В школе все мы учили физические константы. Гравитационная постоянная G примерно равна 6.67⋅10⁻¹¹ м3·кг−1·с−2 (более точно 6.6743⋅10⁻¹¹), число Авогадро 6.022⋅10²³ (более точно 6.02214076⋅10²³), ускорение свободного падения g примерно равно 9.81 м/с² (очень и очень примерно, так как зависит от географической широты и текущей высоты над уровнем моря, варьируется от примерно 9.78 на экваторе до примерно 9.82 на полюсах).
Примерно, примерно... Все эти константы имеют лишь примерные значения. А существуют ли константы, значения которых известно точно, без всяких погрешностей? Да, существуют! В частности, идеально точное значение имеет важнейшая физическая постоянная - скорость света.
Как вы наверняка помните (а если забыли - мы вам напоминаем), в конце XIX века американский физик Альберт Майкельсон при участии американского физика Эдварда Морли поставили знаменитый эксперимент на интерферометре Майкельсона по определению "эфирного ветра". Эксперимент дал отрицательный результат - никакого влияния "эфирного ветра" не обнаружилось - что стало важнейшим из экспериментальных оснований теории относительности.
Майкельсон и Морли сконструировали установку, в которой наблюдали интерференцию двух пучков света в 16 разных направлениях в разное время суток. Если бы "эфирный ветер" имел место быть, то интерференционная картина должна была бы изменяться в разных положениях, однако все различия вписались в 1/40 ожидаемого, что не превышало инструментальной точности эксперимента.
Подробности опыта можно узнать из статей самого Майкельсона (они, конечно, написаны на английском языке, но в эпоху существования онлайн переводчиков это уже не проблема):
Теория относительности из интерпретации результатов опыта Майкельсона-Морли постулирует, что скорость света постоянна и не зависит от выбора инерциальной системы отсчёта.
Конечно, кто-то может возразить (и такие возражения были у физиков в прошлом), что опыт М-М имеет некоторую погрешность, поэтому, дескать, "эфирный ветер" просто оказался меньше, чем ожидалось. Но, разумеется, на опыте М-М с точностью 1/40 дело не закончилось. Последующие опыты неоднократно увеличивали точность этого результата.
Самый существенный рывок точности произошёл после изобретения лазеров в 1960-х годах. Лазеры в принципе оказали очень большое влияние на развитие современной оптики. Применительно к нашей теме лазеры позволили резко повысить точность экспериментов на интерферометрах на порядки, а измерения скорости света от погрешности уровня километры в секунду сократилась до сантиметров в секунду и даже меньше.
Постоянство скорости света подтверждалось всё лучше и лучше, и в наше время подобные эксперименты довели уже до точности уровня 1/1000000000000000000 (один к квинтиллиону).
Возникла парадоксальная ситуация: постоянство скорости света стало можно определить точнее, чем измерить даже сам эталонный метр!
В связи с этим в международном стандарте единиц измерения СИ с 1983 года изменено определение метра. Теперь метр определяют как расстояние, проходимое светом в вакууме за 1/299792458 секунды. А скорость света, соответственно, теперь равна в точности c=299792458 м/с. Идеально точно. Просто по определению скорость света именно такая.
Существуют и другие физические постоянные, значение которых точно задано по определению. Например, такой является постоянная Планка: с 2019 г. её значение в точности равно h=6.62607015⋅10⁻³⁴ Дж⋅с.
О различных физических постоянных - в том числе имеющих точные значения по их определению - можно почитать в Википедии:
А на этом пока всё! Если вам понравилась статья, подписывайтесь на наш канал, ставьте лайки и оставляйте комментарии, а так же не забывайте про колокольчик, что бы не пропустить наши новые материалы, это очень мотивирует нашу команду. Так же вы можете найти нас в Телеграме и ВКонтакте, там мы публикуем мемы, и короткие материалы, которые не всегда подходят для Дзена. С недавнего времени вы можете поддержать нас разовым донатом. Спасибо, что читаете нас!
Автор: Александр Зейналов