1 yorug'lik tezligi. Maktab ensiklopediyasi

19-asrda bir qancha yangi hodisalarning kashf etilishiga olib kelgan bir qancha ilmiy tajribalar oʻtkazildi. Bu hodisalar orasida Xans Oerstedning elektr toki orqali magnit induksiya hosil qilish haqidagi kashfiyoti bor. Keyinchalik Maykl Faraday elektromagnit induksiya deb ataladigan teskari ta'sirni kashf etdi.

Jeyms Maksvell tenglamalari - yorug'likning elektromagnit tabiati

Ushbu kashfiyotlar natijasida "masofadagi o'zaro ta'sir" deb ataladigan narsa qayd etildi, natijada Vilgelm Veber tomonidan ishlab chiqilgan elektromagnetizmning yangi nazariyasi paydo bo'ldi, bu uzoq masofali harakatlarga asoslangan edi. Keyinchalik Maksvell elektromagnit to'lqin bo'lgan bir-birini yaratishga qodir bo'lgan elektr va magnit maydonlar tushunchasini aniqladi. Keyinchalik, Maksvell o'z tenglamalarida "elektromagnit doimiy" deb ataladigan narsadan foydalangan - Bilan.

O'sha vaqtga kelib, olimlar yorug'lik tabiatda elektromagnit ekanligiga allaqachon yaqinlashgan edi. Elektromagnit doimiyning jismoniy ma'nosi elektromagnit qo'zg'alishlarning tarqalish tezligidir. Jeyms Maksvellning o'zini ajablantiradigan narsa shundaki, birlik zaryadlari va oqimlari bilan o'tkazilgan tajribalarda ushbu doimiyning o'lchangan qiymati vakuumdagi yorug'lik tezligiga teng bo'lib chiqdi.

Ushbu kashfiyotdan oldin insoniyat yorug'lik, elektr va magnitlanishni ajratdi. Maksvellning umumlashtirishi yorug'lik tabiatiga, fazoda mustaqil ravishda tarqaladigan elektr va magnit maydonlarning ma'lum bir qismi sifatida yangicha qarashga imkon berdi.

Quyidagi rasmda elektromagnit to'lqinning tarqalishi diagrammasi ko'rsatilgan, u ham yorug'likdir. Bu erda H - magnit maydon kuchligi vektori, E - elektr maydon kuchi vektori. Ikkala vektor ham bir-biriga, shuningdek, to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar.

Mishelson tajribasi - yorug'lik tezligining mutlaqligi

O'sha davr fizikasi asosan Galileyning nisbiylik printsipi asosida qurilgan edi, unga ko'ra mexanika qonunlari har qanday tanlangan inertial sanoq tizimida bir xil ko'rinadi. Shu bilan birga, tezliklarning qo'shilishiga ko'ra, tarqalish tezligi manba tezligiga bog'liq bo'lishi kerak. Biroq, bu holda, elektromagnit to'lqin Galileyning nisbiylik printsipini buzadigan mos yozuvlar tizimini tanlashga qarab boshqacha harakat qiladi. Shunday qilib, Maksvellning go'yo yaxshi shakllangan nazariyasi chayqalgan holatda edi.

Tajribalar shuni ko'rsatdiki, yorug'lik tezligi haqiqatan ham manba tezligiga bog'liq emas, demak, bunday g'alati haqiqatni tushuntira oladigan nazariya talab qilinadi. O'sha paytdagi eng yaxshi nazariya "efir" nazariyasi bo'lib chiqdi - yorug'lik tarqaladigan ma'lum bir muhit, xuddi tovush havoda tarqaladi. Shunda yorug'lik tezligi manbaning harakat tezligi bilan emas, balki muhitning o'zi - efirning xususiyatlari bilan belgilanadi.

Efirni ochish uchun ko'plab tajribalar o'tkazildi, ulardan eng mashhuri amerikalik fizik Albert Mishelsonning tajribasidir. Xulosa qilib aytganda, ma'lumki, Yer kosmosda harakat qiladi. Keyin u efir orqali ham harakat qiladi deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri, chunki efirning Yerga to'liq bog'lanishi nafaqat egoizmning eng yuqori darajasi, balki hech narsa sabab bo'lishi mumkin emas. Agar Yer yorug'lik tarqaladigan ma'lum bir muhit orqali harakat qilsa, bu erda tezliklarning qo'shilishi sodir bo'ladi deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri keladi. Ya'ni, yorug'likning tarqalishi efir orqali uchib o'tadigan Yerning harakat yo'nalishiga bog'liq bo'lishi kerak. O'z tajribalari natijasida Mishelson Yerdan har ikki yo'nalishda yorug'lik tarqalish tezligi o'rtasida hech qanday farqni aniqlamadi.

Gollandiyalik fizik Hendrik Lorentz bu muammoni hal qilishga harakat qildi. Uning taxminiga ko'ra, "efir shamoli" jismlarga shunday ta'sir ko'rsatdiki, ular harakat yo'nalishi bo'yicha o'lchamlarini kamaytirdi. Ushbu taxminga asoslanib, Yer ham, Mishelsonning qurilmasi ham Lorentz qisqarishini boshdan kechirdi, buning natijasida Albert Mishelson yorug'likning har ikki yo'nalishda tarqalishi uchun bir xil tezlikni oldi. Garchi Lorents efir nazariyasining o'limini kechiktirishda biroz muvaffaqiyat qozongan bo'lsa-da, olimlar hali ham bu nazariyani "uzoq" deb bilishgan. Shunday qilib, efir bir qator "ertak" xususiyatlariga ega bo'lishi kerak edi, jumladan, vaznsizlik va harakatlanuvchi jismlarga qarshilik yo'qligi.

Efir tarixining oxiri 1905 yilda o'sha paytdagi taniqli Albert Eynshteynning "Harakatlanuvchi jismlarning elektrodinamikasi to'g'risida" maqolasi nashr etilishi bilan keldi.

Albert Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasi

Yigirma olti yoshli Albert Eynshteyn fazo va vaqtning tabiati haqida o‘sha davr g‘oyalariga zid bo‘lgan, xususan, Galileyning nisbiylik tamoyilini qo‘pol ravishda buzgan mutlaqo yangi, o‘zgacha fikr bildirdi. Eynshteynning fikricha, Mishelson tajribasi ijobiy natija bermagan, chunki fazo va vaqtning shunday xossalari borki, yorug'lik tezligi mutlaq qiymatdir. Ya'ni, kuzatuvchi qaysi sanoq tizimida bo'lishidan qat'i nazar, unga nisbatan yorug'lik tezligi doimo bir xil, 300 000 km/sek. Bundan yorug'likka nisbatan tezliklarni qo'shishni qo'llashning mumkin emasligi kelib chiqdi - yorug'lik manbai qanchalik tez harakat qilmasin, yorug'lik tezligi o'zgarmaydi (qo'shish yoki ayirish).

