Постоянство скорости света сегодня практически не подвергается сомнению. Считается, что данный вопрос решён уже раз и навсегда и дискутировать тут не о чем. Между тем, если мыслить здраво, можно обнаружить в этом деле ряд весьма спорных моментов, которые наука старательно обходит стороной.
Немного предыстории
Во времена античности и средневековья считали, что скорость света бесконечна. Одним из первых, кто в этом усомнился, был Галилей. Хотя его коллеги по “цеху”, Кеплер, Декарт и др. продолжали придерживаться “традиционного” подхода.
Идея о том, что скорость света имеет некий предел, родилась в процессе наблюдения за спутником Юпитера Ио. Как оказалось, время между затмениями Ио уменьшается, когда Земля приближается к Юпитеру, и увеличивается, когда расстояние между планетами возрастает. Из этого астрономы Рёмер и Кассини сделали вывод, что данная неравномерность вероятно связана с тем, что отражённому от Ио свету Солнца требуется некоторое время, чтобы достичь наблюдателя на Земле.
Надо отметить, что в те времена учёные полагали, что межзвёздная среда наполнена эфиром. Поэтому полемика относительно скорости света по сути сводилась к изучению свойств светоносного эфира. Данным вопросом учёные были озадачены до начала XX века. В частности, такие светочи мировой науки, как Пуанкаре и Максвелл были убеждённым сторонником теории эфира.
Одним из первых, кто ввёл скорость света в качестве параметра в уравнения физики был Хендрик Лоренц. Сделал он это именно с целью обоснования наличия неподвижного светоносного эфира. Очень скоро Альберт Эйнштейн использовал уравнения Лоренца для своей специальной теории относительности, однако от идеи светоносного эфира он полностью отказался.
В итоге в начале ХХ века появилось понятие “скорость света в вакууме”, которое на сегодняшний день плотно укрепилось в нашем обиходе. Эта скорость конечна по определению и представляет собой предельную скорость движения частиц и/или распространения волн.
Так ли это на самом деле? Будем разбираться.
Измерение скорости света
Чтобы оценить влияние скорости света на реальные процессы, её следовало бы как минимум измерить. С этой целью был осуществлён ряд экспериментов. Более менее приемлемые результаты учёные получили не раньше середины XIX века, когда развитие технических инструментов измерений, в частности, часов и источников света, достигло приемлемого уровня. Были предложены ряд методов, в основе которых лежат различные оптические приспособления вроде призм, линз и зеркал. Источник света — электрический.
Любопытно заметить, что изначально все эти эксперименты были неразрывно связаны с идеей светоносного эфира и имели целью практически доказать его существование. Обнаружить эфир, обладающий хоть какими-то физическими свойствами так и не удалось, зато скорость света в итоге была установлена достаточно точно: 299 792 458 м/с, грубо говоря, 300 тыс км/с.
Что же конкретно измерялось в этих экспериментах? Согласно утвердившейся сегодня теории, свет представляет собой некий симбиоз “волны” и “потока частиц”, изящно объединённых понятием “фотона”. Т.е. фактически, когда мы измеряем скорость “пучка фотонов”, мы не можем до конца определить, идёт ли речь о скорости распространения электромагнитных волн или о скорости движения частиц, не обладающих ни массой, ни зарядом и способных существовать только при движении со скоростью света.
Существенно, что все измерения проводились в условиях земной атмосферы, которая, как известно, имеет некоторую плотность и непроницаемость, и, соответственно, способна влиять на итоговую скорость. Для того, чтобы вычислить “скорость света в вакууме” была применена математическая модель. Т.е. данный параметр является расчётным.
Итак, по поводу измерений скорости света нужно отметить следующее. Фактически, эти замеры делали:
а) в условиях локальной воздушной среды атмосферы планеты,
б) в привязке к планетарным эталонам пространства и времени (метр, секунда),
в) без адекватного учёта влияния других элементов нашей звёздной системы, прежде всего Солнца, а также Луны и других планет и
г) без учёта влияния инструментов наблюдения и самих наблюдателей на результаты опыта.
