скорость света, являеться ли скорость света константой? и почему? Опции

[OIN]

Очень хочется разобраться....почему скорость света (СС) являеться константой

[Lapp]

Поскольку количество просмотров темы все же растет (то есть интерес есть), молчание других участников форума можно расценить двумя способами: либо совсем непонятно, что даже вопрос не сформулировать, либо наоборот, все настолько понятно, что нечего и спрашивать . По моему мнению, лучше переборщить с объяснениями, чем оставить что-то неясным. Так что я еще немного скажу на ту же тему: как было открыто, что СС - константа. Тем более, что это есть бОльшая часть ответа на изначальный вопрос.

Итак, Максвелл из своей системы уравнений (основанной на открытых к тому времени свойствах электромагнитного поля) вывел, что должны существовать т.н. "электромагнитные волны" (ЭВ), то есть процесс распространения электромагнитного поля (носящий волнообразный характер) самого по себе, без поддержки его зарядами или токами. Я думаю, что это, ко всему прочему, было также доказательство реальности, материальности электромагнитного поля, т.к., скажем, закон Кулона можно рассматривать как способ взаимодействия зарядов на расстоянии и не более того - привлечение тут понятия поля кажется излишним. Даже такие вещи, как вектор напряженности поля, могут быть введены для облегчения расчетов, как математическая абстракция, а не как характеристики реального поля. Материальность самого поля, с присущими ему действиями и энергией, была полностью осознана позже.

То, что открытый процесс оказался ни чем иным, как светом, не так уж и важно по сути. В конце концов, можно представить себе, что у людей нет глаз, зато очень развитый слух, и они вообще понятия не имеют о свете . Они могли бы даже чувствовать инфракрасное излучение как тепло, но не задумываться о его природе. Важно то, что, согласно уже открытым и проверенным законам, электромагнитная волна должна существовать. И не только существовать, но еще и обладать совершенно непонятным свойством: постоянством скорости.

Последнее было настолько странно, что трудно было воспринимать это всерьез. Даже сейчас, когда мы это слышим на каждом углу, это кажется странным - что уж говорить про то время! Ведь это значит, что один и тот же процесс в разных (движущихся друг относительно друга) системах отсчета (СО) имеет ту же самую скорость! Лошадь, бегущая рядом с поездом, имеет скорость 40 км/ч относительно земли, но относительно поезда, едущего со скоростью 40км/ч она стоит. И это легко наблюдать, против этого не попрешь! Так что должно быть, что стоит только улучшить паровозы (и рельсы), поднять их скорость до 300000км/сек - и свет должен остановиться - по крайней мере тот, который вышел из привокзального фонаря. Можно и обогнать свет - что такого? чем он лучше звука, в конце концов? Всего лишь один из многих физических процессов.. Весь опыт кинематики говорил, что должно быть так, а не иначе.

Но факт оставался фактом: в волновом решении уравнений Максвелла не было никакой зависимости от системы отсчета, скорость распространия ЭВ зависела только от постоянных величин, которые входили в известные уже законы. Ситуацию можно сравнить примерно с такой - представьте себе людей, живущих внутри громадного здания без окон и дверей. Такого большого и запутанного, что до наружной стены редко, кто добирается, при этом абсолютно теряя ориентацию. И они не знают, что это наружная стена - и что такое "наружная стена" они тоже не знают. И вот вдруг они находят фотографию, на которой кусок неба, облака, море - и никаких стен! Общество постепенно разбивается на две категории - одна (бОльшая) говорит, что этого не может быть, что это все фотошоп, а другая начинает думать: а что, если это правда? У первых главный аргумент тот, что они были во многих комнатах здания, но не видели ничего подобного. А вторые пытаются понять, чем это грозит нашим сегодняшним представлениям о Мире. Что мы о нем знаем, в конце концов? Мы пока исследовали небольшую его часть. Они пытаются найти противоречие (математическое или философское) между их представлениями и найденным фото - и не находят! И делают вывод, что их нынешние законы нельзя распространять на весь Мир. И в конце концов один из них, проделав большую топографическую работу, вычисляет нужную стену, запасается отбойными молотками - и пробивает окно.

