Valguse kiirus on esimene fundamentaalne konstant Galileo ebaõnnestumiste hulgas on nii õpetlik, et kõhkleb seda ebaõnnestumiseks nimetada.Oma viimases raamatus rääkis Galileo katsest mõõta valguse kiirust ja ilmselt oli põhjus selles teise mõõtmine

132. Mis on valguse kiirus ja miks see nii oluline on? Valguse kiirus (c) mängib universumis lõpmatu kiiruse rolli. Nii nagu lõpmatus on kättesaamatu, on materiaalse objekti jaoks kättesaamatu valguse kiirus Miks see on kättesaamatu? Energia on seotud massiga. Kui

Elektrodünaamika. Valguse kiirus Muutke ruumi ja aja mõistet otsustavalt sai võimalikuks alles pärast edusamme elektri ja magnetismi olemuse uurimisel. Jättes vahele mitmete selles valdkonnas avastusi teinud märkimisväärsete teadlaste nimed,

IV. Kas on võimalik saavutada valguse kiirus (ja vaadata ennast peeglist)? Oleme algsest küsimusest kohutavalt kaugele läinud ja see pole hea, sest see on väga hea küsimus – nii hea, et Einstein ise küsis endalt. Küllap aga arvate, et meie

II. Kas reaalsust on võimalik muuta ainult seda vaadates? Valgus on kindlasti laine. Youngi topeltpilu katse tõestab seda lõplikult ja pöördumatult. Noh, kas küsimus on suletud? Me unistame. Newton oli täiesti veendunud, et valgus koosneb osakestest, ja ta ei olnud nii

VII. Millised on minu võimalused minevikku muuta? Kuule, kas ma saan lõpuks luua ajamasina või mitte?! Sina? Vaevalt, kas supertsivilisatsiooni jaoks on see füüsiliselt võimalik? Tõenäoliselt, kuid see sõltub suuresti igasuguste asjade olemasolust, nagu ussiaugud, kosmilised stringid

Valguse kiiruse püsivuse kohta. Einsteini postulaatide analüüs

Esitagem endale esmapilgul lihtne küsimus: "mille suhtes on erirelatiivsusteoorias (STR) valguse kiiruse konstant?" Paljud neist, kellele ma selle küsimuse esitasin, kehitasid üllatunult õlgu, kuid pärast järelemõtlemist ütlesid pisut kõhklevalt: "tühjuse suhtes." Kuid praktikas saab ühe materiaalse objekti (sealhulgas osakese või valguslaine) liikumiskiirust määrata mõne teise materiaalse objektiga seotud tugiraamistiku suhtes, mitte "tühjuse suhtes", kuna tühjus ise, kui see võib looduses tõesti eksisteerida, ei ole see mateeria ja seda ei iseloomusta füüsikalised konstandid. A. Einstein on samal arvamusel tühjuse kohta: “... erirelatiivsusteoorias näib ilma aineta ja elektriväljata ruumipiirkond täiesti tühi, s.t. seda ei saa iseloomustada ühegi füüsikalise suurusega...".

Tühjuses pole materiaalseid objekte, millega saaks seostada tugiraamistikku. Määrake valguse kiirus selle suhtes "kosmosepiirkonnad ilma aine ja elektriväljata" võimatu kosmosesse "kinnitatud" võrdlussüsteemi loomise võimatuse tõttu. Lõppude lõpuks, mille suhtes see konstantne on?

Proovime seda küsimust üksikasjalikumalt mõista ja kuulame, mida A. Einstein ise sel teemal ütleb: “...Sellised näited(varem oli juttu magneti ja juhi vastasmõjust vooluga, mis on suhtelises liikumises. Autori märkus) , aga ka ebaõnnestunud katsed tuvastada maa liikumist "valguskeskkonna" suhtes viivad oletuseni, et mitte ainult mehaanikas, vaid ka elektrodünaamikas ei vasta ükski nähtuste omadus mõistele. absoluutne puhkus (rõhutus lisatud) ja veelgi enam, eeldusel, et kõigi koordinaatsüsteemide puhul, mille kohta kehtivad mehaanika võrrandid, kehtivad samad elektrodünaamilised ja optilised seadused, nagu on juba tõestatud esimest järku suuruste puhul. Kavatseme muuta selle oletuse (mille sisu nimetatakse edaspidi "relatiivsusprintsiibiks") eelduseks ja lisaks teha lisaeelduse, mis on vaid näilises vastuolus esimesega, nimelt selle valguse tühjus levib alati teatud kiirusega V(tänapäevases tähistuses - S. Autori märkus), sõltumatu kiirgava keha liikumisolekust."

Räägime siin vara mittevastavusest füüsikalised nähtused tingimus "absoluutne rahu" A. Einstein rõhutab üht võtmepunktid tema teooria on valguse lainete kandja ja elektromagnetilise interaktsiooni juhi, ruumi täitva helendava keskkonna (“eetri”) puudumine, millega paljud teadlased seostasid varem mõistet “absoluutne puhkus”. A. Einstein usub täiesti õigustatult, et igasugune puhkus on suhteline, see tähendab, et igasugune tugiraam saab olla puhkeasendis ainult mõne teise tugiraamistiku suhtes.

Sellega seoses on vaja teha väike kõrvalekalle. Füüsikud ei ole seni suutnud usaldusväärselt tuvastada ei valguskeskkonda ennast ega Maa liikumist selle keskkonna suhtes. Mõnede tuntud katsete tulemused, mille eesmärk on tuvastada Maa liikumine "eetri" suhtes, tuleb kinnitada teiste sõltumatute katsetega. Sellegipoolest, isegi kui kinnitavad faktid aset leiavad, siis mis alusega saame väita, et ruumi suhtes liikumatut võrdlussüsteemi saab seostada just “eetriga”? Nagu me juba ütlesime, ei saa tühjas ruumis olla ruumi külge "kinnitatud" tugiraamistikku, seetõttu saab ülejäänud "eetri" luua ainult mõne teise materiaalse objektiga seotud tugiraamistiku suhtes, kuid mitte ruumi. Helendava keskkonna usaldusväärne tuvastamine võimaldab teadlastel tõenäoliselt loodust palju sügavamalt mõista ümbritsev maailm, kuid ei luba seda andmekandjat kasutada võrdlussüsteemina, mis on ruumi suhtes paigal, st olekus "absoluutne rahu".

Niisiis, vastavalt A. Einsteini "eeldusele", " valgus liigub alati tühjus teatud kiirusega" C. See kiirus ei sõltu "kiirgava keha liikumisseisundist." Kuid siiski, mille suhtes saab seda kiirust C määrata (mõõta)? A. Einstein vastab sellele küsimusele §2s: “Edasised kaalutlused põhinevad relatiivsusprintsiibil ja valguse kiiruse püsivuse printsiibil. Sõnastame mõlemad põhimõtted järgmiselt.

1. Seadused, mille järgi füüsikaliste süsteemide olekud muutuvad, ei sõltu sellest, millisesse kahest ühtlaselt ja sirgjooneliselt liikuvast koordinaatsüsteemist need olekumuutused kuuluvad.

2. Iga valguskiir liigub “puhkavas” koordinaatsüsteemis teatud kiirusegaV, olenemata sellest, kas seda valguskiirt kiirgab puhkeasendis või liikumises olev keha".

On selge, et kuna olles ühtlase sirgjoonelise suhtelise liikumise olekus "tühjus" koordinaatsüsteemid on täiesti võrdsed, siis võib ükskõik millist neist pidada puhkeolekuks, siis teine ​​on "liikuv". Seega, kui meie või keegi teine ​​valib esimese süsteemi puhkeolekuks, peaks valguse kiirus selle suhtes olema väärtusega C. Kui meie (või keegi teine) määrame teise süsteemi "puhkeolekuks", siis valguse kiirus selle suhtes peaks samuti olema väärtus C.

Teisisõnu valguse levimise kiirus "tühjus" Vastavalt Einsteini sõnastusele "valguse kiiruse püsivuse põhimõte" peab alati olema väärtus C iga koordinaatsüsteemi suhtes, mis liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt mis tahes muu koordinaatsüsteemi suhtes.

A. Einstein sõnastab oma töös veidi täpsemalt oma “valguse kiiruse püsivuse printsiibi”: "...võime pidada tõestatuks, et valgus levib, nagu Maxwell-Lorentzi võrranditest tuleneb, vaakumis kiirusega C, vähemalt teatud piirides. inertsiaalsüsteem koordinaadid K. Vastavalt relatiivsusteooria eriprintsiibile Meie peab arvestama (rõhutus lisatud) "et see põhimõte kehtib ka igas teises inertsiaalses raamistikus."

