Согласно специальной теории относительности, скорость света является фундаментальной постоянной, она не зависит от того движется ли источник света или находится в состоянии покоя и составляет 299 792 458 м/с, но обычно это число округляют до 300 000 км/с.
Но откуда известно, что скорость света именно такая? Почему бы ей не быть больше или меньше?
Впервые скорость света была измерена датским астрономом Олафом Рёмером. В 1666-1668 годах он проводил наблюдения за спутниками Юпитера и заметил закономерности, которые можно было объяснить только конечностью скорости света, а в то время скорость света считалась бесконечно большой. Чуть позже, в 1672-1675 годах, Рёмер, работая во Франции вместе с Кассини, заметил, что когда Земля и Юпитер сближаются, время между затмениями спутников Юпитера уменьшается, а когда планеты отдаляются, наоборот, увеличивается.
На основе этого Рёмер и Кассини рассчитали скорость света и получили значения 135 000 км/с и 220 000 км/с соответственно. Несмотря на существенную погрешность, результат поражает, ведь в то время у астрономов были довольно примитивные инструменты и, соответственно, данные о расстояниях между объектами. (именно из-за этого столь большая разница между вычислениями Рёмера и Кассини)
С тех пор скорость света много раз уточнялась благодаря совершенствованию измерительных устройств и, по современным данным, она составляет 299792,458 км/с.
В 19-м веке Джеймсу Максвеллу удалось доказать, что свет — это электромагнитная волна. Он вывел систему уравнений, которая описывает поведение стационарных зарядов, зарядов, находящихся в движении, и электрических токов, а также объединяет электродинамику и магнетизм. Сейчас эти уравнения называют уравнениями Максвелла.
Система имеет несколько возможных решений и одно из них это колеблющиеся, совпадающие по фазе и перпендикулярные между собой электрическое и магнитное поля — электромагнитные волны. Максвелл рассчитал скорость их распространения и получил примерно 300 000 км/с, то есть уже известную к тому времени скорость света!
С тех пор эта скорость всплывала в самых разных областях физики:
- Именно с такой скоростью движутся любые безмассовые частицы
- С такой скоростью распространяются электромагнитные колебания
- С ней распространятся гравитационные волны
- Это максимально возможная скорость передачи информации
- Она связывает между собой массу и энергию (знаменитое - E = mc²)
Но почему скорость света именно такова?
Скорость света является одной из фундаментальных постоянных нашей Вселенной, на основе которой строятся многие другие постоянные. Если бы скорость света была больше или меньше, то атомы могли и не образоваться, а значит не появились бы галактики, звёзды, планеты и, в конце концов, разумная жизнь, которая может задумываться о скорости света.
Сторонники креационизма считают это доказательством разумного замысла, что высший разум присвоил фундаментальным постоянным именно те значения, которые необходимы для существования вселенной и появления разумной жизни. Но креационизм не является единственным возможным и, тем более, самым вероятным объяснением того, почему постоянные имеют именно известные нам значения.
Большинство учёных придерживаются антропного принципа, который гласит, что мы видим вселенную такой, какая она есть потому, что именно такое совпадение постоянных дало начало разумной жизни, а будь их значения иными и нас бы просто не существовало и никто бы не задумывался над этими вопросами.
Согласно теории мультивселенной: каждый раз когда рождается какая-то вселенная, она приобретает некоторый набор фундаментальных постоянных и в зависимости от того, какие значения они приобретут, вселенная может тут же схлопнуться, разорваться или продолжить жить в той или иной форме и там просто может не быть того, кто бы задавался подобными вопросами.
Автор: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.