga Jupiteri.

Duke ndarë marrëzi diametrin e orbitës së tokës (dhe ishte tashmë pak a shumë i njohur në ato ditë) me 22 minuta, Roemer mori shpejtësinë e dritës 220,000 km/s, duke humbur vlerën e vërtetë me rreth një të tretën.

Në 1729, astronomi anglez James Bradley, duke vëzhguar paralaksë(nga një devijim i lehtë në vendndodhje) ylli Etamin (Gamma Draconis) zbuloi efektin devijimet e dritës, d.m.th. një ndryshim në pozicionin e yjeve më afër nesh në qiell për shkak të lëvizjes së Tokës rreth Diellit.

Nga efekti i devijimit të dritës, i zbuluar nga Bradley, mund të konkludohet gjithashtu se drita ka një shpejtësi të kufizuar përhapjeje, të cilën Bradley e kapi, duke e llogaritur atë të jetë afërsisht 301,000 km/s, që tashmë është brenda një saktësie prej 1% të vlera e njohur sot.

Kjo u pasua nga të gjitha matjet sqaruese nga shkencëtarë të tjerë, por meqenëse besohej se drita është një valë dhe një valë nuk mund të përhapet më vete, diçka duhet të "ngacmohet", ideja e ekzistencës së një " u ngrit eteri ndriçues”, zbulimi i të cilit dështoi mjerisht nga fizikani amerikan Albert Michelson. Ai nuk zbuloi asnjë eter ndriçues, por në 1879 ai sqaroi shpejtësinë e dritës në 299,910±50 km/s.

Në të njëjtën kohë, Maxwell publikoi teorinë e tij të elektromagnetizmit, që do të thotë se shpejtësia e dritës u bë e mundur jo vetëm të matet drejtpërdrejt, por edhe të rrjedhë nga vlerat e përshkueshmërisë elektrike dhe magnetike, gjë që u bë duke sqaruar vlerën e shpejtësia e dritës në 299,788 km/s në 1907.

Më në fund, Ajnshtajni deklaroi se shpejtësia e dritës në vakum është një konstante dhe nuk varet fare nga asgjë. Përkundrazi, gjithçka tjetër - shtimi i shpejtësive dhe gjetja e sistemeve të sakta të referencës, efektet e zgjerimit të kohës dhe ndryshimet në distanca kur lëvizni me shpejtësi të lartë dhe shumë efekte të tjera relativiste varen nga shpejtësia e dritës (sepse ajo përfshihet në të gjitha formulat si një konstante). Me pak fjalë, gjithçka në botë është relative, dhe shpejtësia e dritës është sasia në lidhje me të cilën të gjitha gjërat e tjera në botën tonë janë relative. Këtu, ndoshta, duhet t'i japim pëllëmbën Lorencit, por le të mos tregohemi, Ajnshtajni është Ajnshtajni.

Përcaktimi i saktë i vlerës së kësaj konstante vazhdoi gjatë gjithë shekullit të 20-të, me çdo dekadë shkencëtarët gjetën gjithnjë e më shumë numrat pas presjes dhjetore me shpejtësinë e dritës, derisa në kokat e tyre filluan të lindin dyshime të paqarta.

Duke përcaktuar gjithnjë e më saktë se sa metra udhëton drita në një vakum në sekondë, shkencëtarët filluan të pyesin veten se çfarë është ajo që po matim në metra? Në fund të fundit, në fund, një metër është vetëm gjatësia e një shkopi platini-iridiumi që dikush e ka harruar në ndonjë muze afër Parisit!

Dhe në fillim ideja për të futur një matës standard dukej e mrekullueshme. Për të mos vuajtur me oborre, këmbë dhe të tjera të zhdrejtë, francezët në 1791 vendosën të merrnin si masë standarde të gjatësisë një të dhjetë milionë të distancës nga Poli i Veriut në ekuator përgjatë meridianit që kalonte përmes Parisit. Ata matën këtë distancë me saktësinë e disponueshme në atë kohë, hodhën një shkop nga një aliazh platin-iridium (më saktë, së pari bronzi, më pas platini dhe më pas platini-iridium) dhe e vendosën në këtë dhomë të peshave dhe matjeve të Parisit si një mostër. Sa më tej shkojmë, aq më shumë bëhet e qartë se sipërfaqja e tokës po ndryshon, kontinentet po deformohen, meridianët po zhvendosen dhe me një të dhjetëmiliontë pjesë e kanë harruar dhe kanë filluar të numërojnë si një metër gjatësinë e shkopit. që shtrihet në arkivolin e kristaltë të "mauzoleumit" parizian.