Näib, et link " Maxwell-Lorentzi võrrandid", antud sisse viimane tsitaat, ei ole täiesti õige, kuna J.C. Maxwell ja G.A. Lorenz seostasid selle koordinaatsüsteemi ümbritsevat ruumi täitva helendava "eetriga". Nende veendumuse kohaselt valgus ei levi" tühjuses kiirusel C", aga just vastupidi – materiaalses keskkonnas, mida iseloomustavad teatud füüsikalised konstandid. Sel juhul saab valguse kiirus olla konstantne ja võrdne C-ga ainult selle materiaalse keskkonnaga “seotud” koordinaatsüsteemi suhtes.

A. Einstein esitab oma töös oma "valguse kiiruse püsivuse põhimõtte" lihtsustatud sõnastuse: "Valguse kiirus tühjas ruumis on alati konstantne, olenemata valguse allika või vastuvõtja liikumisest".

Nagu nendest formuleeringutest nähtub, on valguse kiiruse mõõdetud väärtus tühjas ruumis A. Einsteini järgi alati võrdne C-ga, isegi kui neid mõõtmisi ei tehta mitte ainult suhtelisena. "kiirgav keha", aga ka suhteliselt "valguse vastuvõtja" mis on vaatenurgast selge paradoks klassikaline füüsika. Miks paradoks? Esiteks tänu meie arusaamale tõsiasjast, et üldjuhul ei ole valguse vastuvõtja liikumine ja valguse liikumine omavahel seotud mingi põhjus-tagajärg seosega ning neid ei piira miski. täiesti tühi" ruumi kiiruse ala "valguse vastuvõtja" põhimõtteliselt võib sellel olla mis tahes suvaline väärtus liikuvate valguslainete suhtes. Kui valgus ja vastuvõtja liiguvad teineteisest sõltumatult, siis milliseks kujuneb valguse kiirus Alati võrdne suhtega C "valguse vastuvõtja"? Vastupidiselt praktikale ja loogikale A. Einsteini järgi "me peame arvestama" valguse liikumine sellise liikumisega, mille kiirus on konstantne ja võrdne C-ga mis tahes objekti (ja sellega seotud koordinaatsüsteemi) suhtes, liikudes ühtlaselt mis tahes suunas suvalise kiirusega teiste objektide suhtes. täiesti tühi" ruumi alad. Selline valguse ja vastuvõtja suhteline liikumine, kui see võib eksisteerida, erineb põhimõtteliselt tavalisest sõltumatust liikumisest, mis on mitteseotud materiaalsete objektide suhteline liikumine.

Olles õigustatult ümber lükanud absoluutse puhkuse looduses, kuid lükates samal ajal tagasi ka hüpoteesi helendava meediumi - “eetri” olemasolust, A. Einstein postulaadid füüsika jaoks täiesti uue nähtuse olemasolu looduses - absoluutne kiirus valguse liikumine, millel on sama väärtus, mõõdetuna mis tahes koordinaatsüsteemides, mis liiguvad üksteise suhtes "tühjus". Sellise postulaadi edenemine peaks omakorda paratamatult viima ja viib SRT-s absoluutse aja ja absoluutse ruumi tagasilükkamiseni, mida tunnustab tingimusteta klassikaline füüsika, mille aja- ja pikkuseühikute mõõtmed on kõigile ühesugused. koordinaatsüsteemid. Kas see uus absoluut võib põhimõtteliselt looduses eksisteerida?

Vaatame lihtsat näidet. Oletame, et mitmed materiaalsed objektid liiguvad koos koordinaatsüsteemide ja vaatlejatega erineva kiirusega sõltumataüksteisest lahus samas valguskiir. Valguskiir ei tohi olla kuidagi seotud liikuvate objektidega ja liigub ise "tühjuses." Sellest hoolimata "me peame arvestama", et lainete kiiruse mõõdetud väärtus valgusvihus vastavalt "valguse kiiruse püsivuse printsiibile" on võrdne C-ga iga nendel materiaalsetel objektidel asuvate vaatlejate jaoks. Kuidas saab see tegelikkusele vastata? Ainuüksi selle "nähtuse" selgitamiseks matemaatilised valemid STR-i pakutud ning kiiruse, ruumi ja aja ühendamisest siin ilmselgelt ei piisa. Kui need matemaatilised valemid saadakse vale postulaadi tulemusena, mille tõttu sõltumatu muutuv kogus- valguse kiirus asendub neis mingi hüpoteetilise konstandiga, siis ei saa valemitega ennustatud nähtused vastata füüsilisele reaalsusele. Kui postulaat on õige, peab looduses olema mingi “mehhanism”, mis kehtestab põhjus-tagajärg seosed iseseisvate liikumiste vahel ja toetab uut absoluuti. Kuidas see "mehhanism" toimida saab?

Esimene võimalus - valguskiir “võrdleb” oma kiirust iga vaatleja kiirusega ja “kohandab” oma kiirust iga vaatleja liikumiskiirusega. Selles teostuses peab vaadeldaval valguskiirel olema vähemalt süsteem valguslainete kiiruse "automaatseks" reguleerimiseks. püsiv väärtus C mis tahes kiires liikuva objekti suhtes. Sel juhul peaks valguslainete liikumiskiirus olema sama erinevates osades erinev valguskiir. Ilmselgelt on see valik iga füüsiku jaoks oma olemuselt absurdne.

Teine võimalus, mida tunnistab enamik SRT (relatiivsusteooria füüsikuid) järgijaid, on see, et objektide liikumise ruumil ja ajal on omadus muutuda sõltuvalt nende objektide liikumiskiirusest. Objektide liikumiskiirus mille suhtes? Oleme juba öelnud, et ruumis ei ole ega saa olla selle ruumi külge "kinnitatud" tugiraamistikku, seetõttu määrake selle kiiruse väärtus " täiesti tühi" ruumipiirkonnad pole isegi mõtleva olendi jaoks võimalikud.

Siis võib-olla olenevalt nende objektide liikumiskiirusest üksteise suhtes või mõne tavapäraselt statsionaarseks peetava abistava tugiraamistiku suhtes? Kuidas aga "võrrelvad" elutu ruum ja aeg nende üksteisest ruumiliselt kaugel olevate objektide liikumiskiirusi? IN" täiesti tühi" Liikuvaid objekte eraldaval ruumipiirkonnal puudub infokandja, mistõttu on põhimõtteliselt võimatu üksteisest kaugel asuvate objektide liikumiskiirusi “kõrvaldada”.

Võib-olla "võrreldavad" ruum ja aeg iga objekti liikumiskiirust valguskiire lainete kiirusega ja seejärel "arvutavad" nende objektide liikumiskiiruse üksteise suhtes? Aga A. Einstein postuleeritud meile valguse kiiruse C püsivus mis tahes liikuvate objektide suhtes - "valgusvastuvõtjad". Sellest postulaadist tuleneb paratamatult vastupidine väide - mis tahes objektide liikumiskiiruse püsivus ja võrdsus C ühise valgusvihu lainete suhtes. Vastavalt sellele, kuna objektid liiguvad kaasa sama kiirusÜhise valgusvihu lainete suhtes peaks objektide üksteise suhtes liikumiskiiruse ruumi ja aja järgi tehtud “arvutuste” tulemus alati olema võrdne nulliga (!), olenemata sellest, millise suhtelise kiirusega need on. objektid tegelikult liiguvad - "valgusvastuvõtjad". Praktikas on vastuolu, kuna oleme kergesti veendunud, et ühises valgusvihus liikuvad objektid jõuavad üksteisele järele ja mööduvad üksteisest, st liiguvad erineva kiirusega. Võib väita, et teine ​​variant kõigis oma sortides ei ole parem kui esimene ja peaks olema ka absurdne iga füüsiku jaoks.

A. Einstein kirjutab: Tõepoolest, kui iga valguskiir tühjuses levib süsteemi K suhtes kiirusega C, peab valguseeter olema kõikjal K suhtes paigal. Kui (rõhutus lisatud) valguse levimise seadused K’ süsteemis (liikudes K suhtes) on samad, mis K süsteemis, siis peame sama õigusega eeldama, et eeter on paigal K’ süsteemis. Kuna eeldus, et eeter on puhkeolekus samaaegselt kahes süsteemis, on absurdne ja kuna sama absurdne oleks eelistada ühte kahest (või lõpmata suurest hulgast) füüsiliselt samaväärsest süsteemist, peaksime keelduma kasutusele võtmast eetri kontseptsioon, mis on muutunud vaid teooria kasutuks täienduseks, niipea kui valguse mehhaaniline tõlgendus tagasi lükati.

Tõepoolest, mõne objekti puhkeseisundi tuvastamine kahe suhtelises liikumises oleva süsteemi suhtes on kindlasti absurdne. Kuid kas on vähem absurdne eeldada, et mõne objekti (valguse) kiirus on nende kahe suhtes konstantne "(või lõpmatust arvust) füüsiliselt samaväärsetest" süsteemid samas suhtelise liikumise olekus? Miks on üks absoluutselt parem kui teine?