Все знают, что математика очень важна в физике. Но не все согласятся с утверждением, что физики по сути и нету - есть только математика. Это мое личное мнение, и я не требую от всех его полного признания (мне и самому это немного обидно, как физику, пусть и переделанному в сисадмина ). Факт тот, что любая чисто математическая теория со временем находит себе место в физике - так было уже не раз. Но физики - они тоже люди, и одни из них больше основываются на своей "физической" интуиции (которая все равно в результате оказывается реализацией опыта - как бытового, так и профессионального), а другие больше верят в сухие формулы. На примере приятия/неприятия СТО это наиболее хорошо видно. Оказалось, что математический аппарат уже был разработан Лобачевским задолго до результатов Максвелла. Лобачевский решал чисто математическую задачу, связанную с т.н. аксиомой о параллельности, входящей в Эвклидову геометрию. На протяжении веков математики спорили (блин, какой замечательный, образный штамп! ), является ли эта аксиома необходимой. Лобачевский решил посмотреть, что получится, если ее убрать. Он ожидал, что получится либо обычная Эвклидова геометрия (и тогда эта аксиома лишняя), либо он придет к противоречию, что докажет, что аксиома все же нужна. Но результат получился ни тот, ни другой. Получилась непротиворечивая теория, отличная от Эвклидовой геометрии. Это было довольно забавно, но, по мнению ученых того времени, не имело никакого практического (в частности, физического) применения. Разве не удивительно, что геметрия Лобачевского, как оказалось, прекрасно описывает пространство скоростей нашего Мира?

Если попытаться быть объективным, то это величайшее открытие физики принадлежит математикам. До выхода знаменитой статьи Эйнштейна (1905г.) уже было выпущено две работы: одна из них принадлежит Лорецу, другая - Пуанкаре. На Лоренца Эйнштейн явно ссылается в своей работе, а о Пуанкаре - ни слова. Многие полагают, что в работе Пуанкаре по сути было уже все сказано, даже с физической интерпретацией. Но она была опубликована в чисто математическом журнале, у которого был довольно узкий круг читателей. Когда в 50-х годах ХХ века (незадолго до его смерти) Эйнштейна спрашивали, что он думает о той работе Пуанкаре, он отвечал, что не читал ее и ничего о ней не знает.. Не стану углубляться в вопросы первенства открытия - главное, что оно все же было сделано, стена пробита, небо увидено в очередной раз заново, и на нем не только облака - но и звезды..

Я попробую продолжить эту тему, если кому-то интересно, но жду каких-то вопросов или мнений, а также дополнений . Монолог я долго не осилю..

[oin]

Добрый день или ночь .... Я рад и признателен Вам, что мой вопрос не остался без внимания.

По сравнению с Вами.. я полный профан.. и на мой непрофесиональный взгляд, из всего прочитанного, можно сказать, что СС является постоянной только в теории... или нельзя?

[Lapp]

Добрый день или ночь

если быть точным - ночь.. Но все относительно! У меня два биоритма - местный и московский..

Я рад и признателен Вам, что мой вопрос не остался без внимания.

Как ты, наверное, понял, что я был даже рад этому вопросу - спасибо. Постараюсь ответить, как смогу. Твоя задача - не давать мне (или тому, кто захочет мне помочь) охладеть к теме.
И - этта.. бросай всякие "Вы", а то я тоже начну писать "Ты"..

можно сказать, что СС является постоянной только в теории... или нельзя?

Нет, нельзя. Вообще, понятия "в теории" и "на практике" различаются только либо для прикладных задач, где просто трудно учесть все действующие факторы, либо в таких областях, где полной теории еще нет, а есть гипотезы и предположения. СТО (специальная теория относительности) никак нельзя назвать малоисследованной, а до практических сложных задач нам еще далеко.. Эта теория очень хорошо согласуется с действительностью. До сих пор, несмотря на то, что физика ушла далеко вперед - появилась квантовая механика, физика элементарных частиц - не существует экспериментальных данных, указывающих на расхождение с теорией. Есть попытки ее опровержения, но они все неудачные. oin, ты почитай предыдущую тему "Скорость света" (не буду я их объединять, они разные по духу), там есть упоминания о вполне реально наблюдаемых следствиях теории.

Другой вопрос, что все наши реальные скорости слишком малы, чтобы эффекты СТО сказывались на них сколько-нибудь существенно (опять же, в той теме есть пример расчета величины скорости, при которой поправки, вносимые СТО, становятся заметными. Но если приглядеться, то такие скорости все же не сказка. Например, элементарные частицы, прилетающие к нам из космоса, имеют очень приличные скорости. И на них действие СТО сказывается весьма непосредственно, увеличивая их время жизни (замедляя их собственное время). Короче, теория работает без нарушений. Но при малых скоростях ее эффекты очень малы (иначе говоря, в предельном случае малых скоростей она совпадает с Ньютоновской физикой).

Я опять прервусь на некоторое время - спать все же надо.. Впереди самый интересный момент - попробую объяснить, как такой простой факт, как постоянство одной, большинству людей неизвестной величины может привести к перевороту всех основ мировоззрения..