Një idhujtari e tillë nuk i përshtatet një shkencëtari të vërtetë, ky nuk është Sheshi i Kuq (!), dhe në vitin 1960 u vendos të thjeshtohej koncepti i njehsorit në një përkufizim krejtësisht të qartë - metri është saktësisht i barabartë me 1,650,763.73 gjatësi vale të emetuara nga tranzicioni i elektronet ndërmjet niveleve të energjisë 2p10 dhe 5d5 të izotopit të pangacmuar të elementit Krypton-86 në vakum. Epo, sa më e qartë?

Kjo vazhdoi për 23 vjet, ndërsa shpejtësia e dritës në vakum matej me saktësi në rritje, derisa në vitin 1983, më në fund, edhe retrogradët më kokëfortë kuptuan se shpejtësia e dritës është konstanta më e saktë dhe ideale, dhe jo një lloj. të izotopit të kriptonit. Dhe u vendos që të kthehej gjithçka përmbys (më saktë, nëse mendoni për këtë, u vendos që të kthehej gjithçka përmbys), tani shpejtësia e dritës Meështë një konstante e vërtetë, dhe një metër është distanca që përshkon drita në vakum në (1/299,792,458) sekonda.

Vlera reale e shpejtësisë së dritës vazhdon të sqarohet edhe sot, por ajo që është interesante është se me çdo eksperiment të ri, shkencëtarët nuk sqarojnë shpejtësinë e dritës, por gjatësinë e vërtetë të metrit. Dhe sa më saktë të gjendet shpejtësia e dritës në dekadat e ardhshme, aq më i saktë do të jetë matësi që do të marrim përfundimisht.

Dhe jo anasjelltas.

Epo, tani le të kthehemi te delet tona. Pse shpejtësia e dritës në vakumin e Universit tonë është maksimale, e fundme dhe konstante? Kështu e kuptoj unë.

Të gjithë e dinë se shpejtësia e zërit në metal, dhe pothuajse në çdo trup të ngurtë, është shumë më e lartë se shpejtësia e zërit në ajër. Kjo është shumë e lehtë për t'u kontrolluar, thjesht vendoseni veshin në hekurudhë dhe do të jeni në gjendje të dëgjoni tingujt e një treni që po afrohet shumë më herët sesa përmes ajrit. Pse eshte ajo? Është e qartë se tingulli është në thelb i njëjtë dhe shpejtësia e përhapjes së tij varet nga mediumi, nga konfigurimi i molekulave nga të cilat përbëhet ky medium, nga dendësia e tij, nga parametrat e rrjetës së tij kristalore - me pak fjalë, nga gjendjen aktuale të mediumit përmes të cilit tingulli transmetohet.

Dhe megjithëse ideja e eterit ndriçues është braktisur prej kohësh, vakuumi përmes të cilit përhapen valët elektromagnetike nuk është absolutisht asgjë absolute, pavarësisht sa bosh mund të na duket.

E kuptoj që analogjia është disi e largët, por kjo është e vërtetë në gishtat tuaj™ njëjtë! Pikërisht si një analogji e arritshme dhe në asnjë mënyrë si një kalim i drejtpërdrejtë nga një grup ligjesh fizike te të tjerat, ju kërkoj vetëm të imagjinoni se shpejtësia e përhapjes së dridhjeve elektromagnetike (dhe në përgjithësi, të çdo, përfshirë gluon dhe gravitacion) ashtu si shpejtësia e zërit në çelik është "qepur në" hekurudhë. Nga këtu ne kërcejmë.

UPD: Meqë ra fjala, i ftoj "lexuesit me yll" të imagjinojnë nëse shpejtësia e dritës mbetet konstante në një "vakum të vështirë". Për shembull, besohet se në energji të rendit të temperaturës 10-30 K, vakuumi thjesht ndalon të ziejë me grimcat virtuale dhe fillon të "ziejë", d.m.th. pëlhura e hapësirës bie copë-copë, sasitë e Planck-ut turbullohen dhe humbasin kuptimin e tyre fizik, etj. A do të ishte ende e barabartë shpejtësia e dritës në një vakum të tillë c, apo do të shënojë kjo fillimin e një teorie të re të "vakumit relativist" me korrigjime si koeficientët e Lorencit me shpejtësi ekstreme? Nuk e di, nuk e di, koha do ta tregojë...