Eynshteyn yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakatlanuvchi jismlar parametrlarining o'zgarishini tasvirlash uchun Lorents qisqarishidan foydalangan. Shunday qilib, masalan, bunday jismlarning uzunligi qisqaradi va ularning o'z vaqti sekinlashadi. Bunday o'zgarishlar koeffitsienti Lorentz omili deb ataladi. Eynshteynning mashhur formulasi E=mc 2 aslida Lorentz omilini ham o'z ichiga oladi ( E= ymc 2), bu umuman tana tezligida birlikka teng v nolga teng. Tana tezligi yaqinlashganda v yorug'lik tezligiga c Lorents omili y cheksizlik sari oshiqadi. Bundan kelib chiqadiki, jismni yorug'lik tezligiga tezlashtirish uchun cheksiz miqdorda energiya kerak bo'ladi va shuning uchun bu tezlik chegarasidan o'tib bo'lmaydi.

Shuningdek, "bir vaqtning o'zida nisbiylik" deb nomlangan ushbu bayonot foydasiga argument mavjud.

SRTning bir vaqtning o'zida nisbiyligi paradoksi

Muxtasar qilib aytganda, bir vaqtning o'zida nisbiylik fenomeni shundaki, kosmosning turli nuqtalarida joylashgan soatlar bir xil inertial sanoq tizimida bo'lsa, faqat "bir vaqtning o'zida" ishlashi mumkin. Ya'ni, soat bo'yicha vaqt mos yozuvlar tizimini tanlashga bog'liq.

Bundan A hodisaning oqibati bo'lgan B hodisasi u bilan bir vaqtda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan paradoks kelib chiqadi. Bundan tashqari, mos yozuvlar tizimlarini shunday tanlash mumkinki, B hodisasi uni keltirib chiqargan A hodisasidan oldinroq sodir bo'ladi.Bunday hodisa fanda ancha mustahkam o'rnashib olgan va hech qachon so'roq qilinmagan sabab-oqibat tamoyilini buzadi. Biroq, bu faraziy holat faqat A va B hodisalari orasidagi masofa ular orasidagi vaqt oralig'idan "elektromagnit doimiy" ga ko'paytirilgandan kattaroq bo'lganda kuzatiladi - Bilan. Shunday qilib, doimiy c, yorug'lik tezligiga teng, axborot uzatishning maksimal tezligi. Aks holda, sabab-oqibat tamoyili buziladi.

Yorug'lik tezligi qanday o'lchanadi?

Olaf Roemerning kuzatishlari

Antik davr olimlari ko'pincha yorug'lik cheksiz tezlikda harakat qiladi deb ishonishgan va yorug'lik tezligining birinchi taxmini 1676 yilda olingan. Daniyalik astronom Olaf Roemer Yupiter va uning yo‘ldoshlarini kuzatdi. Yer va Yupiter Quyoshning qarama-qarshi tomonlarida joylashgan paytda, Yupiterning yo‘ldoshi Io tutilishi hisoblangan vaqtga nisbatan 22 daqiqaga kechiktirildi. Olaf Roemer topgan yagona yechim shuki, yorug'lik tezligi cheklanadi. Shu sababli, kuzatilgan hodisa haqidagi ma'lumot 22 daqiqaga kechiktiriladi, chunki Io sun'iy yo'ldoshidan astronom teleskopigacha bo'lgan masofani bosib o'tish uchun biroz vaqt kerak bo'ladi. Roemerning hisob-kitoblariga ko'ra, yorug'lik tezligi 220 000 km / s edi.

Jeyms Bredlining kuzatishlari

1727 yilda ingliz astronomi Jeyms Bredli yorug'lik aberratsiyasi hodisasini kashf etdi. Bu hodisaning mohiyati shundaki, Yer Quyosh atrofida harakatlanayotganda, shuningdek, Yerning o'z aylanishi paytida tungi osmonda yulduzlarning siljishi kuzatiladi. Yerdagi kuzatuvchi va Yerning oʻzi kuzatilgan yulduzga nisbatan harakat yoʻnalishini doimiy ravishda oʻzgartirib turuvchi boʻlganligi sababli, yulduz tomonidan chiqarilgan yorugʻlik turli masofalarni bosib oʻtadi va vaqt oʻtishi bilan kuzatuvchiga turli burchaklarda tushadi. Yorug'likning cheklangan tezligi osmondagi yulduzlar yil davomida ellipsni tasvirlashiga olib keladi. Bu tajriba Jeyms Bredliga yorug'lik tezligini - 308 000 km/s ni hisoblash imkonini berdi.

Lui Fizeau tajribasi

1849 yilda frantsuz fizigi Lui Fizo yorug'lik tezligini o'lchash uchun laboratoriya tajribasini o'tkazdi. Fizik Parijda manbadan 8633 metr masofada oyna o'rnatdi, ammo Roemerning hisob-kitoblariga ko'ra, yorug'lik bu masofani soniyaning yuz mingdan bir qismida bosib o'tadi. O'sha paytda soatning bunday aniqligiga erishib bo'lmas edi. Keyin Fizeau manbadan oynaga va ko'zgudan kuzatuvchiga yo'lda aylanadigan tishli g'ildirakdan foydalangan, uning tishlari vaqti-vaqti bilan yorug'likni to'sib qo'ygan. Agar manbadan oynaga yorug'lik nuri tishlar orasiga o'tib, orqaga qaytishda tishga tegsa, fizik g'ildirakning aylanish tezligini ikki baravar oshirdi. G'ildirakning aylanish tezligi oshgani sayin, aylanish tezligi sekundiga 12,67 aylanishga yetguncha yorug'lik deyarli yo'qoldi. Shu payt yorug'lik yana g'oyib bo'ldi.

Bunday kuzatish yorug'lik doimo tishlarga "urilib" tushishini va ular orasida "sirg'ayish" uchun vaqt topolmasligini anglatardi. G'ildirakning aylanish tezligini, tishlar sonini va manbadan ko'zgugacha bo'lgan masofani ikki baravar bilgan holda, Fizeau yorug'lik tezligini hisoblab chiqdi, u 315 000 km / sek ga teng bo'lib chiqdi.

Bir yil o'tgach, yana bir frantsuz fizigi Leon Fuko xuddi shunday tajriba o'tkazdi, unda u tishli g'ildirak o'rniga aylanadigan oynadan foydalangan. Havodagi yorug'lik tezligi uchun u olgan qiymat 298 000 km / s ni tashkil etdi.

Bir asr o'tgach, Fizeau usuli shu qadar takomillashtirildiki, 1950 yilda E. Bergstrand tomonidan o'tkazilgan shunga o'xshash tajriba 299 793,1 km / s tezlikni berdi. Bu raqam yorug'lik tezligining hozirgi qiymatidan atigi 1 km / s ga farq qiladi.