SRT peamise postulaadina aktsepteeritud nähtuse lihtne loogiline analüüs viib järeldusele, et seda uut absoluuti toetavat "mehhanismi" ei saa looduses eksisteerida. G. Minkowski omal ajal loodud spetsiaalne geomeetria "ühendas" matemaatiliste valemite abil kiiruse, ruumi ja aja, andes SRT-le ainult välist elegantsi ja iseseisvust, kuid ei pakkunud peamist - "mehhanismi" mis loob põhjus-tagajärg seosed sõltumatute liikumiste vahel.

Seega osutuvad valguse ja vaatlejate sõltumatud liikumised SRT-s põhjuslikult "seotuks" ainult tänu sissejuhatavale. inimmõistus"postulaat atu". Kas me pole liiga palju ette võtnud, härrased, relativistlikud füüsikud? Looduse “täitmise” kohustuse nimel "relatiivsusteooria eriprintsiip" heitsime kõrvale kogu inimkonna kogutud kogemuse ja asutasime tugeva tahtega otsusega uue absoluudi, "seoses" iseseisvad loodusnähtused põhjus-tagajärg seostega. Ja mida me tegelikult teame looduse tegelikust "täitumisest" "relatiivsusteooria eriprintsiip" teistel planeetidel, tähtedel ja galaktikatel? Kuidas saame olla kindlad, et see põhimõte kehtib kõikjal? Ja miks me oleme nii kindlad, et just seda Maal tehakse?

Milliste füüsikaliste katsete tulemused võisid seda A. Einsteinile "inspireerida"? , mis nõudis valguse absoluutkiiruse suurendamist? Ju see ei tekkinud iseenesest. Proovime seda A. Einsteinilt endalt uurida.

Lõiget 1905. aastal kirjutatud esimesest artiklist on juba eespool tsiteeritud: "...Sellised näited, aga ka ebaõnnestunud katsed tuvastada Maa liikumist "heleda keskkonna" suhtes, viivad oletuseni...". Vaevalt võib keegi kahelda, et siin räägime Michelsoni ja Michelsoni - Morley katsetest, mille eesmärk on tuvastada Maa liikumiskiirust läbi helendava “eetri”, sest muud ebaõnnestunud katsed Maa liikumist "valguskeskkonna" suhtes ei olnud tol ajal veel võimalik tuvastada. Sama seisukohta jagab üks kuulsamaid füüsika ajaloo spetsialiste P. S. Kudrjavtsev: „...Kogu Einsteini artiklis pole ainsatki viidet kirjandusele. Einstein väitis hiljem, et ta ei teadnud Michelsoni katse kohta, kui ma oma tööd kirjutasin. Aga kui ta luges 1895. aastal Lorentzi teost, kus tõestati esimest järku relatiivsusteooria põhimõte, mida ta siin mainib, siis Ta ei saanud muud kui teadnud Michelsoni katse kohta » (rõhutus lisatud).

1907: "Alates selle teooria tekkimisest(liikuvate kehade elektrodünaamika, välja töötanud G. A. Lorenz. Autori märkus) võib eeldada, et on võimalik eksperimentaalselt tuvastada Maa liikumise mõju eetri suhtes optilised nähtused... Michelsoni ja Morley katsete negatiivne tulemus näitas aga, et vähemalt sel juhul puudub ka teist järku efekt (proportsionaalne v2 /C2), kuigi Lorentzi teooria põhialuste kohaselt on see pidanuks avalduma eksperimentaalselt... Seetõttu jäi mulje, et Lorentzi teooriast tuleb loobuda, asendades selle teooriaga, mis põhineb relatiivsusprintsiibil, sest selline teooria võimaldaks koheselt ette näha teooria negatiivset tulemust. Michelson-Morley eksperiment... Kuidas näevad välja loodusseadused, kui kõiki nähtusi uuritakse võrdlussüsteemis, mis on nüüd uues liikumisseisundis? Sellele küsimusele vastates teeme loogiliselt kõige lihtsamat ja soovitas Michelsoni ja Morley eelduse kogemus: loodusseadused ei sõltu võrdlussüsteemi liikumisseisundist, vähemalt siis, kui seda ei kiirendata.(Rõhutus lisatud).

Pangem tähele, et vaid kaks aastat pärast esimese artikli avaldamist väitis A. Einstein esimest korda, et "relatiivsusteooria eriprintsiip" maapinnal « õhutatud Michelsoni ja Morley kogemus".

1910: „Eespool saadud võrrandites pole Lorenzi ja Fitzgeraldi hüpoteese raske ära tunda. See hüpotees tundus meile kummaline ja seda oli vaja tutvustada, et oleks võimalik selgitada Michelsoni ja Morley katse negatiivset tulemust. Siin näib see hüpotees meie poolt vastu võetud põhimõtete loomuliku tagajärjena..

1915: „Lorentzi teooria edu oli nii suur, et füüsikud oleksid kõhklemata relatiivsusprintsiibist loobunud, kui poleks saadud üht olulist katsetulemust, millest nüüd tuleb rääkida, nimelt Michelsoni katse tulemusest. Kuid enamik neist negatiivsetest tulemustest ei öelnud midagi Lorentzi teooria vastu. Väga geniaalses teoreetilises uuringus näitas G. A. Lorenz, et suhteline liikumine ei mõjuta esmalt ühegi optilise katse käigus kiirte liikumisteed. Järele jäi vaid üks optiline katse, mille puhul meetod oli nii tundlik, et katse negatiivne tulemus jäi arusaamatuks isegi G. A. Lorenzi teoreetilise analüüsi seisukohalt. See oli juba mainitud Michelsoni eksperiment...”

1922. aastal «Kõik katsed näitavad, et Maa translatsiooniline liikumine ei mõjuta elektromagnetilisi ja optilisi nähtusi Maa kui võrdluskeha suhtes. Neist kõige olulisemad on Michelsoni ja Morley katsed, mis minu arvates on teada. Seega ei saa relatiivsusteooria eriprintsiibi kehtivuses kahelda..

Näiteid võib tuua ka teisi, aga sellest ilmselt piisab. Niisiis," Michelson-Morley katse negatiivne tulemus" oli aluseks nii helendava keskkonna – “eetri” tagasilükkamisele kui ka A. Einsteini ““ propageerimisele. relatiivsusteooria eriprintsiip" ja "valguse kiiruse püsivuse põhimõte". Tõenäoliselt kahtles A. Einstein ise intuitiivselt ikkagi selle aluse puutumatuses, kuna hiljem, nagu eespool mainitud, hakkas ta välimuse seost eitama. "valguse kiiruse püsivuse põhimõte" Koos " Michelson-Morley katse negatiivne tulemus".

Intuitsioon A. Einsteini alt ei vedanud sel juhul. Negatiivne tulemus Michelson-Morley eksperiment "Maa liikumise eksperimentaalse tuvastamise kohta eetri suhtes" oli üsna etteaimatav just meid ümbritsevas ruumis helendava “eetri” olemasolu seisukohalt. Michelson-Morley katses levivad valguslained kahes vastastikku risti olevas suunas sama kiirusega C „eetri” suhtes, kuid mõõtmise ajal liigub üks interferomeetri õlg vaheldumisi mööda valguslaineid ja teine ​​risti. neile. Interferomeetri õla liikumine mööda valguslaineid ei too kaasa mitte ainult eksperimentaalselt otsitud muutust ajavahemikus valguskiire läbimiseks piki kätt "sinna" ja "tagasi", vaid ka muutusi valguse vibratsiooni sageduses. peeglitel, mis asuvad interferomeetri selles õlas. Need muutused võnkesageduses on selgelt illustreeritud välklamp-mudel.

Katse läbi viinud eksperimenteerijad pidasid Michelsoni interferomeetri peeglite valgusvibratsiooni sagedust konstantseks, uskudes, et tegemist on mõõtmise teisendusega "Maa liikumise kiirus "eetri" suhtes - erinevus ajaintervallid." Tegelikkuses viidi katse läbi mõõtmistesendus: "Maa liikumise kiirus "eetri" suhtes - valguse võnkumiste faaside erinevus summeeriti interferomeetri "ekraanil". Valguslaine faasisissetung piki interferomeetri õla pikkust on valguslaine piki interferomeetri õla läbimise ajaintervalli korrutis. vibratsiooni sagedus, mõõdetuna valguslaineid tajuval interferomeetri peeglil. Kui selles korrutis üks teguritest, näiteks ajavahemik, suureneb mõne võrra, siis teine, võnkesagedus, väheneb sama palju. Toode ise – faasinihe – jääb konstantseks ega sõltu Maa liikumise kiirusest „eetri” suhtes.