Shpejtësia e dritës është distanca që përshkon drita për njësi të kohës. Kjo vlerë varet nga substanca në të cilën përhapet drita.

Në vakum, shpejtësia e dritës është 299,792,458 m/s. Kjo është shpejtësia më e lartë që mund të arrihet. Gjatë zgjidhjes së problemeve që nuk kërkojnë saktësi të veçantë, kjo vlerë merret e barabartë me 300,000,000 m/s. Supozohet se të gjitha llojet e rrezatimit elektromagnetik përhapen në një vakum me shpejtësinë e dritës: valët e radios, rrezatimi infra të kuqe, drita e dukshme, rrezatimi ultravjollcë, rrezet x, rrezatimi gama. Përcaktohet me një letër Me .

Si u përcaktua shpejtësia e dritës?

Në kohët e lashta, shkencëtarët besonin se shpejtësia e dritës ishte e pafundme. Më vonë, diskutimet për këtë çështje filluan midis shkencëtarëve. Kepler, Descartes dhe Fermat u pajtuan me mendimin e shkencëtarëve të lashtë. Dhe Galileo dhe Hooke besonin se, megjithëse shpejtësia e dritës është shumë e lartë, ajo ende ka një vlerë të kufizuar.

Galileo Galilei

Një nga të parët që u përpoq të matte shpejtësinë e dritës ishte shkencëtari italian Galileo Galilei. Gjatë eksperimentit, ai dhe ndihmësi i tij ishin në kodra të ndryshme. Galileo hapi grilat në fenerin e tij. Në momentin kur asistenti pa këtë dritë, ai duhej të bënte të njëjtat veprime me fenerin e tij. Koha që iu desh që drita të udhëtonte nga Galileo te asistenti dhe mbrapa doli të ishte aq e shkurtër sa Galileo kuptoi se shpejtësia e dritës ishte shumë e lartë dhe është e pamundur ta matësh atë në një distancë kaq të shkurtër, pasi drita udhëton pothuajse në çast. Dhe koha që ai regjistroi tregon vetëm shpejtësinë e reagimit të një personi.

Shpejtësia e dritës u përcaktua për herë të parë në 1676 nga astronomi danez Olaf Roemer duke përdorur distancat astronomike. Duke përdorur një teleskop për të vëzhguar eklipsin e hënës së Jupiterit Io, ai zbuloi se ndërsa Toka largohet nga Jupiteri, çdo eklips pasues ndodh më vonë se sa është llogaritur. Vonesa maksimale, kur Toka lëviz në anën tjetër të Diellit dhe largohet nga Jupiteri në një distancë të barabartë me diametrin e orbitës së Tokës, është 22 orë. Megjithëse diametri i saktë i Tokës nuk dihej në atë kohë, shkencëtari e ndau vlerën e saj të përafërt me 22 orë dhe mori një vlerë prej rreth 220,000 km/s.

Olaf Roemer

Rezultati i marrë nga Roemer shkaktoi mosbesim midis shkencëtarëve. Por në 1849, fizikani francez Armand Hippolyte Louis Fizeau mati shpejtësinë e dritës duke përdorur metodën e grilave rrotulluese. Në eksperimentin e tij, drita nga një burim kaloi midis dhëmbëve të një rrote rrotulluese dhe u drejtua në një pasqyrë. I reflektuar prej tij, ai u kthye prapa. Shpejtësia e rrotullimit të timonit u rrit. Kur arriti një vlerë të caktuar, rrezja e reflektuar nga pasqyra u vonua nga një dhëmb që lëvizte dhe vëzhguesi nuk pa asgjë në atë moment.