Qo'shimcha o'lchovlar

Lazerlarning paydo bo'lishi va o'lchov vositalarining aniqligi oshishi bilan o'lchash xatosini 1 m / s gacha kamaytirish mumkin edi. Shunday qilib, 1972 yilda amerikalik olimlar o'zlarining tajribalari uchun lazerdan foydalanishdi. Lazer nurlarining chastotasi va to'lqin uzunligini o'lchash orqali ular 299 792 458 m / s qiymatga ega bo'lishdi. Shunisi e'tiborga loyiqki, vakuumda yorug'lik tezligini o'lchashning aniqligini yanada oshirish asboblarning texnik kamchiliklari tufayli emas, balki hisoblagich standartining xatosi tufayli mumkin emas edi. Shu sababli, 1983 yilda O'lchovlar va og'irliklar bo'yicha XVII Bosh konferentsiyada o'lchov va yorug'likning 1/299 792 458 sekundga teng vaqt ichida vakuumda o'tadigan masofasi hisoblagich sifatida belgilandi.

Keling, xulosa qilaylik

Shunday qilib, yuqorida aytilganlarning barchasidan kelib chiqadiki, vakuumdagi yorug'lik tezligi ko'plab fundamental nazariyalarda paydo bo'ladigan asosiy jismoniy doimiydir. Bu tezlik mutlaq, ya'ni mos yozuvlar tizimini tanlashga bog'liq emas, shuningdek, axborotni uzatishning maksimal tezligiga tengdir. Bu tezlikda nafaqat elektromagnit to'lqinlar (yorug'lik), balki barcha massasiz zarralar ham harakat qiladi. Jumladan, ehtimol, graviton, tortishish to'lqinlarining zarrasi. Boshqa narsalar qatorida, relativistik effektlar tufayli yorug'likning o'z vaqti tom ma'noda to'xtab qoladi.

Yorug'likning bunday xususiyatlari, ayniqsa, unga tezliklarni qo'shish printsipining qo'llanilmasligi, boshga mos kelmaydi. Biroq, ko'plab tajribalar yuqorida sanab o'tilgan xususiyatlarni tasdiqlaydi va bir qator fundamental nazariyalar aynan yorug'likning shu tabiatiga asoslanadi.

(shu jumladan yorug'lik); fondlaridan biri jismoniy doimiy; har qanday jismoniy tarqalishning maksimal tezligini ifodalaydi. ta'sirlar (qarang Nisbiylik nazariyasi) va bir mos yozuvlar tizimidan ikkinchisiga o'tishda o'zgarmasdir.

S. s. muhitda Bilan" muhitning n sinishi ko'rsatkichiga bog'liq bo'lib, u turli chastotalar uchun farq qiladi v ( Yorug'lik dispersiyasi):. Bu qaramlik farqga olib keladi guruh tezligi dan faza tezligi atrof-muhitdagi yorug'lik, agar biz monoxromatik haqida gapirmasak. yorug'lik (vakuumdagi quyosh nurlanishi uchun bu ikki miqdor mos keladi). Eksperimental aniqlash orqali Bilan", har doim S. guruhini o'lchang. yoki shunday deb ataladi signal tezligi yoki energiya uzatish tezligi, faqat ma'lum bir maxsus holatlarda. birinchi guruhga teng bo'lmagan holatlar.

Birinchi marta S. s. 1676 yilda O. Ch. Roemer tomonidan Yupiter sun'iy yo'ldoshlarining tutilishi orasidagi vaqt oraliqlarining o'zgarishidan aniqlangan. 1728 yilda uni J. Bredli yulduz nurining aberatsiyasini kuzatishlari asosida tashkil etgan. 1849 yilda A.I.L.Fizo birinchi boʻlib S.ni oʻlchagan. aniq ma'lum masofani bosib o'tish uchun yorug'lik kerak bo'lgan vaqt (tayanch); Havoning sinishi indeksi 1 dan juda kam farq qilganligi sababli, yerga asoslangan o'lchovlar c ga juda yaqin qiymat beradi. Fizeau tajribasida manbadan yorug'lik nuri S(1-rasm), shaffof oynada aks ettirilgan N, davriy ravishda aylanadigan tishli disk bilan uzilib qoladi V, bazadan o'tdi MN(taxminan 8 km) n, oynadan aks ettirilgan M, diskka qaytdi. Yorug'lik tishga tushganda, u kuzatuvchiga etib bormadi va tishlar orasiga tushgan yorug'likni okulyar orqali kuzatish mumkin edi. E. Diskning ma'lum aylanish tezligiga asoslanib, yorug'likning taglik bo'ylab harakat qilish vaqti aniqlandi. Fizo c = 313300 km/s qiymatini oldi.1862-yilda J.B.L.Fuko 1838-yilda D.Arago tomonidan ifodalangan gʻoyani tishli disk oʻrniga tez aylanadigan (512 ayl/daqiqa) yordamida amalga oshirdi.c) oyna. Oynadan aks ettirilgan yorug'lik nuri poydevorga yo'naltirildi va qaytib kelganida, ma'lum bir kichik burchak orqali aylanishga ulgurgan o'sha oynaga tushdi (2-rasm). Faqatgina 20 m poydevor bilan Fuko S. s. 298000 500 km/s ga teng. Sxemalar va asoslar Fizo va Fuko tajribalari gʻoyalari S. lar taʼrifiga oid keyingi ishlarda qayta-qayta qoʻllanilgan. A. Mishelson tomonidan olingan (qarang. Mishelson tajribasi) 1926 yilda km/s qiymati o'sha paytda eng aniq bo'lgan va xalqaro miqyosga kiritilgan. jismoniy jadvallar miqdorlar

Guruch. 1. Yorug`lik tezligini Fizo usulida aniqlash.

Guruch. 2. Yorug'lik tezligini aylanuvchi oyna usuli bilan aniqlash (Fuko usuli): S - yorug'lik manbai; R - tez aylanadigan oyna; C - qo'zg'almas botiq oyna bo'lib, uning markazi R aylanish o'qiga to'g'ri keladi (shuning uchun C tomonidan aks ettirilgan yorug'lik doimo R ga qaytadi); M-shaffof oyna; L - ob'ektiv; E - ko'zoynak; RC - aniq o'lchangan masofa (tayanch). Nuqtali chiziq yorug'lik RC yo'li bo'ylab va orqaga o'tgan vaqt davomida o'zgargan R pozitsiyasini va aks ettirilgan nurni S nuqtada to'playdigan L linzalari orqali nurlar dastasining teskari yo'lini ko'rsatadi" va yana emas. S nuqtada, statsionar ko'zguda bo'lgani kabi L. Tezlik chiroqlari SS joy almashishini o'lchash yo'li bilan o'rnatiladi".