Seega tuleb 100-aastase viivitusega tõdeda, et vastupidiselt A. Einsteini väidetele ei saanud Michelson-Morley eksperimendi tulemust kasutada eksperimentaalse alusena, et esitada “ relatiivsusteooria eriprintsiip" ja "valguse kiiruse püsivuse põhimõte". Mõlemad "põhimõte" esitati lihtsalt järgmise põhjal ebaõnnestunud katse Michelson-Morley eksperimendi nulltulemuse selgitus, mis tegelikult näitab Michelsoni interferomeetri tundlikkust selle liikumiskiiruse suhtes valguslainete suhtes.

Kuid nagu kaasaegne "ametlik" füüsika väidab, on nende tagajärjed "põhimõtted", on teoreetiliselt laialdaselt kasutusel ja seda kinnitavad arvukad reaalsed praktilised tulemused. See on kummaline olukord. Kui aluseks olev STO "valguse kiiruse püsivuse põhimõte" põhimõtteliselt ei saa looduses eksisteerida ja see esitati ainult Michelson-Morley eksperimendi tulemuse ebaõige tõlgenduse põhjal, siis kuidas saavad SRT tagajärjed täita? Võib-olla on need mõne muu põhjuse tagajärjed, mis on ekslikult SRT-le omistatud? Analüüsime eraldi STR-ga ennustatud füüsikaliste nähtuste tegelikkust ja nende vastavust praktikas vaadeldavatele nähtustele.

Esiteks tsitaat A. Einsteini loomingust: "Kujutagem ette kella, mis suudab näidata võrdlussüsteemi aegak ja on suhtes puhkeasendisk. Võib näidata, et sama kell liigub võrdlussüsteemi suhtes ühtlaselt ja sirgjooneliseltk, süsteemi vaatevinklistk läheb aeglasemalt: kui kella näit suureneb ühe võrra, siis süsteemi kellk näitab, et aeg on selles süsteemis möödunud

Seega töötab liikuv kell süsteemi suhtes aeglasemalt kui sama kell puhkeolekusk. Sel juhul tuleb ette kujutada, et liikuvas olekus kella kiirus määratakse kindlaks nende kellade osutite pideva võrdlemisega puhkeolekus olevate inimeste osutite asukohaga süsteemi suhtes.k kellad, mis mõõdavad süsteemi aegak ja millest möödub kõnealune liikuv kell.

Kuidas saavutada selline liikuva kella "aeglustumine" vaatenurgast" A. Einstein demonstreeris selgelt puhkereaktsiooni aastal, viies vaimselt läbi suhtelise liikumise olekus koordinaatsüsteemides paiknevate kellade valgussignaalide abil metoodiliselt vale sünkroniseerimise. Selle "sünkroniseerimisega" ilmnesid valgussignaalide ilmselgelt ebavõrdsed ajaintervallid liikumatust koordinaatsüsteemist liikuvasse ja tagasi. A. Einstein tegi ettepaneku mõõta nendes koordinaatsüsteemides paiknevaid identseid ja sünkroonselt töötavaid kellasid, kuid omistas tulemuseks nende ebavõrdsete ajavahemike mõõtmised kellade ebaühtlasele käigule, asendades põhjuse ja tagajärje, mis viis aja relativistliku "aeglustumise" esilekerkimiseni. Seda on üksikasjalikumalt välja toodud autori artiklis “A. Einsteini pakutud metoodilisest veast kellade sünkroniseerimisel valgussignaalidega”, kus Einsteini “sünkroniseerimise” asemel on teine ​​meetod samade kellade sünkroniseerimiseks. välja on pakutud samad valgussignaalid, tagades ühetaolisuse (kella ebaühtluse piirides) kelladega mõõdetavate valgussignaalide liikumise ajaintervallid ning välistades igasugused alused aja relativistliku “aeglustumise” olemasoluks.

Siinkohal on asjakohane tsiteerida L. Brillouini õiglast väidet Einsteini kellade "sünkroniseerimise" kohta: "See reegel on(Einsteini sünkroonimistehnika. Autori märkus) on meelevaldne ja isegi metafüüsiline. Seda ei saa katseliselt tõestada ega ümber lükata...”. Erinevalt Einsteini kellade “sünkroniseerimisest” on autori artiklis “A. Einsteini poolt välja pakutud metoodilisest veast kellade sünkroniseerimisel valgussignaalidega” välja pakutud sünkroniseerimine füüsiliselt teostatav ja sellega saab eksperimentaalselt tõestada aja absoluutsus ja kummutada looduses eksisteerimise "fakti" relativistliku aja "aeglustumise" kohta. Sellega seoses tuleb üsna kindlalt väita: vaadeldavatel materiaalsetel objektidel puudub nende ühtlase liikumise tõttu reaalajas dilatatsioon. "tühjus" subjektide-vaatlejate suhtes, ei saa tekkida. Sellel pole muud põhjust kui ülalmainitud vale kella sünkroonimistehnika.

Niisiis viis kella sünkroonimise vale meetod vale järelduseni aja relativistliku "aeglustumise" olemasolu kohta. Aja olematu relativistlik “aeglustumine” omakorda tekitas olematu relativistliku pikkuse “kokkutõmbumise”. Eelkõige märgib A. Einstein selle kohta: "See tulemus(relativistliku pikkuse "kokkutõmbumise" olemasolu. Autori märkus) osutub mitte nii kummaliseks, kui arvestada, et sellel väitel liikuva keha suuruse kohta on väga keeruline tähendus, sest vastavalt eelmisele keha suurust saab määrata ainult aja mõõtmise teel». Autori rõhuasetus) .

Eriti huvitavad on A. Einsteini väited aja relativistliku "aeglustumise" ja pikkuse "kokkutõmbumise" füüsilise tähenduse kohta:

– « Kokku võtma , võime järeldada: mis tahes protsess teatud füüsilises süsteemis aeglustub, kui see süsteem suunatakse edasiliikumisele. See aeglustumine toimub aga ainult mittekoordineeritud süsteemi vaatenurgast.";

– "Küsimus, kas Lorentzi kokkutõmbumine on tõeline või mitte, ei ole mõttekas. Kokkutõmbumine ei ole tõeline, sest seda ei eksisteeri koos kehaga liikuva vaatleja jaoks; aga see on reaalne, kuna seda saab põhimõtteliselt füüsiliste vahenditega tõestada vaatleja jaoks, kes kehaga kaasas ei liigu.

See tähendab, et aja relativistlik “aeglustumine” ja pikkuse “kokkutõmbumine” puuduvad A. Einsteini järgi koos kehaga liikuva vaatleja jaoks ja esinevad samal ajal sama kehaga mitte liikuva vaatleja jaoks. See on relativismi peamine ja vältimatu tagajärg – solipsism 1 ! See ei ole vaatlusobjekt ise – liikuv materiaalne keha, mille parameetreid me vaatleme – see on reaalsus, vaid “reaalsus” on ainult iga subjekti – vaatleja – “ideed” selle keha kohta. Järelikult on A. Einsteini järgi nii palju “reaalsusi”, kui on vaatlejaid.

1. Solipsism on subjektiivne idealistlik teooria, mille kohaselt eksisteerib ainult inimene ja tema teadvus ning objektiivne maailm eksisteerib ainult inimese meeles.

Asjatult samastas A. Einstein aga Lorentzi kontraktsiooni pikkuse relativistliku “kontraktsiooniga”. Kuigi Lorentzi kontraktsioon ja pikkuse relativistlik "kokkutõmbumine" on kirjutatud sama valemiga, on neil täiesti erinev tähendus. Michelsoni-Morley katse nulltulemuse selgitamiseks pakuti hüpoteesina välja Lorentzi pikkuse kontraktsioon. See hüpotees, vaatamata oma “erakorralisusele” (G. A. Lorenzi sõnadega), põhines liikuva keha ja liikumatu “eetriga” koosmõjul tundmatutel, kuid üsna tõenäolistel füüsilistel põhjustel. Eeldati, et Lorentzi kokkutõmbumine on eetri kaudu liikumise pikkuse tõeline vähenemine. materiaalsed kehad, kuid mitte "tulemus" vaatlused, sõltuvalt nende kehade ja vaatlejate suhtelise liikumise kiirusest. Pikkuse relativistliku “kokkutõmbumise” aluseks oli aja olematu relativistlik “aeglustumine”. Saame lisada vaid järgmise: praktikas ei täheldata ei Lorentzi kontraktsiooni ega pikkuse relativistlikku “kokkutõmbumist”. Mõlemal "lühendil" pole midagi pistmist Michelson-Morley katse nulltulemuse selgitamisega.