Përvoja e Fizeau

Fizeau llogariti shpejtësinë e dritës si më poshtë. Drita shkon në rrugën e saj L nga rrota në pasqyrë në një kohë të barabartë me t 1 = 2L/c . Koha që duhet që rrota të rrotullohet ½ e çarë është t 2 = T/2N , Ku T - periudha e rrotullimit të rrotave, N - numri i dhëmbëve. Frekuenca e rrotullimit v = 1/T . Momenti kur vëzhguesi nuk e sheh dritën ndodh kur t 1 = t 2 . Nga këtu marrim formulën për përcaktimin e shpejtësisë së dritës:

c = 4LNv

Pasi kreu llogaritjet duke përdorur këtë formulë, Fizeau përcaktoi atë Me = 313,000,000 m/s. Ky rezultat ishte shumë më i saktë.

Armand Hippolyte Louis Fizeau

Në 1838, fizikani dhe astronomi francez Dominique François Jean Arago propozoi përdorimin e metodës së pasqyrës rrotulluese për të llogaritur shpejtësinë e dritës. Kjo ide u zbatua nga fizikani, mekaniku dhe astronomi francez Jean Bernard Leon Foucault, i cili në vitin 1862 mori vlerën e shpejtësisë së dritës (298,000,000±500,000) m/s.

Dominique Francois Jean Arago

Në 1891, rezultati i astronomit amerikan Simon Newcomb doli të ishte një rend i madhësisë më i saktë se rezultati i Foucault. Si rezultat i llogaritjeve të tij Me = (99,810,000±50,000) m/s.

Hulumtimi i fizikanit amerikan Albert Abraham Michelson, i cili përdori një strukturë me një pasqyrë tetëkëndore rrotulluese, bëri të mundur përcaktimin edhe më të saktë të shpejtësisë së dritës. Në vitin 1926, shkencëtari mati kohën që i duhej dritës për të përshkuar distancën midis majave të dy maleve, e barabartë me 35.4 km, dhe mori Me = (299,796,000±4,000) m/s.

Matja më e saktë u krye në vitin 1975. Në të njëjtin vit, Konferenca e Përgjithshme për Peshat dhe Masat rekomandoi që shpejtësia e dritës të konsiderohej e barabartë me 299,792,458 ± 1,2 m/s.

Nga se varet shpejtësia e dritës?

Shpejtësia e dritës në një vakum nuk varet nga korniza e referencës ose nga pozicioni i vëzhguesit. Ajo mbetet konstante, e barabartë me 299,792,458 ± 1,2 m/s. Por në media të ndryshme transparente kjo shpejtësi do të jetë më e ulët se shpejtësia e saj në vakum. Çdo medium transparent ka një densitet optik. Dhe sa më i lartë të jetë, aq më e ngadaltë përhapet shpejtësia e dritës në të. Për shembull, shpejtësia e dritës në ajër është më e lartë se shpejtësia e saj në ujë, dhe në xhamin e pastër optik është më e ulët se në ujë.

Nëse drita lëviz nga një mjedis më pak i dendur në një mjedis më të dendur, shpejtësia e saj zvogëlohet. Dhe nëse kalimi ndodh nga një medium më i dendur në një më pak të dendur, atëherë shpejtësia, përkundrazi, rritet. Kjo shpjegon pse rrezja e dritës devijohet në kufirin e tranzicionit midis dy mediave.

Puna e nënndërgjegjeshëm tonë

Vetëdija jonë, të cilën ndonjëherë e konsiderojmë "Unë", është vetëm një pjesë e vogël e punës së trurit në tërësi. Ndërgjegjësimi për veten si person është vetëm një pjesë e vogël e punës së trurit, shumica e proceseve të tjera që ndodhin në kokë përpunohen pa përfshirjen e vetëdijes. Këto nuk janë vetëm reagime të automatizuara si frymëmarrja, kontrolli i zemrës dhe muskujve gjatë ecjes, por edhe më komplekse: njohja e modelit, formimi i një realiteti rrethues tredimensional. Truri, në fakt, në një nivel paraprak zgjedh çfarë t'i tregojë ndërgjegjes dhe çfarë të heqë. Disa veprime kryhen aq automatikisht saqë vetëdija nuk njoftohet për punën që po kryhet.

Krejt rastësisht, kohët e fundit kuptova se kam botuar libra të rinj: “Daljet e ndërgjegjshme nga trupi. Përvoja e udhëtimit në botë të tjera" dhe "Ëndrrat e kontrolluara. Realiteti i kontrolluar”. Ata dolën nga një shtëpi botuese e caktuar IPL në vitin 2016. Rezulton se ndodh edhe kjo, vetë autori nuk e di që ka libra të rinj që dalin.

