Почему скорость света не бесконечна?
Стивен Рейкрофт и Джон Суэйн, профессор физики Северо-Восточного университета в Бостоне, штат Массачусетс, дали следующее объяснение:
Общий опыт включения выключателя света, безусловно, показывает, что свет движется очень быстро. Но кропотливые опыты демонстрируют, собственно что он движется с конечной скоростью. Данная скорость, которую мы именуем "с", измеряется в 300 000 000 метров в секунду.
Скорость света странна тем, что она имеет одинаковое значение, независимо от относительной скорости между источником и наблюдателем. Этот факт является экспериментальным и имеет смысл только в том случае, если условное перемещение изменяет соответствие меж пространственными и временными интервалами,чтобы расстояние, покрываемое светом за единицу времени, оставалось одинаковым для всех наблюдателей.
Тот факт, что пространство и время должны смешиваться для поддержания постоянной скорости света, подразумевает, что в некотором смысле пространство и время обязаны быть схожими, не обращая внимания на нашу привычку мерить место в метрах и время в секундах.Но если время и пространство похожи до такой степени, что их можно преобразовать одно в другое, то для преобразования единиц - а именно, что-то измеряемое в метрах в секунду, что можно использовать для умножения секунд времени, чтобы получить метры пространства - нужно некоторое количество. Это нечто, универсальный коэффициент преобразования, является скоростью света. Причина, по которой она ограничена, заключается просто в том, что конечное количество пространства эквивалентно конечному количеству времени.
Объявление
Другое объяснение конечной природы света можно получить, подумав о том, что мы подразумеваем под светом. Свет, по определению, - это электромагнитная волна, распространяющаяся возмущение в пространстве и времени, несущая информацию об ускорении зарядов.
Если бы существовала бесконечная величина скорости света, сам свет вообще не существовал бы. Математически волновое уравнение, описывающее свет как электромагнитную волну, потеряло бы свою зависимость от времени.
В физическом плане электромагнитная волна возникает за счет конечного времени, которое требуется для получения известия об изменении местоположения ускоренного заряда, чтобы прибыть в удаленную точку. Считайте электрический заряд похожим на ежа с гибкими резиновыми шипами, выходящими в бесконечность во всех направлениях. Эти шипы представляют собой линии электрического поля, линии, по которым будет двигаться тестовый заряд.
Если заряд будет подергиваться, сегменты шипов, близкие к заряду, будут двигаться, но те, что находятся дальше, все равно будут указывать в своих первоначальных направлениях. В результате каждый шип получит перегиб, который движется в бесконечность. Этот перегиб передает новость о том, что заряд переместился в отдаленные части шипов и соответствует электромагнитной волне. Если волна движется бесконечно быстро, то это как если бы ее вообще не было; шипы бесконечно жесткие, и новость выходит везде без видимых перегибов. Другими словами, электромагнитной волны не будет, а значит, и света.
Два предыдущих аргумента - это два слегка разных способа сказать, что если вы мыслите, собственно что свет - это волна, то это надлежит быть что-то, что распространяется и требует времени, чтобы переходить из одной точки в другую. Другими словами, он должен двигаться с конечной скоростью. Бесконечная скорость распространения - это мгновенное магическое изменение вещей везде сразу, а не волна вовсе!
Свет, с другой стороны, не является волной давления - это фундаментальная частица. Один луч света обычно называется фотоном, и это электромагнитное возмущение. Свет не нуждается в средстве для путешествий.
Никакая информация не может распространяться быстрее скорости света. Если у вас есть свет, который проходит через средства массовой информации, он может распространяться медленнее. Но скорость звука и скорость света совершенно несравнимы.
Обычно вы не замечаете эту разницу в скорости каждый день. Эта разница в скорости становится очевидной, например, с молнией. Вы всегда увидите молнию до того, как услышите ее, потому что обычно молния находится в миле, в двух милях отсюда. Это достаточно большое расстояние, чтобы эта разница в скорости стала очевидной для вашего мозга.
Существует ограничение скорости для частиц, которые путешествуют через Вселенную, и это не скорость света. Вместо этого, это величина, которая очень мала, продиктованная количеством энергии в остаточном свечении от Большого Взрыва.