Louis de Broglie rääkis kõige täpsemalt relativistlike "efektide" olemasolu "reaalsusest": « Ilmne (siin ja allpool on autor rõhutanud) sellega kaasneb suuruse vähenemine ilmne kella aeglustamine. Vaatlejad, kes asuvad näiteks koordinaatsüsteemis A, uurides koos kaadriga B liikuvate kellade liikumist, avastavad, et nad jäävad kaadris A oma puhkeoleku kelladest maha. Teisisõnu võib väita, et liikuvad kellad on aeglasemad kui statsionaarsed. Nagu Einstein näitas, on see ka üks Lorentzi teisenduse tagajärgi. Niisiis, ilmne pikkuste vähenemine ja kella aeglustumine tuleneb selgelt uutest ruumi ja aja definitsioonidest, millega seostatakse Lorentzi teisendust. Ja vastupidi, postuleerides kella suuruse vähenemist ja aeglustumist, võib saada Lorentzi teisenduse valemid..

Oma elus puutume iga päev kokku näiliste nähtustega. Mööda tänavat liikudes näeme, et perspektiivis olevad hooned ei kujuta ristkülikukujulisi rööptahukaid, mida nad tegelikult on. Hoone lähemad osad tunduvad meile kõrgemad ja mahukamad. Kuid me teame lapsepõlvest, et need on perspektiiviseadused ja seetõttu ei pea seda nähtust reaalsuseks. Kogemus on viinud meid selle arusaamiseni. Meie jaoks on reaalsus kõrguse range ühtsus vastasküljed ristkülikukujulised rööptahukad - seinte ehitamine, mida toetavad tulemused täpsed mõõdud teostatakse hoonete ehitamise käigus. Kujutagem ette, et leidub "teadlane", kes ütleks meile, et nende hoonete seinte kõrgus, milles me elame, sõltub nende kaugusest vaatlejast - tänaval kõndivast jalakäijast. Ma arvan, et me ei aplodeeriks sellele "teadlasele" sellise "avastuse" eest, isegi kui ta üritaks meile kinnitada, et tema väide võib olla " põhimõtteliselt tõestatud füüsiliste vahenditega" Miks me siis oleme 100 aastat pidanud reaalsuseks mitte vaatlusobjekte endid - meist sõltumatult ja sõltumatult eksisteerivaid materiaalseid kehasid, vaid asendanud need vaatlejate individuaalsete "ideedega" nende materiaalsete kehade kohta, oletatavasti kiirusest sõltuvalt. suhtelisest liikumisest? Isegi kui tõesti selgus, et materiaalse keha mõne parameetri mõõdetud väärtus sõltub teatud vaatlejate liikumiskiirusest selle keha suhtes, siis miks mitte viia mõõtetulemusse seose võrrandist arvutatud parandus. mõõdetud parameetri suhtelise liikumiskiirusega ja saada kõigi vaatlejate jaoks sama väärtus tegelik väärtus vaadeldava materiaalse keha parameeter? Täpselt seda metroloogid tavaliselt teevadki, tehes mõõtmistulemustesse vajalikke parandusi, et kompenseerida mõõtmisprotsessi käigus ühel või teisel põhjusel tekkinud näiliste nähtuste mõju. See lihtne meetod võimaldab neil saadud mõõtmistulemusi korrigeerida ja maksimaalse täpsusega ühtlustada füüsiline reaalsus- materiaalne keha.

Mida siis mass näitab? kuulsad katsed, millesse on “registreeritud” aja olematu relativistlik “aeglustumine”? Vastus saab olla ainult üks. Tegelikkuses ei registreeri katsetajad aja näilist aeglustumist, vaid voolukiiruse tegelikku aeglustumist. füüsikalised protsessid, mis esineb materiaalsetes objektides, mis liiguvad meie suhtes suurel kiirusel, mis on võrreldav valguse kiirusega, või suure kiirendusega. Objektiivne põhjus mõnede jälgitavate füüsikaliste protsesside kestuse tegelik pikenemine, nagu näiteks kiiresti liikuvate ebastabiilsete osakeste “eluea” pikenemine, peaks olema seotud muutustega nende osakeste sisestruktuuris, mis on tingitud muutustest. nende interaktsiooni intensiivsus "eetriga", kui nad liiguvad selle suhtes alavalguse kiirusel või suurel kiirendusel. Järeldus viitab iseenesest, et täna oleme eksinud kokkusattumus SRT-s saadud matemaatilised valemid valemitega, mis peaksid kirjeldama objektiivselt toimuvaid protsesse ja selgitamaks füüsikaliste protsesside kiiruse aeglustumist, on vaja teistsugust teooriat.

Teeme kokkuvõtte. 19. – 20. sajandi kärestikus “lestas” füüsika “neelas” kauni sööda kujul “ relatiivsuspõhimõte" ja jäi kindlalt absoluutse valguse kiiruse “teraskonksu” külge. Siiani on üldtunnustatud seisukoht, et SRT "tõi" füüsika sügavast kriisist kiiresti välja. Võib-olla see “tõi selle välja”, aga kuhu see selle tulemusel “too”? Näiliste nähtustega tippu „kasvanud” solipsismi “soos”, kust väljapääsu ei paista.

Arst tehnikateadused A. GOLUBEV.

Möödunud aasta keskel ilmus ajakirjadesse sensatsiooniline sõnum. Rühm Ameerika teadlasi avastas, et väga lühike laserimpulss liigub spetsiaalselt valitud keskkonnas sadu kordi kiiremini kui vaakumis. See nähtus tundus täiesti uskumatu (valguse kiirus keskkonnas on alati väiksem kui vaakumis) ja tekitas isegi kahtlusi erirelatiivsusteooria paikapidavuses. Vahepeal avastati superluminaalne füüsiline objekt - laserimpulss võimenduskeskkonnas - esmakordselt mitte 2000. aastal, vaid 35 aastat varem, 1965. aastal, ja superluminaalse liikumise võimalust arutati laialdaselt kuni 70ndate alguseni. Tänapäeval on arutelu selle kummalise nähtuse ümber puhkenud uue hooga.

"Superluminaalse" liikumise näited.

60ndate alguses lühikesed valgusimpulssid suur jõud hakati hankima laservälgu juhtimisel läbi kvantvõimendi (ümberpööratud populatsiooniga meedium).

Võimendamiskeskkonnas põhjustab valgusimpulsi algpiirkond aatomite stimuleeritud emissiooni võimendi keskkonnas ja selle viimane piirkond põhjustab nende energia neeldumise. Selle tulemusena tundub vaatlejale, et impulss liigub kiiremini kui valgus.

Lijun Wongi eksperiment.

Läbipaistvast materjalist (näiteks klaasist) valmistatud prismat läbiv valguskiir murdub, see tähendab, et see hajub.

Valgusimpulss on erineva sagedusega võnkumiste kogum.

Tõenäoliselt teavad kõik – ka füüsikakauged inimesed, et materiaalsete objektide maksimaalne võimalik liikumiskiirus või igasuguste signaalide levimise kiirus on valguse kiirus vaakumis. Seda tähistatakse tähega Koos ja on peaaegu 300 tuhat kilomeetrit sekundis; täpne väärtus Koos= 299 792 458 m/s. Valguse kiirus vaakumis on üks põhilisi füüsikalisi konstante. Suutmatus saavutada kiiruse ületamist Koos, tuleneb Einsteini erirelatiivsusteooriast (STR). Kui õnnestuks tõestada, et signaalide edastamine ülivalguse kiirusega on võimalik, langeks relatiivsusteooria. Siiani pole seda juhtunud, hoolimata arvukatest katsetest kummutada suuremate kiiruste olemasolu keeld Koos. Hiljutised eksperimentaalsed uuringud on aga paljastanud väga huvitavaid nähtusi, mis näitavad, et spetsiaalselt loodud tingimustes on võimalik jälgida superluminaalseid kiirusi ilma relatiivsusteooria põhimõtteid rikkumata.

Alustuseks meenutagem valguse kiiruse probleemiga seotud peamisi aspekte. Esiteks: miks on see võimatu (kui normaalsetes tingimustes) ületab valguse piiri? Sest siis rikutakse meie maailma põhiseadust – põhjuslikkuse seadust, mille järgi tagajärg ei saa eelneda põhjusele. Keegi pole kunagi täheldanud, et näiteks karu kukkus esmalt surnult ja siis tulistas jahimees. Ületavatel kiirustel Koos, sündmuste jada muutub vastupidiseks, ajalint kerib tagasi. Seda on lihtne kontrollida järgmiste lihtsate arutluste põhjal.