Ata e riemëruan librin në mënyrën e tyre dhe e nxorën si produkt të ri nga autori. Nuk e di se çfarë shtëpie botuese është kjo, por pasi lexojmë recensionet e librave, mund të konkludojmë: ky është libri im i parë dhe i dytë i botuar nga shtëpia botuese Ves me titujt: “Endacak i ëndrrave. Pjesa 1. Fillimi i udhëtimit" dhe "Endacak i ëndrrave. Pjesa 2. Mijëvjeçari i Ri.”

Në thelb, këto janë të njëjtat libra. Nëse keni lexuar më parë serinë Dream Traveler, atëherë nuk ka kuptim të blini libra të rinj.

Pse ëndërroni për minjtë?

Pra, për të zbuluar se nga cila anë të presësh një pickim miu, analizo ëndrrën tënde.

Le ta zgjidhim si mund të ketë fuqi një mendim. Mënyra se si mendimet në përgjithësi mund të ndërveprojnë me universin, shkaktojnë ngjarje që nuk lidhen me veprimet tona të drejtpërdrejta. Cilat ligje të universit na lejojnë të përmbushim dëshirat tona mendore. Si mundet që truri ynë të ketë dhuntinë të shohë në distancë ose të ndjejë ngjarje që ndodhin diku larg për të cilat ne nuk kemi asnjë ide.

Le të supozojmë se trupi ynë, dhe truri ynë në veçanti, është një makinë. Kompleks, deri diku i pakuptueshëm, por gjithsesi një pajisje që percepton dhe transmeton sinjale nga jashtë. Le të bëjmë një supozim tjetër se ne jemi disi të ngjashëm me një kompjuter modern. Kohët e fundit truri ynë po krahasohet gjithnjë e më shumë me pajisjet elektronike, ndaj nuk do të shmangim nga kjo traditë. Kështu, mendimet tona janë një lloj programi, me cikle dhe funksione që kryejnë detyra të caktuara. Disa mendime janë të dhëna fillestare, por disa kanë fuqi - këto janë programe të ndërtuara sipas ligjeve të universit.

Gjatë muajit të kaluar kam takuar disa njerëz që përpiqen të ndryshojnë të kaluarën e tyre. Pastaj dikush foli për kujtimet e një të shkuare inekzistente.

Shumica e njerëzve besojnë se ndryshimi i së kaluarës është i pamundur, dhe nuk ka një përshkrim të saktë se si të ndryshohet e kaluara. Por, në një mënyrë apo tjetër, has në histori misterioze që nuk mund të vërtetohen e as të përgënjeshtohen. Çdo ndryshim në të kaluarën bën që të gjithë përreth të kujtojnë një histori të re. Kështu, nuk mund të themi me siguri se një histori e tillë nuk është shpikje e autorit. Vetëm disa individë ruajnë kujtimet e një të pranishme alternative. Ndonjëherë nuk është as një kujtim, por vetëm një ndjenjë e gabimit të momentit aktual; ndonjëherë ka ndezje déjà vu, ose kujtime të rreme në kokën e disa momenteve që nuk kanë ndodhur kurrë, por për disa arsye ruhen në kujtesë si kujtime.

Tema se si të matet, si dhe sa është shpejtësia e dritës, i ka interesuar shkencëtarët që nga kohërat e lashta. Kjo është një temë shumë magjepsëse, e cila që nga kohra të lashta ka qenë objekt i debatit shkencor. Besohet se një shpejtësi e tillë është e fundme, e paarritshme dhe konstante. Është e paarritshme dhe konstante, si pafundësia. Në të njëjtën kohë, është i kufizuar. Rezulton të jetë një enigmë interesante fizike dhe matematikore. Ekziston një mundësi për zgjidhjen e këtij problemi. Në fund të fundit, shpejtësia e dritës matej ende.

Në kohët e lashta, mendimtarët besonin se shpejtësia e dritës- kjo është një sasi e pafundme. Vlerësimi i parë i këtij treguesi u dha në 1676. Olaf Roemer. Sipas llogaritjeve të tij, shpejtësia e dritës ishte afërsisht 220 mijë km/s. Kjo nuk ishte një vlerë plotësisht e saktë, por afër asaj të vërtetë.