S.larning oʻlchovlari. 19-asrda yorug'likning to'lqin nazariyasini yanada tasdiqlab, katta rol o'ynadi. 1850-yilda Fuko tomonidan S. larning taqqoslashi. havo va suvda bir xil chastota v suvdagi tezlik to'lqin nazariyasi bashoratiga mos kelishini ko'rsatdi. Optika va elektromagnetizm nazariyasi oʻrtasidagi aloqa ham oʻrnatildi: oʻlchangan S. s. el-magn tezligiga to'g'ri keldi. el-magnit nisbatdan hisoblangan to'lqinlar. va el-statik. elektr birliklari zaryad [V.Veber va F.Kohlrauschning 1856-yildagi tajribalari va J. C. Maksvellning keyingi aniqroq oʻlchovlari]. Bu tasodif Maksvellning 1864-73 yillarda elektr magnitini yaratishining boshlang'ich nuqtalaridan biri bo'ldi. yorug'lik nazariyalari.

Zamonaviyda S.larning oʻlchovlari. modernizatsiya qilingan. Tishli g'ildirakni el-optik, ., interferentsiya yoki boshqa bilan almashtirish bilan Fizeau usuli (modulyatsiya usuli). yorug'lik nurini butunlay to'xtatuvchi yoki zaiflashtiradigan boshqa yorug'lik modulyatori (qarang Nur modulyatsiyasi Radiatsiyani qabul qiluvchi fotosel yoki fotoko'paytiruvchi trubka.Ilova lazer yorug'lik manbai sifatida, stabilizatorli ultrasonik modulyator. chastotasi va tayanch uzunligini o'lchashning aniqligini oshirish o'lchov xatolarini kamaytirish va km / s qiymatini olish imkonini berdi. S. larni bevosita oʻlchashdan tashqari. ma'lum bazaning o'tish vaqtiga asoslanib, ko'proq aniqlik beruvchi bilvosita usullar keng qo'llaniladi. Shunday qilib, mikroto'lqinli changyutgichlardan foydalanish. [TO. Froome (K. Froome), 1958] radiatsiya to'lqin uzunligi = 4 sm, qiymati km / s olingan. S. s. undan ham kichikroq xato bilan aniqlanadi. mustaqil topilgan va v atom yoki molekulyarning bo'linish qismi sifatida spektral chiziqlar. K. Evenson va uning sheriklari 1972 yilda seziy chastotasi standarti bo'yicha (qarang Kvant chastotasi standartlari) CH 4 lazerining nurlanish chastotasini 11-raqamgacha aniqlik bilan topdi va kripton chastota standartidan foydalangan holda - uning to'lqin uzunligi (taxminan 3,39 mkm) va ± 0,8 m / s ni oldi. Barcha mavjud ma'lumotlarni, ularning ishonchliligi va xatoligini tahlil qilgan Fan va texnologiya bo'yicha Xalqaro raqamli ma'lumotlar qo'mitasi Bosh Assambleyasi qarori bilan - KODATA (1973), S. p. vakuumda 299792458 ±1,2 m/s ga teng deb hisoblanadi.

c ning eng aniq o'lchovi nafaqat umumiy nazariy masalalarda juda muhimdir. rejalashtirish va boshqa jismoniy qiymatini aniqlash uchun. miqdorlar, balki amaliy maqsadlar uchun ham. maqsadlar. Bularga, xususan, radio yoki yorug'lik signallarining sayohat vaqtiga qarab masofalarni aniqlash kiradi radar, optik diapazon, yorug'lik oralig'i, sun'iy yo'ldosh kuzatuv tizimlarida va boshqalar.

Lit.: Vafiadi V. G., Popov Yu. V., Yorug'lik tezligi va uning fan va texnikadagi ahamiyati, Minsk, 1970; Teylor V., Parker V., Langenberg D., Asosiy konstantalar va kvant, trans. Ingliz tilidan, M., 1972. A. M. Bonch-Bruevich.

Haqiqatan ham, qanday qilib? Eng yuqori tezlikni qanday o'lchash mumkin Koinot bizning oddiy, Yer sharoitimizda? Biz endi bu haqda miyamizni chalg'itmasligimiz kerak - axir, bir necha asrlar davomida ko'p odamlar bu masala ustida ishladilar, yorug'lik tezligini o'lchash usullarini ishlab chiqdilar. Keling, hikoyani tartibda boshlaylik.

Yorug'lik tezligi- vakuumda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi. Lotin harfi bilan belgilanadi c. Yorug'lik tezligi taxminan 300 000 000 m/s.

Avvaliga hech kim yorug'lik tezligini o'lchash masalasi haqida o'ylamagan. Nur bor - bu ajoyib. Keyin, antik davrda, ilmiy faylasuflar orasida yorug'lik tezligi cheksiz, ya'ni bir lahzada, degan fikr hukmron edi. Keyin shunday bo'ldi O'rta yosh Inkvizitsiya bilan, tafakkur va ilg'or odamlarning asosiy savoli "Qanday qilib olovga tushib qolmaslik kerak?" Va faqat davrlarda Uyg'onish davri Va Ma'rifat Olimlarning fikrlari ko'paydi va, albatta, bo'lindi.

Shunday qilib, Dekart, Kepler Va Ferma antik davr olimlari bilan bir xil fikrda edilar. Ammo u yorug'lik tezligi juda yuqori bo'lsa-da, cheklangan deb hisoblagan. Darhaqiqat, u yorug'lik tezligini birinchi o'lchashni amalga oshirdi. Aniqrog'i, uni o'lchash uchun birinchi urinish bo'ldi.

Galiley tajribasi

Tajriba Galileo Galiley soddaligi bilan ajoyib edi. Olim oddiy improvizatsiya vositalari bilan qurollangan yorug'lik tezligini o'lchash uchun tajriba o'tkazdi. Bir-biridan katta va taniqli masofada, turli tepaliklarda, Galiley va uning yordamchisi chiroqlar bilan turishdi. Ulardan biri fonar ustidagi panjurni ochdi, ikkinchisi esa birinchi fonarning yorug'ligini ko'rib, xuddi shunday qilish kerak edi. Masofa va vaqtni (yordamchi fonarni ochishdan oldin kechikish) bilgan Galiley yorug'lik tezligini hisoblashni kutgan. Afsuski, bu tajriba muvaffaqiyatli bo'lishi uchun Galiley va uning yordamchisi bir-biridan bir necha million kilometr uzoqlikda joylashgan tepaliklarni tanlashlari kerak edi. Sizga shuni eslatib o'tmoqchimanki, siz veb-saytda ariza to'ldirishingiz mumkin.