Oletame, et oleme mingisugusel kosmose-imelaeval, mis liigub valgusest kiiremini. Siis jõuaksime järk-järgult järele allika poolt varasematel ja varasematel aegadel kiirgavale valgusele. Esiteks jõuaksime järele näiteks eile kiiratud footonitele, siis üleeile, siis nädal, kuu, aasta tagasi ja nii edasi. Kui valgusallikaks oleks elu peegeldav peegel, siis näeksime esmalt eilseid sündmusi, siis üleeile jne. Võiksime näha näiteks vanameest, kes muutub tasapisi keskealiseks meheks, siis noormeheks, noorukiks, lapseks... See tähendab, aeg pöörduks tagasi, liiguksime olevikust minevik. Põhjused ja tagajärjed vahetaksid siis kohti.

Kuigi see arutelu ignoreerib täielikult valguse vaatlemise protsessi tehnilisi üksikasju, näitab see fundamentaalsest vaatepunktist selgelt, et ülivalguse kiirusega liikumine viib olukorrani, mis meie maailmas on võimatu. Loodus on aga seadnud veelgi karmimad tingimused: mitte ainult ülivalguse kiirusega liikumine pole saavutatav, vaid ka valguse kiirusega võrdne kiirus – sellele saab vaid läheneda. Relatiivsusteooriast järeldub, et kui liikumiskiirus suureneb, tekib kolm asjaolu: liikuva objekti mass suureneb, selle suurus liikumissuunas väheneb ja ajavool sellel objektil aeglustub (punktist alates välise "puhkava" vaatleja vaatest). Tavalistel kiirustel on need muutused tühised, kuid valguse kiirusele lähenedes muutuvad nad üha märgatavamaks ja piirkiirusel - kiirusel, mis on võrdne Koos, - mass muutub lõpmatult suureks, objekt kaotab liikumissuunas suuruse täielikult ja aeg peatub sellel. Seetõttu ei suuda ükski materiaalne keha saavutada valguse kiirust. Ainult valgusel endal on selline kiirus! (Ja ka "kõike läbiv" osake - neutriino, mis nagu footon ei saa liikuda kiirusega, mis on väiksem kui Koos.)

Nüüd signaali edastuskiirusest. Siin on asjakohane kasutada valguse kujutamist elektromagnetlainete kujul. Mis on signaal? See on osa teavet, mis tuleb edastada. Täiuslik elektromagnetlaine- see on rangelt ühe sagedusega lõpmatu sinusoid ja see ei saa kanda mingit teavet, kuna sellise sinusoidi iga periood kordab täpselt eelmist. Siinuslaine faasi liikumiskiirus - nn faasikiirus - võib keskkonnas teatud tingimustel ületada valguse kiirust vaakumis. Siin pole piiranguid, kuna faasikiirus ei ole signaali kiirus - seda pole veel olemas. Signaali loomiseks peate lainele tegema mingi märgi. Selliseks märgiks võib olla näiteks mistahes laineparameetri – amplituudi, sageduse või algfaasi – muutus. Kuid niipea, kui märk on tehtud, kaotab laine sinusoidsuse. See muutub moduleerituks, mis koosneb lihtsate siinuslainete komplektist, millel on erinevad amplituudid, sagedused ja algfaasid - lainete rühm. Märgi liikumise kiirus moduleeritud laines on signaali kiirus. Keskkonnas levides langeb see kiirus tavaliselt kokku rühmakiirusega, mis iseloomustab ülalmainitud lainete rühma levikut tervikuna (vt "Teadus ja elu" nr 2, 2000). Tavatingimustes on rühma kiirus ja seega ka signaali kiirus väiksem kui valguse kiirus vaakumis. Pole juhus, et siin kasutatakse väljendit “normaalsetes tingimustes”, sest mõnel juhul võib grupi kiirus ületada Koos või isegi kaotab oma tähenduse, kuid siis ei ole see seotud signaali levimisega. Teenindusjaam teeb kindlaks, et signaali on võimatu edastada kiirusega, mis on suurem kui Koos.

Miks see nii on? Sest mis tahes signaali edastamisel kiirusel, mis on suurem kui, on takistus Koos Toimib sama põhjuslikkuse seadus. Kujutagem ette sellist olukorda. Mingil hetkel A lülitab valgussähvatus (sündmus 1) sisse teatud raadiosignaali saatva seadme ja kaugemas punktis B toimub selle raadiosignaali mõjul plahvatus (sündmus 2). On selge, et sündmus 1 (sähvatus) on põhjus ja sündmus 2 (plahvatus) on selle tagajärg hilisemad põhjused. Kuid kui raadiosignaal leviks ülivalguskiirusel, näeks punkti B lähedal olev vaatleja esmalt plahvatust ja alles siis jõuaks see temani kiirusega. Koos valgussähvatus, plahvatuse põhjus. Teisisõnu, selle vaatleja jaoks oleks sündmus 2 toimunud varem kui sündmus 1, see tähendab, et tagajärg oleks eelnenud põhjusele.

On kohane rõhutada, et relatiivsusteooria “ülevalguslik keeld” on kehtestatud ainult materiaalsete kehade liikumisele ja signaalide edastamisele. Paljudes olukordades on liikumine mis tahes kiirusega võimalik, kuid see ei ole materiaalsete objektide või signaalide liikumine. Kujutage näiteks ette kahte üsna pikka joonlauda, ​​mis asuvad samas tasapinnas, millest üks asub horisontaalselt ja teine ​​lõikub sellega väikese nurga all. Kui esimest joonlauda suurel kiirusel allapoole (noolega näidatud suunas) liigutada, saab joonlaudade ristumispunkti panna jooksma nii kiiresti kui soovitakse, kuid see punkt ei ole materiaalne keha. Teine näide: kui võtate taskulambi (või näiteks laseri, mis tekitab kitsa kiirte) ja kirjeldate kiiresti õhus olevat kaare, siis lineaarne kiirus valguskiir suureneb kauguse suurenedes ja piisavalt suur vahemaaületab Koos. Valguslaik liigub punktide A ja B vahel ülivalguse kiirusega, kuid see ei ole signaali edastamine punktist A punkti B, kuna selline valguspunkt ei kanna punkti A kohta teavet.

Näib, et superluminaalsete kiiruste küsimus on lahendatud. Kuid kahekümnenda sajandi 60ndatel esitasid teoreetilised füüsikud hüpoteesi superluminaalsete osakeste, mida nimetatakse tahhüoniteks, olemasolust. Need on väga kummalised osakesed: teoreetiliselt on need võimalikud, kuid et vältida vastuolusid relatiivsusteooriaga, tuli neile määrata kujuteldav puhkemass. Füüsiliselt kujuteldavat massi ei eksisteeri, see on puhtalt matemaatiline abstraktsioon. See aga ei tekitanud erilist ärevust, kuna tahhüonid ei saa olla puhkeseisundis - nad eksisteerivad (kui on olemas!) ainult kiirustel, mis ületavad valguse kiirust vaakumis ja sel juhul osutub tahhüoni mass tõeliseks. Siin on mingi analoogia footonitega: footoni puhkemass on null, kuid see tähendab lihtsalt seda, et footon ei saa olla puhkeolekus – valgust ei saa peatada.

Kõige keerulisemaks osutus, nagu arvata võiks, tahhüoni hüpoteesi ühitamine põhjuslikkuse seadusega. Selles suunas tehtud katsed, kuigi üsna geniaalsed, ei toonud silmnähtavat edu. Samuti pole kellelgi õnnestunud tahhüone eksperimentaalselt registreerida. Selle tulemusena tekkis huvi tahhüonite kui superluminaalsete vastu elementaarosakesed hääbus tasapisi.

60ndatel avastati aga eksperimentaalselt nähtus, mis füüsikud esialgu segadusse ajas. Seda kirjeldatakse üksikasjalikult A. N. Oraevsky artiklis “Superluminal waves in amplifying media” (UFN nr 12, 1998). Siin võtame lühidalt kokku asja olemuse, suunates üksikasjadest huvitatud lugeja nimetatud artikli juurde.

Varsti pärast laserite avastamist – 60ndate alguses – tekkis probleem lühikeste (kestvus umbes 1 ns = 10–9 s) suure võimsusega valgusimpulsside saamisega. Selleks lasti lühike laserimpulss läbi optilise kvantvõimendi. Impulss jagati kiirte jagamise peegli abil kaheks osaks. Üks neist, võimsam, saadeti võimendisse ja teine ​​levis õhus ja oli võrdlusimpulss, millega sai võrrelda võimendit läbivat impulssi. Mõlemad impulsid suunati fotodetektoritesse ja nende väljundsignaale sai visuaalselt jälgida ostsilloskoobi ekraanil. Eeldati, et võimendit läbiv valgusimpulss kogeb selles võrdlusimpulsiga võrreldes mõningast viivitust, see tähendab, et valguse levimise kiirus võimendis on väiksem kui õhus. Kujutage ette teadlaste hämmastust, kui nad avastasid, et impulss levis läbi võimendi kiirusega, mis pole mitte ainult suurem kui õhus, vaid ka mitu korda suurem kui valguse kiirus vaakumis!