Përfundimi dhe vlerësimi i shpejtësisë së dritës u konfirmuan gjysmë shekulli më vonë.

Në të ardhmen, shkencëtari Fizeau Ishte e mundur të përcaktohej shpejtësia e dritës nga koha që iu desh rrezes të përshkonte një distancë të saktë.

Ai kreu një eksperiment (shih figurën), gjatë të cilit një rreze drite u nis nga burimi S, u reflektua nga pasqyra 3, u ndërpre nga disku i dhëmbëzuar 2 dhe kaloi bazën (8 km). Pastaj u reflektua nga pasqyra 1 dhe u kthye në disk. Drita binte në hendekun midis dhëmbëve dhe mund të vëzhgohej përmes okularit 4. Koha që i duhej rrezes për të kaluar nëpër bazën u përcaktua në varësi të shpejtësisë së rrotullimit të diskut. Vlera e marrë nga Fizeau ishte: c = 313300 km/s.

Shpejtësia e përhapjes së rrezes në çdo mjedis të veçantë është më e vogël se kjo shpejtësi në vakum. Përveç kësaj, për substanca të ndryshme ky tregues merr vlera të ndryshme. Pas disa vitesh Foucault e zëvendësoi diskun me një pasqyrë që rrotullohet me shpejtësi. Ndjekësit e këtyre shkencëtarëve kanë përdorur vazhdimisht metodat dhe planet e tyre kërkimore.

Lentet janë baza e instrumenteve optike. A e dini si llogaritet? Mund ta zbuloni duke lexuar një nga artikujt tanë.

Mund të gjeni informacione se si të vendosni një pamje optike të përbërë nga lente të tilla. Lexoni materialin tonë dhe nuk do të keni pyetje mbi temën.

Sa është shpejtësia e dritës në vakum?

Matja më e saktë e shpejtësisë së dritës tregon shifrën 1,079,252,848.8 kilometra në orë ose 299,792,458 m/s. Kjo shifër është e vlefshme vetëm për kushtet e krijuara në vakum.

Por për të zgjidhur problemet, zakonisht përdoret treguesi 300 000 000 m/s. Në vakum, shpejtësia e dritës në njësitë e Plankut është 1. Kështu, energjia e dritës udhëton 1 njësi të gjatësisë Planck në 1 njësi të kohës së Plankut. Nëse krijohet një vakum në kushte natyrore, atëherë rrezet X, valët e dritës në spektrin e dukshëm dhe valët gravitacionale mund të udhëtojnë me shpejtësi të tilla.

Ekziston një mendim i qartë midis shkencëtarëve se grimcat me masë mund të marrin një shpejtësi sa më afër shpejtësisë së dritës. Por ata nuk janë në gjendje të arrijnë dhe tejkalojnë treguesin. Shpejtësia më e lartë, afër shpejtësisë së dritës, u regjistrua gjatë studimit të rrezeve kozmike dhe gjatë përshpejtimit të grimcave të caktuara në përshpejtuesit.

Shpejtësia e dritës në çdo mjedis varet nga indeksi i thyerjes së këtij mediumi.

Ky tregues mund të jetë i ndryshëm për frekuenca të ndryshme. Matja e saktë e sasisë është e rëndësishme për llogaritjen e parametrave të tjerë fizikë. Për shembull, për të përcaktuar distancën gjatë kalimit të sinjaleve të dritës ose radios në rrezen optike, radarin, rrezen e dritës dhe zona të tjera.

Shkencëtarët modernë përdorin metoda të ndryshme për të përcaktuar shpejtësinë e dritës. Disa ekspertë përdorin metoda astronomike, si dhe metoda matëse duke përdorur teknologjinë eksperimentale. Metoda e përmirësuar Fizeau përdoret shumë shpesh. Në këtë rast, rrota e ingranazhit zëvendësohet me një modulator të dritës, i cili dobëson ose ndërpret rrezen e dritës. Marrësi këtu është një shumëzues fotoelektrik ose fotocelë. Burimi i dritës mund të jetë një lazer, i cili ndihmon në reduktimin e gabimit të matjes. Përcaktimi i shpejtësisë së dritës Sipas kohës së kalimit të bazës, mund të bëhet duke përdorur metoda direkte ose indirekte, të cilat gjithashtu lejojnë që dikush të marrë rezultate të sakta.

