Почему-то кого не спроси, все считают, что всё связанное со скоростью света, является очевидным синонимом имени Альберта Эйнштейна. Более того, в широких кругах звучат мысли, что Эйнштейн буквально-таки изобрел скорость света.
Взял её ниоткуда, просто вот так вот, как константу. Придумал на пустом месте и впихнул как базу своей теории. Но на самом деле Эйнштейн, конечно же, вовсе не изобретал скорость света.
Прежде чем разобраться, откуда он взял этот параметр, давайте немножко углубимся в историю. Важно найти ответ на ещё один не менее интересный вопрос. Почему вообще скорость света вызывает такой невероятный интерес?
Начиная со времен древнего Египта, люди относились к свету как к чему-то невероятному. Восход Солнца знаменовал тогда начало нового дня и новой жизни, при этом ставя точку в противостоянии бога Солнца и бога Тьмы. Шло время, а интерес к свету всё не пропадал. Долгое время ученые думали, что свет распространяется с неизмеряемой скоростью. При этом это максимальное значение скорости, которое вообще возможно достичь. Ну и перемещаться на любые расстояния, обладая серостью света, можно быстрее, чем за миг.
Эти рассуждения окутывали само по себе понятие скорости света облаком мистики и тайны. Физики пытались сопоставлять что-то с этой скоростью и выравнивать скорость течения процессов относительно скорости света. Но была ли эта скорость действительно бесконечной?
Ученые заподозрили нечто неладное и начали в итоге полагать, что свет хоть и имеет большую скорость, но она конечная. Это заключение было очень важным, поскольку возможность измерить скорость света подразумевала возможность измерить...мгновение...миг...нечто самое быстрое. Найти этакий квант скорости если желаете.
Первым скорость света постарался измерить Галилео Галилей. Этот ученый и без того натерпелся бед в результате...как бы помягче сказать...неоднозначного отношения к его работам. Но опыт решил провести. Он расположил помощника с фонарем на соседней от себя горе, сам тоже взял фонарь. Расстояние между точками было известно. Когда Галилео зажигал свой фонарь, и помощник следил за этим и должен был моргнуть фонариком в ответ. Этот интервал Галлей засекал и потом высчитывал скорость света прямым путем. Но интервал между вспышками был почти нулевой, что заставило Галилея прийти к единственному выводу - скорость света очень высока!
Примерно в 1676 году Оле Ремер открыто заявил, что свет однозначно распространяется с ограниченной скоростью. Он наблюдал за спутниками Юпитера и обнаружил, что если Земля находится ближе к объекту наблюдения, то задержка между небесными событиями меньше. Это однозначно означало, что свет имеет скорость. Вот только численные результаты он так и не привёл.
Следующий опыт вы наверняка уже хорошо знаете. Физик Ипполит Физо провёл интересный эксперимент, используя зубчатое колесо, источник света и зеркало. Свет пропускался через зубчатое колесо и отражался, что позволяло сопоставить скорость света с периодом обращения колеса. Но тут появился очень интересный вопрос, который очень любят эфирщики. Свет по их мнению должен было бы распространяться в разные стороны с разной скоростью. Поэтому, опыты Физо многие раскритиковали.
Дальше был поведен ещё один громкий эксперимент. В 1920-х годах американский физик Альберт Майкельсон замерил скорость света с использованием восьмигранного вращающегося зеркального аппарата. В дальнейшем его заинтересовало, будет ли скорость света отличаться в зависимости от направления вращения Земли, которая по инерции тянет за собой якобы светоносный эфир. Это войдёт в историю, как опыт Майкельона-Морли. По логике опыта в разные стороны должна получаться разная скорость. В итоге будет установлено, что никакой эфир на скорость не влияет, а заодно при этом нашли и точное значение скорости света. Оно практически соответствует современным значениям.
Справедливости ради, стоит добавить, что наши с нами современники проводят импровизированный эксперимент по этой же схеме и вроде как таким образом обнаруживают разницу скоростей в зависимости от направления движения.
Теперь опять про Эйнштейна. Помимо скорости света его все помнят за игру с измерениями и теорию относительности. Он объединил пространство со временем в единую логику и получил... пространство-время или знаменитые 3+1. И тут появилась интересная проблема. Как тело перемещается в пространстве понятно, во времени худо-бедно тоже. А как оно будет двигаться в пространстве-времени?
Прямой связи между пространственными измерениями и временным измерением не было и, похоже, нет до сих пор. Но зато есть понимание, что если время есть метрика, то объект во времени тоже перемещается.
Ну а насколько перемещается объект во времени вместе с перемещением в пространстве? Как связать две этих идеи?
Эйнштейн свёл всё к единственной величине, именуемой скоростью света, которая могла показать, какое количество пространства эквивалентно количеству времени. Так скорость света в вакууме стала главной физической константой. Чуть позже относительно неё рассчитают знаменитые планковские величины и появятся преобразования Лоренца.
Теперь самое интересное. Скорость света Эйнштейн взял не с потолка, а вытащил из уравнений Максвелла. Там всё тоже было довольно занятно.
Максвелл на основании составленной им системы уравнений чисто математически вывел фантастическое по тем временам предсказания: в природе должны существовать электромагнитные волны, формирующиеся в результате колебательного взаимодействия электрических и магнитных полей, и скорость их распространения должна быть пропорциональна силе между зарядами или между магнитами.
Решив своё уравнение, Максвелл с удивлением обнаружил, что скорость распространения электромагнитных колебаний "случайно" совпадает с недавно обозначенной скоростью света, которая была найдена экспериментально. Максвелл осмелился выдвинуть сразу несколько революционных утверждений - скорость света в вакууме максимальна во Вселенной, более того сам свет является электромагнитной волной! Ну а всё это сразу является энергией.
Эйнштейн перенял эту логику, применив её к теории относительности. Вся логика теории приводила к знаменитой связи между энергией и материей. Тут же получилось, что свет не только электромагнитная волна, но ещё и энергия. Значит, недостающий коэффициент, от которого зависит буквально-таки ВСЁ - это именно скорость света, поскольку это форма энергии и никак иначе.
Эйнштейн взял эту циферку и обыграл вокруг неё пространство со временем. Скорость света стала константой, которая показывала преобразование пространство во время или, иными словами, обозначила как применить на практике временное измерение в геометрическом пространстве.
Раньше этого понимания не было.
Если сделать краткий вывод, то ценность утверждений невероятна для всей физики. Во-первых, срослась теория пространства и времени. Во-вторых, удалось найти связующий коэффициент. В-третьих, Эйнштейн показал, опираясь на скорость света, что пространство неразрывно связано с материей через скорость света, где свет есть только лишь форма энергии.
Логическое продолжение:
⚡ Обязательно подпишитесь на мой Telegram про Изобретения!
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!