Специальная теория относительности и абсолютизация скорости света
Как видим, принципиальная важность данного параметра учёными была осознана уже давно, хотя изначально никто не придавал этому параметру вселенского значения. Задача, которая стояла перед научным сообществом, состояла в том, чтобы исследовать свойства эфира как изначальной среды, предположительно определяющей как базовый характер взаимодействий между телами, так и свойства самих этих тел.
Впервые параметр скорости света появился в физических формулах именно для того, чтобы как-то компенсировать влияние светоносного эфира на противоречивые данные опытов.
Принципиально ситуация изменилась с внедрением специальной теории относительности (СТО). Как известно, СТО основывается на двух базовых постулатах:
1) Принцип относительности. Законы природы одинаковы во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга. Это означает, что форма зависимости физических законов от пространственно-временных координат должна быть одинаковой во всех ИСО, то есть законы инвариантны относительно переходов между ИСО. Принцип относительности устанавливает равноправие всех ИСО.
2) Принцип постоянства скорости света. Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга.
3) Также часто используется постулат причинности: любое событие может оказывать влияние только на события, происходящие позже него, и не может оказывать влияние на события, произошедшие раньше него.
Из постулатов причинности и постоянства следует, что скорость любого сигнала [в вакууме] не может превышать скорость света.
Таким образом, скорость света становится едва ли не основной константой для всей вселенной. Причем принципиальное, ключевое значение имеет именно постоянство этого параметра.
Несколько общих соображений
Положим, скорость фотонов (которых, впрочем, никто «вживую» не видел) есть предельная скорость «распространения взаимодействий» во вселенной и имеет свой «потолок». Можно допустить, что ниже этого предела они также не могут двигаться, иначе произойдёт «затухание» (???) света. Можно предположить, что между планетами солнечной системы и дальше, за её пределами, в галактике царит полный вакуум.
Но вопрос весь вот в чём: о каком конкретно свете идёт речь? Где находятся сами эти «источники фотонов», извергаемых в предполагаемую «абсолютную пустоту», не имеющую ни плотности, ни вообще каких-либо физических характеристик? Не являются ли в таком случае фотоны исторгнутые такими источниками, т.е. собственно свет, наполнением всей этой среды?
И если эта среда ничем не наполнена и абсолютно пуста, о каком вообще расстоянии в таой среде может идти речь? Почему она не «схлопывается»? А если что-то её от этого удерживает, некий вид воздействия, значит, и саму среду нельзя считать абсолютно пустой. Даже если в ней мы не можем обнаружить совершенно никаких частиц материи, вполне вероятно, что там действуют, например, какие-то поля, иные формы взаимодействия объектов галактики друг с другом.
Почему мы считаем, что скорость света – величина постоянная? Почему свет от разных «независимых» источников (скажем, разных звёзд) не может иметь разную скорость? Даже один и тот же свет запросто может иметь разную скорость в зависимости от того, куда и как он направлен, где и как должен быть получен, а самое главное как и на каком участке мы его фиксируем.
По факту скорость света пока измерена только в нашей земной среде, и практически нам доступен крайне ограниченный набор сред, где мы в принципе можем производить свои опыты (допустим, можно было бы попробовать провести эксперимент на Луне). При этом существенно, что вся наша планетарная среда находится в значительной близости к своей локальной звезде, т.е. интенсивность излучения тут значительно выше, нежели на Сатурне или Уране.
Когда мы на Земле фиксируем свет Юпитера, мы понимаем, что по сути это – отражённый свет Солнца. Мы полагаем, что он достигает Земли с известным «запаздыванием», которое пропорционально расстоянию от Юпитера до Земли. На этом строится довод о том, что уж во всяком случае скорость света имеет известный предел и не может быть выше установленной планки. Но почему мы считаем, что скорость света от Солнца до Юпитера та же самая, что и отражённого света от Юпитера до Земли?
Кроме того, важно понимать, что свет от Солнца к Юпитеру и от Юпитера к Земле идёт не где-нибудь, а в солнечной системе, которая по определению наполнена этим же самым светом «до краев», т. е. данный «пучок» света распространяется в однородном поле света, сформированном единым источником.