Cilat formula përdoren për të llogaritur shpejtësinë e dritës?

1. Shpejtësia e përhapjes së dritës në vakum është një vlerë absolute. Fizikanët e tregojnë atë me shkronjën "c". Kjo është një vlerë themelore dhe konstante që nuk varet nga zgjedhja e sistemit të raportimit dhe karakterizon kohën dhe hapësirën në tërësi. Shkencëtarët supozojnë se kjo shpejtësi është shpejtësia maksimale e lëvizjes së grimcave.

   Formula e shpejtësisë së dritës në vakum:

   s = 3 * 10^8 = 299792458 m/s

   këtu c është një tregues i shpejtësisë së dritës në vakum.

2. Shkencëtarët e kanë vërtetuar këtë shpejtësia e dritës në ajër pothuajse përkon me shpejtësinë e dritës në vakum. Mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Shpejtësia e dritës është vlera absolute e shpejtësisë së përhapjes së valëve elektromagnetike në vakum. Në fizikë, tradicionalisht shënohet me shkronjën latine "c" (shqiptohet [tse]). Shpejtësia e dritës në vakum është një konstante themelore që nuk varet nga zgjedhja e kornizës së referencës inerciale (IFR). Ai i referohet konstanteve fizike themelore që karakterizojnë jo vetëm trupat individualë, por vetitë e hapësirë-kohës në tërësi. Sipas koncepteve moderne, shpejtësia e dritës në vakum është shpejtësia maksimale e lëvizjes së grimcave dhe përhapja e ndërveprimeve. Gjithashtu i rëndësishëm është fakti që kjo vlerë është absolute. Ky është një nga postulatet e SRT.

Në vakum (zbrazëti)

Në vitin 1977, u bë e mundur të llogaritet shpejtësia e përafërt e dritës e barabartë me 299,792,458 ± 1.2 m/s, e llogaritur në bazë të njehsorit standard të vitit 1960. Aktualisht besohet se shpejtësia e dritës në vakum është një konstante fizike themelore, sipas përkufizimit saktësisht e barabartë me 299,792,458 m/s, ose afërsisht 1,079,252,848.8 km/h. Vlera e saktë është për faktin se që nga viti 1983, matësi standard është marrë si distanca që drita kalon në vakum në një periudhë kohore të barabartë me 1/299,792,458 sekonda. Shpejtësia e dritës simbolizohet me shkronjën c.

Eksperimenti i Michelson, themelor për SRT, tregoi se shpejtësia e dritës në një vakum nuk varet as nga shpejtësia e burimit të dritës dhe as nga shpejtësia e vëzhguesit. Në natyrë, këto përhapen me shpejtësinë e dritës:

drita aktuale e dukshme

lloje të tjera të rrezatimit elektromagnetik (valët e radios, rrezet x, etj.)

Nga teoria speciale e relativitetit del se nxitimi i grimcave me masë të qetë në shpejtësinë e dritës është i pamundur, pasi kjo ngjarje do të shkelte parimin themelor të shkakësisë. Kjo do të thotë, përjashtohet që sinjali të tejkalojë shpejtësinë e dritës, ose lëvizjen e masës me një shpejtësi të tillë. Megjithatë, teoria nuk përjashton lëvizjen e grimcave në hapësirë-kohë me shpejtësi superluminale. Grimcat hipotetike që lëvizin me shpejtësi superluminale quhen takione. Matematikisht, takionët përshtaten lehtësisht në transformimin e Lorencit - ato janë grimca me masë imagjinare. Sa më e madhe të jetë shpejtësia e këtyre grimcave, aq më pak energji bartin dhe anasjelltas, sa më afër shpejtësisë së dritës, aq më e madhe është energjia e tyre - ashtu si energjia e grimcave të zakonshme, energjia e takioneve priret në pafundësi si i afrohen shpejtësisë së dritës. Kjo është pasoja më e dukshme e transformimit të Lorencit, i cili nuk lejon që një grimcë të përshpejtohet në shpejtësinë e dritës - është thjesht e pamundur t'i japësh një sasi të pafund energjie një grimce. Duhet të kuptohet se, së pari, takionët janë një klasë grimcash, dhe jo vetëm një lloj grimcash, dhe së dyti, asnjë ndërveprim fizik nuk mund të përhapet më shpejt se shpejtësia e dritës. Nga kjo rrjedh se takionët nuk shkelin parimin e shkakësisë - ato nuk ndërveprojnë në asnjë mënyrë me grimcat e zakonshme, dhe ndryshimi në shpejtësitë e tyre midis tyre gjithashtu nuk është i barabartë me shpejtësinë e dritës.