Esimesest šokist toibunud, hakkasid füüsikud sellise ootamatu tulemuse põhjust otsima. Erirelatiivsusteooria põhimõtetes ei kahelnud kellelgi vähimatki kahtlust ja just see aitas leida õige seletuse: kui SRT põhimõtted säilivad, siis tuleks vastust otsida võimendava meediumi omadustest.

Üksikasjadesse laskumata juhime sellele ainult tähelepanu üksikasjalik analüüs võimendusmeediumi toimemehhanism selgitas olukorra täielikult. Asi oli footonite kontsentratsiooni muutuses impulsi levimise ajal – muutuses, mis on põhjustatud keskkonna võimenduse muutumisest kuni negatiivne väärtus impulsi tagumise osa läbimise ajal, kui keskkond juba neelab energiat, sest tema enda reserv on selle ülekande tõttu juba ära kasutatud valgusimpulss. Imendumine ei põhjusta impulsi suurenemist, vaid nõrgenemist ja seega impulss tugevneb esiosas ja nõrgeneb tagaosas. Kujutagem ette, et vaatleme võimendi keskkonnas valguse kiirusel liikuva seadme abil impulssi. Kui meedium oleks läbipaistev, näeksime impulssi tardunud liikumatus. Keskkonnas, kus eelnimetatud protsess toimub, paistavad vaatlejale impulsi esiserva tugevnemine ja tagumise serva nõrgenemine selliselt, et meedium näib olevat impulsi ettepoole nihutanud. Kuid kuna seade (vaatleja) liigub valguse kiirusel ja impulss möödub sellest, siis impulsi kiirus ületab valguse kiiruse! Just selle efekti registreerisid katsetajad. Ja siin pole relatiivsusteooriaga tegelikult mingit vastuolu: võimendusprotsess on lihtsalt selline, et varem välja tulnud footonite kontsentratsioon osutub suuremaks kui hiljem välja tulnud footonite kontsentratsioon. Superluminaalsel kiirusel ei liigu mitte footonid, vaid ostsilloskoobiga jälgitakse impulsi mähisjoont, eelkõige selle maksimumi.

Seega, kui tavalistes meediumites toimub alati valguse nõrgenemine ja selle kiiruse vähenemine, mille määrab murdumisnäitaja, siis aktiivses laserkandjas ei toimu mitte ainult valguse võimendumist, vaid ka impulsi levimist superluminaalsel kiirusel.

Mõned füüsikud püüdsid eksperimentaalselt tõestada superluminaalse liikumise olemasolu tunneliefekti ajal – üks hämmastavamaid nähtusi maailmas. kvantmehaanika. See efekt seisneb selles, et mikroosake (täpsemalt mikroobjekt, in erinevad tingimused millel on nii osakeste kui ka laineomadused) on võimeline tungima läbi nn potentsiaalse barjääri – see on täiesti võimatu nähtus. klassikaline mehaanika(mille analoogia oleks järgmine olukord: vastu seina visatud pall satuks teisele poole seina või seina külge seotud köiele antud lainetaoline liikumine kanduks üle köiele, mis on seotud sein teisel pool). Tunneliefekti olemus kvantmehaanikas on järgmine. Kui teatud energiaga mikroobjekt kohtab ala, kus potentsiaalne energia, ületades mikroobjekti energiat, on see piirkond tema jaoks barjääriks, mille kõrguse määrab energiaerinevus. Aga mikroobjekt “lekib” läbi tõkke! Selle võimaluse annab talle tuntud Heisenbergi määramatuse seos, mis on kirjutatud interaktsiooni energia ja aja kohta. Kui mikroobjekti interaktsioon barjääriga toimub üsna kindla aja jooksul, siis mikroobjekti energiat iseloomustab seevastu määramatus ja kui see määramatus on barjääri kõrguse suurusjärgus, siis viimane lakkab olemast mikroobjektile ületamatuks takistuseks. Läbi potentsiaalse barjääri läbitungimise kiirust on uurinud mitmed füüsikud, kes usuvad, et see võib ületada Koos.

1998. aasta juunis toimus rahvusvaheline sümpoosion probleemidest superluminaalsed liigutused, kus arutati neljas laboris saadud tulemusi – Berkeleys, Viinis, Kölnis ja Firenzes.

Ja lõpuks, 2000. aastal, ilmusid teated kahe uue katse kohta, milles ilmnesid superluminaalse leviku mõjud. Ühte neist esitas Lijun Wong ja tema kolleegid aastal uurimisinstituut Princetonis (USA). Selle tulemuseks on see, et tseesiumiauruga täidetud kambrisse sisenev valgusimpulss suurendab selle kiirust 300 korda. Selgus, et põhiosa impulsist väljus kambri kaugemast seinast isegi varem, kui impulss esiseina kaudu kambrisse sisenes. See olukord ei ole vastuolus mitte ainult terve mõistusega, vaid sisuliselt relatiivsusteooriaga.

L. Wongi sõnum tekitas füüsikute seas intensiivset diskussiooni, kellest enamik ei kippunud nägema saadud tulemustes relatiivsuspõhimõtete rikkumist. Nende arvates on väljakutse seda katset õigesti selgitada.

L. Wongi katses kestis tseesiumiauruga kambrisse sisenev valgusimpulss umbes 3 μs. Tseesiumi aatomid võivad eksisteerida kuueteistkümnes võimalikus kvantmehaanilises olekus, mida nimetatakse "põhioleku hüperpeenteks magnetilisteks alamtasanditeks". Optilise laserpumpamise abil viidi peaaegu kõik aatomid ainult ühte neist kuueteistkümnest olekust, mis vastab peaaegu absoluutsele nulltemperatuurile Kelvini skaalal (-273,15 o C). Tseesiumikambri pikkus oli 6 sentimeetrit. Vaakumis läbib valgus 0,2 ns jooksul 6 sentimeetrit. Nagu mõõtmised näitasid, läbis valgusimpulss tseesiumiga kambrit ajaga, mis oli 62 ns vähem kui vaakumis. Teisisõnu, aeg, mis kulub pulsi läbimiseks tseesiumikeskkonnast, on miinusmärgiga! Tõepoolest, kui lahutada 0,2 ns-st 62 ns, saame “negatiivse” aja. See "negatiivne viivitus" keskkonnas – arusaamatu ajahüpe – on võrdne ajaga, mille jooksul impulss läbiks 310 korda kambrit vaakumis. Selle "ajalise pöördumise" tagajärjeks oli see, et kambrist väljuv impulss suutis sellest 19 meetrit eemale liikuda, enne kui sissetulev impulss kambri lähiseinani jõudis. Kuidas seletada sellist uskumatut olukorda (kui me muidugi ei kahtle katse puhtuses)?

Käimasoleva arutelu põhjal ei ole täpset seletust veel leitud, kuid kahtlemata mängivad siin rolli keskkonna ebatavalised dispersiooniomadused: laservalgusega ergastatud aatomitest koosnev tseesiumiaur on anomaalse dispersiooniga keskkond. . Tuletagem lühidalt meelde, mis see on.

Aine dispersioon on faasi (tavalise) murdumisnäitaja sõltuvus n valguse lainepikkusel l. Tavalise dispersiooni korral suureneb murdumisnäitaja lainepikkuse kahanemisel ja seda nii klaasis, vees, õhus ja kõigis muudes valgust läbipaistvates ainetes. Tugevalt valgust neelavates ainetes on murdumisnäitaja kulg koos lainepikkuse muutumisega vastupidine ja muutub palju järsemaks: l vähenemisega (suurenev sagedus w) väheneb murdumisnäitaja järsult ja teatud lainepikkuse piirkonnas muutub see väiksemaks kui ühtsus. (faasi kiirus V f > Koos). See on anomaalne dispersioon, mille puhul valguse levimise muster aines muutub radikaalselt. Grupi kiirus V gr muutub suuremaks kui lainete faasikiirus ja võib ületada valguse kiirust vaakumis (ja muutuda ka negatiivseks). L. Wong osutab sellele asjaolule kui oma katse tulemuste selgitamise võimaluse aluseks. Tuleb siiski märkida, et tingimus V gr > Koos on puhtalt formaalne, kuna rühmakiiruse mõiste võeti kasutusele väikese (normaalse) dispersiooni korral, läbipaistva keskkonna jaoks, kui lainete rühm peaaegu ei muuda oma kuju levimise ajal. Anomaalse hajutusega piirkondades deformeerub valgusimpulss kiiresti ja grupikiiruse mõiste kaotab oma tähenduse; sel juhul võetakse kasutusele signaali kiiruse ja energia levimiskiiruse mõisted, mis läbipaistvas keskkonnas ühtivad grupikiirusega ja neeldumisega keskkonnas jäävad vaakumis valguse kiirusest väiksemaks. Kuid Wongi katses on huvitav siin: valgusimpulss, mis läbib anomaalse dispersiooniga keskkonda, ei deformeeru - see säilitab täpselt oma kuju! Ja see vastab eeldusele, et impulss levib rühmakiirusega. Aga kui nii, siis selgub, et söötmes puudub neeldumine, kuigi söötme anomaalne hajumine on tingitud just neeldumisest! Wong ise, tunnistades, et palju jääb ebaselgeks, usub, et tema eksperimentaalses seadistuses toimuvat saab esmapilgul selgelt selgitada järgmiselt.