Romer va Bredli tajribalari

Yorug'lik tezligini aniqlash bo'yicha birinchi muvaffaqiyatli va hayratlanarli darajada aniq tajriba daniyalik astronomning tajribasi edi. Olaf Roemer. Roemer yorug'lik tezligini o'lchashning astronomik usulidan foydalangan. 1676 yilda u teleskop orqali Yupiterning sun'iy yo'ldoshi Io ni kuzatdi va sun'iy yo'ldoshning tutilish vaqti Yer Yupiterdan uzoqlashganda o'zgarishini aniqladi. Maksimal kechikish vaqti 22 daqiqa edi. Yerning Yupiterdan Yer orbitasining diametriga teng masofada uzoqlashishini hisoblab, Roemer diametrning taxminiy qiymatini kechikish vaqtiga bo'lib, soniyasiga 214 000 kilometrlik qiymatni oldi. Albatta, bunday hisob-kitob juda qo'pol edi, sayyoralar orasidagi masofalar faqat taxminan ma'lum edi, ammo natija haqiqatga nisbatan yaqin bo'lib chiqdi.

Bredli tajribasi. 1728 yilda Jeyms Bredli yulduzlarning aberatsiyasini kuzatish orqali yorug'lik tezligini taxmin qildi. Abberatsiya Yerning orbitadagi harakati natijasida yulduzning koʻrinadigan holatining oʻzgarishi. Yer tezligini bilgan va aberratsiya burchagini o'lchagan Bredli soniyasiga 301 000 kilometrlik qiymatga ega bo'ldi.

Fizeau tajribasi

O'sha davrning ilmiy dunyosi Roemer va Bredli tajribasi natijasiga ishonchsizlik bilan munosabatda bo'ldi. Biroq, Bredlining natijasi 1849 yilgacha yuz yildan ortiq vaqt davomida eng aniq bo'lgan. O'sha yili frantsuz olimi Armand Fizeau yorug'lik tezligini osmon jismlarini kuzatmasdan, aylanuvchi panjur usuli yordamida o'lchagan, lekin bu erda Yerda. Aslida, bu Galileydan keyin yorug'lik tezligini o'lchashning birinchi laboratoriya usuli edi. Quyida uning laboratoriya o'rnatilishi diagrammasi keltirilgan.

Oynadan aks ettirilgan yorug'lik g'ildirakning tishlaridan o'tib, 8,6 kilometr uzoqlikdagi boshqa oynadan aks ettirilgan. Keyingi bo'shliqda yorug'lik paydo bo'lguncha g'ildirakning tezligi oshirildi. Fizeau hisob-kitoblari sekundiga 313 000 kilometrlik natijani berdi. Bir yil o'tgach, xuddi shunday tajriba sekundiga 298 000 kilometr tezlikka erishgan Leon Fuko tomonidan aylanadigan oyna bilan o'tkazildi.

Maserlar va lazerlarning paydo bo'lishi bilan odamlar yorug'lik tezligini o'lchashning yangi imkoniyatlari va usullariga ega bo'ldilar va nazariyaning rivojlanishi yorug'lik tezligini to'g'ridan-to'g'ri o'lchovlarsiz, bilvosita hisoblash imkonini ham berdi.

Yorug'lik tezligining eng aniq qiymati

Insoniyat yorug'lik tezligini o'lchashda katta tajriba to'plagan. Bugungi kunda yorug'lik tezligi uchun eng aniq qiymat hisoblanadi sekundiga 299 792 458 metr, 1983 yilda olingan. Qizig'i shundaki, o'lchovdagi xatolar tufayli yorug'lik tezligini yanada aniqroq o'lchash imkonsiz bo'lib chiqdi metr. Hozirgi vaqtda metrning qiymati yorug'lik tezligiga bog'langan va yorug'likning 1/299,792,458 soniyada bosib o'tadigan masofasiga teng.

Va nihoyat, har doimgidek, biz o'quv videosini tomosha qilishni taklif qilamiz. Do'stlar, agar siz yorug'lik tezligini doğaçlama vositalar yordamida mustaqil ravishda o'lchash kabi vazifaga duch kelsangiz ham, yordam uchun mualliflarimizga ishonch bilan murojaat qilishingiz mumkin. Sirtqi talabalar veb-saytida ariza to'ldirishingiz mumkin. Sizga yoqimli va oson o'qish tilaymiz!

epigraf
O'qituvchi so'raydi: Bolalar, dunyodagi eng tezkor narsa nima?
Tanechka aytadi: Eng tezkor so'z. Men shunchaki aytdim, siz qaytib kelmaysiz.
Vanechka aytadi: Yo'q, yorug'lik eng tezdir.
Men kalitni bosganimdan so'ng, xona darhol yorug' bo'ldi.
Va Vovochka e'tirozlari: Dunyodagi eng tez narsa diareya.
Bir paytlar shunchalik sabrsiz edimki, indamadim
Hech narsa deyishga yoki chiroqni yoqishga vaqtim yo'q edi.

Nima uchun yorug'lik tezligi bizning koinotimizda maksimal, chekli va doimiy ekanligi haqida hech o'ylab ko'rganmisiz? Bu juda qiziq savol va men darhol spoyler sifatida unga javobning dahshatli sirini beraman - buning sababini hech kim bilmaydi. Yorug'lik tezligi olinadi, ya'ni. ruhiy jihatdan qabul qilingan doimiy uchun va shu postulatga, shuningdek, barcha inertial sanoq sistemalari teng degan g'oyaga asoslanib, Albert Eynshteyn o'zining maxsus nisbiylik nazariyasini yaratdi, u yuz yildan beri olimlarni bezovta qilib, Eynshteynga tilini yopishtirdi. dunyoga jazosiz va butun insoniyatga ekkan cho'chqaning o'lchamlari ustidan o'z qabrida tirjaydi.

Lekin nima uchun, aslida, bu doimiy, maksimal va yakuniy, javob yo'q, bu faqat aksioma, ya'ni. e'tiqodga asoslangan, kuzatishlar va sog'lom fikr bilan tasdiqlangan, ammo mantiqiy yoki matematik jihatdan hech qanday joydan chiqarib bo'lmaydigan bayonot. Va bu unchalik to'g'ri emasligi ehtimoldan yiroq, ammo hech kim buni hech qanday tajriba bilan rad eta olmadi.

Bu masala bo'yicha mening o'z fikrlarim bor, ular haqida keyinroq batafsilroq ma'lumotga egaman, ammo hozircha oddiy bo'lib qolaylik, barmoqlaringizda™ Men kamida bitta qismga javob berishga harakat qilaman - yorug'lik tezligi "doimiy" nimani anglatadi.

Yo'q, yorug'lik tezligida uchayotgan raketada faralarni yoqsangiz nima bo'lishi haqida o'ylash tajribalari bilan sizni zeriktirmayman va hokazo, bu hozir mavzudan biroz chetda.