Grimcat e zakonshme që lëvizin më ngadalë se drita quhen tardyone. Tardionet nuk mund të arrijnë shpejtësinë e dritës, por vetëm i afrohen asaj sa më shumë që të jetë e mundur, pasi në këtë rast energjia e tyre bëhet pafundësisht e madhe. Të gjithë tardyonët kanë masë pushimi, ndryshe nga fotonet dhe gravitonët pa masë, të cilët lëvizin gjithmonë me shpejtësinë e dritës.

Në njësitë e Plankut, shpejtësia e dritës në vakum është 1, domethënë drita udhëton 1 njësi të gjatësisë së Plankut për njësi të kohës së Plankut.

Në një mjedis transparent

Shpejtësia e dritës në një mjedis transparent është shpejtësia me të cilën drita udhëton në një mjedis të ndryshëm nga një vakum. Në një mjedis me dispersion dallohen shpejtësitë fazore dhe grupore.

Shpejtësia e fazës lidh frekuencën dhe gjatësinë e valës së dritës monokromatike në një mjedis (λ=c/ν). Kjo shpejtësi është zakonisht (por jo domosdoshmërisht) më e vogël se c. Raporti i shpejtësisë fazore të dritës në vakum me shpejtësinë e dritës në një mjedis quhet indeksi i thyerjes së mediumit. Shpejtësia e grupit të dritës në një mjedis ekuilibër është gjithmonë më e vogël se c. Megjithatë, në mjediset joekuilibri mund të kalojë c. Sidoqoftë, në këtë rast, skaji kryesor i pulsit ende lëviz me një shpejtësi që nuk e kalon shpejtësinë e dritës në vakum.

Armand Hippolyte Louis Fizeau provoi eksperimentalisht se lëvizja e një mediumi në lidhje me një rreze drite është gjithashtu e aftë të ndikojë në shpejtësinë e përhapjes së dritës në këtë mjedis.

Mohimi i postulatit për shpejtësinë maksimale të dritës

Vitet e fundit, shpesh janë shfaqur raporte se në të ashtuquajturin teleportim kuantik, ndërveprimi përhapet më shpejt se shpejtësia e dritës. Për shembull, më 15 gusht 2008, grupi kërkimor i Dr. Nicolas Gisin nga Universiteti i Gjenevës, duke studiuar gjendjet e fotoneve të lidhura të ndara me 18 km në hapësirë, gjoja tregoi se "ndërveprimet midis grimcave ndodhin me një shpejtësi afërsisht njëqind mijë herë. më e lartë se shpejtësia e Sveta". Më parë, u diskutua edhe i ashtuquajturi paradoksi Hartmann - shpejtësia superluminale me efektin e tunelit.

Një analizë shkencore e rëndësisë së këtyre dhe rezultateve të ngjashme tregon se ato në thelb nuk mund të përdoren për transmetimin superluminal të ndonjë sinjali ose lëvizjeje të materies.

Historia e matjeve të shpejtësisë së dritës

Shkencëtarët e lashtë, me përjashtime të rralla, e konsideronin shpejtësinë e dritës si të pafundme. Në kohët moderne kjo çështje u bë objekt debati. Galileo dhe Hooke pranuan se ishte e fundme, edhe pse shumë e madhe, ndërsa Kepleri, Dekarti dhe Fermat ende mbronin pafundësinë e shpejtësisë së dritës.

Vlerësimi i parë i shpejtësisë së dritës u dha nga Olaf Roemer (1676). Ai vuri re se kur Toka dhe Jupiteri janë në anët e kundërta të Diellit, eklipset e satelitit të Jupiterit Io vonohen me 22 minuta në krahasim me llogaritjet. Nga kjo ai mori një vlerë për shpejtësinë e dritës prej rreth 220,000 km/sek - e pasaktë, por afër asaj të vërtetë. Gjysmë shekulli më vonë, zbulimi i devijimit bëri të mundur konfirmimin e fundmërisë së shpejtësisë së dritës dhe përsosjen e vlerësimit të saj.