Valgusimpulss koosneb paljudest erineva lainepikkusega (sagedusega) komponentidest. Joonisel on kolm neist komponentidest (lained 1-3). Mingil hetkel on kõik kolm lainet faasis (nende maksimumid langevad kokku); siin nad, liites, tugevdavad üksteist ja moodustavad impulsi. Nagu edasine levitamine Kosmoses on lained defaasilised ja seeläbi "kustutavad" üksteist.

Anomaalse dispersiooni piirkonnas (tseesiumiraku sees) pikeneb laine, mis oli lühem (laine 1). Ja vastupidi, laine, mis oli kolmest pikim (laine 3), muutub lühemaks.

Järelikult muutuvad lainete faasid vastavalt. Kui lained on tseesiumiraku läbinud, taastuvad nende lainefrondid. Olles läbinud ebatavalise faasimodulatsiooni anomaalse dispersiooniga aines, satuvad kõnealused kolm lainet mingil hetkel uuesti faasi. Siin liidetakse need uuesti ja moodustub täpselt sama kujuga pulss, mis siseneb tseesiumikeskkonda.

Tavaliselt õhus ja tegelikult igas normaalse dispersiooniga läbipaistvas keskkonnas ei suuda valgusimpulss kaugelt levides täpselt oma kuju säilitada, see tähendab, et kõiki selle komponente ei saa levitee üheski kaugemas punktis faasida. Ja tavatingimustes tekib mõne aja pärast nii kauges punktis valgusimpulss. Kuid eksperimendis kasutatud söötme anomaalsete omaduste tõttu osutus pulss kaugemas punktis faasituks samamoodi nagu sellesse söötmesse sisenemisel. Seega käitub valgusimpulss nii, nagu oleks tal teel kaugesse punkti negatiivne ajaline viivitus ehk ta jõuaks selleni mitte hiljem, vaid varem, kui oli meediumi läbinud!

Enamik füüsikuid on kaldunud seostama seda tulemust madala intensiivsusega prekursori ilmumisega kambri hajutavasse keskkonda. Fakt on see, et impulsi spektraalse lagunemise ajal sisaldab spekter ebaoluliselt väikese amplituudiga suvaliselt kõrgete sagedustega komponente, nn prekursorit, mis läheb impulsi "põhiosast" ette. Tekkimise olemus ja lähteaine kuju sõltuvad keskkonnas levimise seadusest. Seda silmas pidades tehakse Wongi katse sündmuste jada ettepanek tõlgendada järgmiselt. Saabuv laine, mis "venitab" kuulutaja enda ette, läheneb kaamerale. Enne kui sissetuleva laine tipp tabab kambri lähiseina, käivitab prekursor kambris impulsi, mis jõuab kaugemasse seina ja peegeldub sealt, moodustades "tagurpidi laine". See laine levib 300 korda kiiremini Koos, jõuab lähiseinani ja kohtub sissetuleva lainega. Ühe laine tipud kohtuvad teise lainega, nii et need lõhuvad üksteist ja selle tulemusena ei jää midagi järele. Selgub, et sissetulev laine “tasustab võla” tseesiumi aatomitele, mis “laenasid” talle energiat kambri teises otsas. Igaüks, kes vaatas ainult katse algust ja lõppu, nägi ainult valgusimpulssi, mis "hüppas" ajas edasi, liikudes kiiremini Koos.

L. Wong usub, et tema eksperiment ei ole relatiivsusteooriaga kooskõlas. Väide üliluminaalse kiiruse kättesaamatuse kohta kehtib tema arvates ainult puhkemassiga objektide kohta. Valgust saab kujutada kas lainete kujul, mille puhul massi mõiste üldiselt ei kehti, või footonite kujul koos puhkemassiga, nagu on teada. võrdne nulliga. Seetõttu ei ole valguse kiirus vaakumis Wongi sõnul piiriks. Siiski tunnistab Wong, et tema avastatud efekt ei võimalda edastada teavet kiirusega, mis on suurem kui Koos.

"Siinne teave sisaldub juba impulsi esiservas," ütleb Ameerika Ühendriikide Los Alamose riikliku labori füüsik P. Milonni. "Ja see võib jätta mulje, nagu saadaks teavet kiiremini kui valgus, isegi kui te ei saada seda."

Enamik füüsikuid usub seda uus töökoht ei anna põhiprintsiipidele purustavat lööki. Kuid mitte kõik füüsikud ei usu, et probleem on lahendatud. Professor A. Ranfagni Itaalia uurimisrühmast, kes tegi 2000. aastal veel ühe huvitava katse, usub, et küsimus on endiselt lahtine. See katse, mille viisid läbi Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni ja Rocco Ruggeri, avastas, et sentimeetrilainete raadiolained levivad normaalses õhus kiirusega, mis ületab Koos 25% võrra.

Kokkuvõtteks võime öelda järgmist. Töötab Viimastel aastatel näitavad, et teatud tingimustel võib superluminaalne kiirus tegelikult tekkida. Aga mis täpselt üliluminaalsel kiirusel liigub? Relatiivsusteooria, nagu juba mainitud, keelab sellise kiiruse materiaalsete kehade ja informatsiooni kandvate signaalide puhul. Sellegipoolest üritavad mõned teadlased väga visalt demonstreerida valgusbarjääri ületamist spetsiaalselt signaalide jaoks. Selle põhjuseks on asjaolu, et erirelatiivsusteoorial ei ole ranget matemaatilist põhjendust (mis põhineb näiteks Maxwelli võrranditel elektromagnetväli) signaalide edastamise võimatus kiirusega, mis on suurem kui Koos. Selline STR-i võimatus on kindlaks tehtud, võib öelda, puhtaritmeetiliselt, tuginedes Einsteini kiiruste liitmise valemile, kuid seda kinnitab põhimõtteliselt põhjuslikkuse põhimõte. Einstein ise kirjutas superluminaalse signaaliedastuse teemat käsitledes, et antud juhul "... oleme sunnitud võimalikuks pidama signaali edastamise mehhanismi, milles saavutatud tegevus eelneb põhjusele. Kuid kuigi see tuleneb puhtloogilisest aspektist vaade ei sisalda iseennast, minu arvates ei ole vastuolusid; see on siiski nii vastuolus kogu meie kogemuse olemusega, et võimatu on oletada V > s tundub olevat piisavalt tõestatud." Põhjuslikkuse põhimõte on nurgakivi, mis on üliluminaalse signaali edastamise võimatuse aluseks. Ja ilmselt komistavad kõik eranditult üliluminaalsete signaalide otsingud selle kivi otsa, hoolimata sellest, kui väga katsetajad selliseid tuvastada tahaksid. signaale, sest selline on meie maailma olemus.

Kokkuvõtteks tuleb rõhutada, et kõik eelnev kehtib konkreetselt meie maailma, meie Universumi kohta. See klausel on tehtud sellepärast Hiljuti Astrofüüsikas ja kosmoloogias kerkivad esile uued hüpoteesid, mis võimaldavad eksisteerida paljudel meie eest varjatud Universumitel, mida ühendavad topoloogilised tunnelid – hüppajad. Seda seisukohta jagab näiteks kuulus astrofüüsik N.S. Kardašev. Välise vaatleja jaoks näitavad nende tunnelite sissepääsud anomaalsed gravitatsiooniväljad, nagu mustad augud. Liikumine sellistes tunnelites, nagu hüpoteeside autorid soovitavad, võimaldavad mööda minna tavaruumis valguse kiirusega kehtestatud kiiruspiirangust ja seeläbi realiseerida ajamasina loomise ideed. .. Võimalik, et sellistes universumites võib tegelikult juhtuda midagi meie jaoks ebatavalist. Ja kuigi praegu meenutavad sellised hüpoteesid liialt ulmelugusid, ei tohiks kategooriliselt ümber lükata mitmeelemendilise seadmemudeli põhimõttelist võimalust materiaalne maailm. Teine asi on see, et kõik need teised universumid jäävad suure tõenäosusega meie universumis elavate teoreetiliste füüsikute puhtalt matemaatilisteks konstruktsioonideks, kes püüavad oma mõtete jõul leida meile suletud maailmu...

Vaadake samateemalist numbrit