Agar siz ma'lumotnoma yoki Vikipediyaga qarasangiz, vakuumdagi yorug'lik tezligi asosiy jismoniy doimiylik sifatida aniqlanadi. aynan 299 792 458 m/s ga teng. Xo'sh, ya'ni, taxminan, taxminan 300 000 km / s bo'ladi, lekin agar aniq to'g'ri- soniyasiga 299 792 458 metr.

Ko'rinib turibdiki, bunday aniqlik qaerdan keladi? Har qanday matematik yoki fizik doimiy, nima bo'lishidan qat'iy nazar, hatto Pi, hatto tabiiy logarifmning asosi ham e, hatto tortishish doimiysi G yoki Plank doimiysi h, har doim bir qismini o'z ichiga oladi kasrdan keyingi raqamlar. Pi-da bu kasrlarning taxminan 5 trillioni hozirda ma'lum (garchi faqat birinchi 39 ta raqam har qanday jismoniy ma'noga ega), bugungi kunda tortishish doimiysi G ~ 6,67384(80)x10 -11 va doimiy Plank sifatida aniqlanadi. h~ 6,62606957(29)x10 -34 .

Yorug'likning vakuumdagi tezligi silliq 299 792 458 m/s, bir santimetr ko‘p emas, nanosekund ham kam emas. Bu aniqlik qayerdan kelganini bilmoqchimisiz?

Hammasi odatdagidek qadimgi yunonlar bilan boshlangan. Ilm-fan, so'zning zamonaviy ma'nosida, ular orasida mavjud emas edi. Qadimgi Yunoniston faylasuflarini faylasuflar deb atashgan, chunki ular avval boshlarida qandaydir axloqsizlikni oʻylab topishgan, keyin esa mantiqiy xulosalar (baʼzan haqiqiy fizik tajribalar) yordamida buni isbotlashga yoki inkor etishga harakat qilganlar. Biroq, haqiqiy hayotdagi jismoniy o'lchovlar va hodisalardan foydalanish ular tomonidan "ikkinchi darajali" dalil deb hisoblangan, ularni bevosita boshdan olingan birinchi darajali mantiqiy xulosalar bilan taqqoslab bo'lmaydi.

Yorug'likning o'z tezligi borligi haqida birinchi o'ylagan odam faylasuf Empidokl hisoblanadi, u yorug'lik harakatdir, harakat esa tezlikka ega bo'lishi kerak, deb ta'kidlagan. Unga Aristotel e'tiroz bildirgan, u yorug'lik shunchaki tabiatdagi biror narsaning mavjudligini ta'kidlagan va bu hammasi. Va hech narsa hech qayoqqa siljimaydi. Ammo bu boshqa narsa! Evklid va Ptolemey, odatda, yorug'lik bizning ko'zlarimizdan chiqariladi, so'ngra narsalarga tushadi va shuning uchun biz ularni ko'ramiz, deb ishonishgan. Xulosa qilib aytganda, qadimgi yunonlar xuddi o'sha qadimgi rimliklar tomonidan zabt etilgunga qadar imkon qadar ahmoq edilar.

O'rta asrlarda ko'pchilik olimlar yorug'likning tarqalish tezligi cheksiz ekanligiga ishonishni davom ettirdilar, ular orasida Dekart, Kepler va Fermat bor edi.

Ammo Galiley kabi ba'zilar yorug'lik tezligiga ega va shuning uchun uni o'lchash mumkinligiga ishonishgan. Chiroqni yoqib, Galileydan bir necha kilometr uzoqlikda joylashgan yordamchiga yorug'lik bergan Galileyning tajribasi ko'pchilikka ma'lum. Yordamchi yorug'likni ko'rib, chiroqni yoqdi va Galiley bu daqiqalar orasidagi kechikishni o'lchashga harakat qildi. Tabiiyki, u muvaffaqiyatga erisha olmadi va oxir-oqibat u o'z asarlarida agar yorug'lik tezligi bo'lsa, u nihoyatda yuqori va inson sa'y-harakatlari bilan o'lchanib bo'lmaydi, shuning uchun uni cheksiz deb hisoblash mumkinligini yozishga majbur bo'ldi.

Yorug'lik tezligini hujjatlashtirilgan birinchi o'lchov 1676 yilda daniyalik astronom Olaf Roemerga tegishli. Bu yilga kelib, o'sha Galileyning teleskoplari bilan qurollangan astronomlar Yupiterning sun'iy yo'ldoshlarini faol ravishda kuzatdilar va hatto ularning aylanish davrlarini hisoblab chiqdilar. Olimlar Yupiterga eng yaqin bo'lgan Io yo'ldoshining aylanish davri taxminan 42 soat ekanligini aniqlashdi. Biroq, Roemer ba'zida Io Yupiter orqasidan kutilganidan 11 daqiqa oldin, ba'zan esa 11 daqiqadan keyin paydo bo'lishini payqadi. Ma'lum bo'lishicha, Io Yer Quyosh atrofida aylanib, Yupiterga minimal masofada yaqinlashganda va Yer orbitaning qarama-qarshi joyida bo'lganda 11 daqiqaga ortda qoladigan davrlarda paydo bo'ladi va shuning uchun undan uzoqroqda bo'ladi. Yupiter.

Er orbitasining diametrini (va o'sha kunlarda u ko'proq yoki kamroq ma'lum bo'lgan) 22 daqiqaga ahmoqona bo'lib, Roemer yorug'lik tezligini 220 000 km / s ni oldi va haqiqiy qiymatni uchdan biriga yo'qotdi.

1729 yilda ingliz astronomi Jeyms Bredli kuzatgan parallaks(joylashuvda bir oz og'ish bilan) yulduz Etamin (Gamma Draconis) ta'sirni aniqladi yorug'lik aberatsiyasi, ya'ni. Yerning Quyosh atrofidagi harakati tufayli osmondagi bizga eng yaqin yulduzlarning joylashuvining o'zgarishi.

Bredli tomonidan kashf etilgan yorug'lik aberratsiyasining ta'siridan, shuningdek, yorug'likning cheklangan tarqalish tezligi bor, degan xulosaga kelish mumkin, Bredli uni qo'lga kiritdi va uni taxminan 301 000 km / s deb hisobladi, bu allaqachon 1% aniqlikda. qiymati bugungi kunda ma'lum.

Buning ortidan boshqa olimlar tomonidan barcha aniqlovchi o'lchovlar amalga oshirildi, ammo yorug'lik to'lqin ekanligi va to'lqin o'z-o'zidan tarqala olmaydi, deb ishonilganligi sababli, biror narsani "hayajonlantirish" kerak, "hayajonlanish" kerak. nurli efir" paydo bo'ldi, uning kashfiyoti amerikalik fizik Albert Mishelson tomonidan muvaffaqiyatsizlikka uchradi. U hech qanday nurli efirni kashf etmadi, lekin 1879 yilda yorug'lik tezligini 299,910±50 km / s ga aniqladi.