У нас нет возможности реально исследовать скорость пучка фотонов, отправившихся от Солнца на Юпитер и скорость отражённого пучка, который в итоге мы фиксируем на Земле. Мы можем судить только об относительном положении планеты на орбите, сравнивать его с расчётным положением, и на основании этого соотношения делать вывод о «запаздывании» света и, соответственно, о его скорости. Хотя подобные рассуждения в математическом отношении в высшей степени интересны и дают известную почву для дальнейших расчётов, практическое их обоснование остаётся пока в принципе недоказуемым.
Ясно при этом, что всякий раз в контексте подобных «опытов» мы имеем дело исключительно со светом Солнца, и именно его скорость пытаемся измерить и зафиксировать. Мы не можем, например, измерить скорость света Сириуса или Альдебарана. Мы предполагаем, что фотоны примчались оттуда со скоростью света Солнца, но это может быть и не так. Мы можем с тем же успехом утверждать, что свет Солнца и свет других звёзд имеют различные параметры.
Очень может быть, что расчётная скорость фотонов и вовсе не является основным параметром света. Более того, ничто не мешает нам предположить, что и сами фотоны имеют различное строение в зависимости от их происхождения и несут на себе «маркеры» источника. Если они вообще существуют в реальности, а не являются просто гипотезой.
Кому интересно, читайте подробнее о природе света с позиции гелиоцентрики.
Итак, что в итоге
Попробуем теперь сделать общие выводы в философском ключе с привлечением здравого смысла.
Прежде всего хотелось бы указать на один принципиальный момент, который почему-то полностью исключён из рассмотрения.
Инерциальных систем отсчёта во вселенной не существует. Даже наша Земля движется относительно Солнца по криволинейной орбите с переменной скоростью, вращаясь вокруг своей оси. Что уж говорить о прочих телах нашей солнечной системы и всех остальных, находящихся за её пределами. Это значит, что первый постулат СТО не может иметь даже теоретического применения ибо не соответствует действительности.
Соответственно, физические законы для каждой отдельной системы индивидуальны, нет и не может быть никакой преемственности между, например, различными звёздными системами, не говоря уж о различных галактиках.
Из научного рассмотрения совершенно исключены параметры источника света. Все измерения, о которых идет речь, проводятся в солнечной системе и неразрывно связаны со светом Солнца. Нам ничего не известно о параметрах света других звёзд. А между тем, понимая, что принцип относительности фактически не работает, данный момент приобретает существенное значение. На каком основании мы утверждаем постоянство скорости света хотя бы в пределах нашей галактики? Доказать это практически не представляется возможным.
До сих пор у нас нет адекватной теории света. Корпускулярно-волновой дуализм в теоретическом плане так и не преодолён. Нет ясного понимания, какими в принципе свойствами обладает свет. Это связано, кроме прочего, с тем, что наука не располагает никакой реальной информацией по поводу строения звёзд. Никто по сути не понимает, почему они излучают свет и каким образом всё это влияет на те частные конечные свойства, которые доступны нашему исследованию в конкретных планетарных условиях. Мы не знаем даже и того, какие свойства проявляет тот же солнечный свет в иных планетарных условиях.
Свет как философская проблема
В конечном счёте все сводится к проблеме совсем иного свойства. Для того, чтобы рассуждать о мироздании и тем более делать на этот счёт некие обобщения (вроде теории относительности), необходимо предварительно иметь целостную философскую базу, стройную систему смыслов, в контексте которой мы можем адекватно ставить научные цели и интерпретировать результаты экспериментов. Сегодня такой системы попросту не существует. Научная мысль витает в безотносительности понятий.
На сегодняшний день в философском плане у нас утвердился геоцентрический материализм, который не только не соответствует требованиям грядущего нового технологического уклада, но подчас и вовсе противоречит фактической действительности. Максимум, на что способна оказывается наука в рамках материализма — ответить на вопрос “как” происходят процессы (да и то лишь некоторые, не все!).
Из нашего понимания полностью исключён вопрос “почему” все это вообще происходит, который является в данном случае ключевым. Ибо о каком понимании в принципе может идти речь, если причины происходящего нам не ясны?
Гелиоцентрическая философия, основы которой я излагаю в своей книге “ВРЕМЯ. Пространство. Космос. Введение в гелиоцентрику”, является новой операционной системой мировоззрения, которая позволяет взглянуть на космос принципиально по-новому.
—
Тимофей Решетов