Taxminan bir vaqtning o'zida Maksvell o'zining elektromagnetizm nazariyasini e'lon qildi, ya'ni yorug'lik tezligini nafaqat to'g'ridan-to'g'ri o'lchash, balki elektr va magnit o'tkazuvchanlik qiymatlaridan ham olish mumkin bo'ldi, bu qiymatni aniqlashtirish orqali amalga oshirildi. 1907 yilda yorug'lik tezligi 299,788 km / s ga etdi.

Nihoyat, Eynshteyn vakuumdagi yorug'lik tezligi doimiy va hech narsaga bog'liq emasligini e'lon qildi. Aksincha, qolgan hamma narsa - tezliklarni qo'shish va to'g'ri mos yozuvlar tizimlarini topish, yuqori tezlikda harakat qilishda vaqt kengayishi va masofalarning o'zgarishi effektlari va boshqa ko'plab relativistik effektlar yorug'lik tezligiga bog'liq (chunki u barcha formulalarga kiritilgan doimiy). Xulosa qilib aytganda, dunyodagi hamma narsa nisbiydir va yorug'lik tezligi bizning dunyomizdagi barcha narsalar nisbiy bo'lgan miqdordir. Bu erda, ehtimol, biz kaftni Lorentzga berishimiz kerak, lekin keling, savdogar bo'lmaylik, Eynshteyn - Eynshteyn.

Ushbu konstantaning qiymatini aniq aniqlash 20-asr davomida davom etdi, har o'n yillikda olimlar tobora ko'proq narsani topdilar. kasrdan keyin raqamlar yorug'lik tezligida, ularning boshlarida noaniq shubhalar paydo bo'lguncha.

Vakuumda yorug'lik sekundiga necha metr masofani bosib o'tishini aniqroq va aniqroq aniqlagan olimlar, biz nimani metr bilan o'lchayapmiz? Oxir-oqibat, bir metr Parij yaqinidagi muzeyda kimdir unutib qo'ygan platina-iridiy tayoqchasining uzunligidir!

Va dastlab standart hisoblagichni joriy qilish g'oyasi ajoyib tuyuldi. Hovlilar, oyoqlar va boshqa egilishlar bilan azoblanmaslik uchun frantsuzlar 1791 yilda Parij orqali o'tadigan meridian bo'ylab Shimoliy qutbdan ekvatorgacha bo'lgan masofaning o'n milliondan bir qismini standart o'lchov sifatida olishga qaror qilishdi. Ular bu masofani o'sha paytda mavjud bo'lgan aniqlik bilan o'lchab, platina-iridiy (aniqrog'i, avval guruch, keyin platina, keyin esa platina-iridiy) qotishmasidan tayoq quyishdi va uni xuddi shu Parij O'lchovlar va O'lchovlar Palatasiga qo'yishdi. namuna. Qanchalik uzoqqa borsak, shunchalik ma'lum bo'ladiki, er yuzasi o'zgaradi, qit'alar deformatsiyalanadi, meridianlar siljiydi va ular o'n milliondan bir qismini unutib, tayoqning uzunligini bir metr deb hisoblashni boshladilar. Parij "maqbarasi" ning billur tobutida yotadi.

Bunday butparastlik haqiqiy olimga to'g'ri kelmaydi, bu Qizil maydon (!) emas va 1960 yilda hisoblagich tushunchasini mutlaqo aniq ta'rifga soddalashtirishga qaror qilindi - metr o'tish orqali chiqarilgan 1 650 763,73 to'lqin uzunligiga to'liq teng. vakuumdagi Kripton-86 elementining qo'zg'atilmagan izotopining 2p10 va 5d5 energiya darajalari orasidagi elektronlar. Xo'sh, qanchalik aniq?

Bu 23 yil davom etdi, vakuumdagi yorug'lik tezligi ortib borayotgan aniqlik bilan o'lchandi, 1983 yilgacha, hatto eng o'jar retrogradlar ham yorug'lik tezligi qandaydir emas, balki eng aniq va ideal doimiy ekanligini tushunishdi. kripton izotopi. Va hamma narsani teskari aylantirishga qaror qilindi (aniqrog'i, agar o'ylab ko'rsangiz, hamma narsani teskari aylantirishga qaror qilindi), endi yorug'lik tezligi Bilan Haqiqiy konstanta, metr esa yorug'likning vakuumda (1/299,792,458) sekundda o'tadigan masofasidir.

Bugungi kunda yorug'lik tezligining haqiqiy qiymatiga oydinlik kiritish davom etmoqda, ammo qiziq tomoni shundaki, har bir yangi tajribada olimlar yorug'lik tezligini emas, balki metrning haqiqiy uzunligini aniqlaydilar. Kelgusi o'n yilliklarda yorug'lik tezligi qanchalik aniq bo'lsa, biz oxir-oqibat aniqroq hisoblagichga ega bo'lamiz.

Va aksincha emas.

Xo'sh, endi qo'ylarimizga qaytaylik. Nima uchun koinotimizning vakuumidagi yorug'lik tezligi maksimal, cheklangan va doimiy? Men buni shunday tushunaman.

Metalldagi va deyarli har qanday qattiq jismdagi tovush tezligi havodagi tovush tezligidan ancha yuqori ekanligini hamma biladi. Buni tekshirish juda oson, qulog'ingizni temir yo'lga qo'ying, shunda siz yaqinlashib kelayotgan poyezdning tovushlarini havodan ancha oldinroq eshitishingiz mumkin bo'ladi. Nega bunday? Ko'rinib turibdiki, tovush mohiyatan bir xil bo'lib, uning tarqalish tezligi muhitga, bu muhit qaysi molekulalarning konfiguratsiyasiga, uning zichligiga, kristall panjarasining parametrlariga bog'liq - qisqasi. tovush uzatiladigan muhitning hozirgi holati.

Yorqin efir g'oyasi uzoq vaqtdan beri tark etilgan bo'lsa-da, elektromagnit to'lqinlar tarqaladigan vakuum, bizga qanchalik bo'sh tuyulmasin, mutlaqo hech narsa emas.

Men o'xshatish biroz uzoq ekanligini tushunaman, lekin bu to'g'ri barmoqlaringizda™ bir xil! Aniq o'xshashlik sifatida va hech qanday tarzda bir jismoniy qonunlar to'plamidan boshqalarga to'g'ridan-to'g'ri o'tish sifatida men sizdan faqat elektromagnit (va umuman, har qanday, shu jumladan glyuon va tortishish) tebranishlarning tarqalish tezligini tasavvur qilishingizni so'rayman. xuddi po'latdagi tovush tezligi relsga "tikilgan" kabi. Bu erdan biz raqsga tushamiz.

UPD: Aytgancha, men "yulduzcha bilan o'qiydiganlarni" yorug'lik tezligi "qiyin vakuumda" o'zgarmasligini tasavvur qilish uchun taklif qilaman. Masalan, 10–30 K haroratli energiyalarda vakuum virtual zarrachalar bilan shunchaki qaynashni to'xtatadi va "qaynab keta boshlaydi", ya'ni. fazoning matolari parchalanadi, Plank miqdorlari xiralashadi va jismoniy ma'nosini yo'qotadi va hokazo. Bunday vakuumdagi yorug'lik tezligi hali ham teng bo'larmidi c, yoki bu haddan tashqari tezlikda Lorentz koeffitsientlari kabi tuzatishlar bilan "relativistik vakuum" ning yangi nazariyasining boshlanishini anglatadimi? Bilmayman, bilmayman, buni vaqt ko'rsatadi...

Texnika fanlari doktori A. GOLUBEV.

O'tgan yilning o'rtalarida jurnallarda shov-shuvli xabar paydo bo'ldi. Bir guruh amerikalik tadqiqotchilar juda qisqa lazer zarbasi maxsus tanlangan muhitda vakuumdagiga qaraganda yuzlab marta tezroq harakat qilishini aniqladi. Bu hodisa mutlaqo aql bovar qilmaydigan bo'lib tuyuldi (muhitdagi yorug'lik tezligi har doim vakuumga qaraganda kamroq) va hatto maxsus nisbiylik nazariyasining haqiqiyligiga shubha tug'dirdi. Shu bilan birga, superlyuminal jismoniy ob'ekt - qozonish muhitidagi lazer impulsi - birinchi marta 2000 yilda emas, balki 35 yil oldin, 1965 yilda kashf etilgan va 70-yillarning boshlarigacha o'ta yorug'lik harakati ehtimoli keng muhokama qilingan. Bugungi kunda ushbu g'alati hodisa atrofidagi munozaralar yangi kuch bilan avj oldi.

"Superluminal" harakatga misollar.

60-yillarning boshlarida lazer chirog'ini kvant kuchaytirgich (teskari populyatsiyasi bo'lgan muhit) orqali o'tkazish orqali qisqa yuqori quvvatli yorug'lik impulslari olina boshladi.

Kuchaytiruvchi muhitda yorug'lik impulsining boshlang'ich mintaqasi kuchaytiruvchi muhitda atomlarning stimulyatsiyalangan emissiyasini, uning oxirgi mintaqasi esa ularning energiyani yutishini keltirib chiqaradi. Natijada, kuzatuvchiga puls yorug'likdan tezroq harakat qilayotgani ko'rinadi.

Lijun Vongning tajribasi.

Shaffof materialdan (masalan, shisha) yasalgan prizmadan o'tgan yorug'lik nuri sinadi, ya'ni dispersiyani boshdan kechiradi.

Yorug'lik impulsi - bu turli chastotalardagi tebranishlar to'plami.

Ehtimol, hamma - hatto fizikadan uzoq odamlar ham - moddiy ob'ektlar harakatining maksimal mumkin bo'lgan tezligi yoki har qanday signallarning tarqalishi vakuumdagi yorug'lik tezligi ekanligini biladi. U harf bilan belgilanadi Bilan va sekundiga deyarli 300 ming kilometrni tashkil etadi; aniq qiymat Bilan= 299 792 458 m/s. Vakuumdagi yorug'lik tezligi asosiy fizik konstantalardan biridir. Yuqori tezlikka erisha olmaslik Bilan, Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasidan (STR) kelib chiqadi. Agar signallarni o'ta yorug'lik tezligida uzatish mumkinligi isbotlangan bo'lsa, nisbiylik nazariyasi qulab tushardi. dan yuqori tezlik mavjudligi haqidagi taqiqni rad etishga ko'plab urinishlarga qaramay, hozirgacha bu sodir bo'lmadi. Bilan. Biroq, yaqinda o'tkazilgan eksperimental tadqiqotlar juda qiziqarli hodisalarni aniqladi, bu esa maxsus yaratilgan sharoitlarda nisbiylik nazariyasi tamoyillarini buzmasdan o'ta yorug'lik tezligini kuzatish mumkinligini ko'rsatadi.

Boshlash uchun yorug'lik tezligi muammosi bilan bog'liq asosiy jihatlarni eslaylik. Avvalo: nima uchun (normal sharoitda) yorug'lik chegarasidan oshib ketish mumkin emas? Chunki u holda bizning dunyomizning asosiy qonuni - sabablar qonuni buziladi, unga ko'ra ta'sir sababdan oldin bo'lolmaydi. Masalan, ayiq avval yiqilib o‘lganini, keyin ovchi otganini hech kim kuzatmagan. Yuqori tezlikda Bilan, voqealar ketma-ketligi teskari bo'ladi, vaqt lentasi orqaga qaytariladi. Buni quyidagi oddiy mulohazalardan tekshirish oson.

Faraz qilaylik, biz yorug'likdan tezroq harakatlanadigan kosmik mo''jizaviy kemadamiz. Shunda biz avvalgi va oldingi vaqtlarda manba tomonidan chiqarilgan yorug'likni asta-sekin ushlaymiz. Birinchidan, biz chiqarilgan fotonlarni, aytaylik, kecha, keyin kechagi kun, keyin bir hafta, bir oy, bir yil oldin chiqarilgan va hokazolarni ushlaymiz. Agar yorug'lik manbai hayotni aks ettiruvchi ko'zgu bo'lsa, biz avval kechagi voqealarni, keyin kechagi kunni va hokazolarni ko'rar edik. Biz, deylik, asta-sekin o‘rta yoshli odamga, so‘ngra yigitga, yoshlikka, bolalikka aylanib borayotgan cholni ko‘rar edik... Ya’ni, vaqt ortga qaytadi, biz hozirgi zamonga o‘tardik. o'tgan. Sabablar va oqibatlar keyin joylarni o'zgartiradi.

Garchi bu munozara yorug'likni kuzatish jarayonining texnik tafsilotlarini butunlay e'tiborsiz qoldirgan bo'lsa-da, fundamental nuqtai nazardan, superlyuminal tezlikda harakat bizning dunyomizda imkonsiz bo'lgan vaziyatga olib kelishini aniq ko'rsatib turibdi. Biroq, tabiat yanada qattiqroq shartlarni qo'ydi: nafaqat superlyuminal tezlikda, balki yorug'lik tezligiga teng tezlikda ham harakat qilish mumkin emas - faqat unga yaqinlashish mumkin. Nisbiylik nazariyasidan kelib chiqadiki, harakat tezligi oshganda, uchta holat yuzaga keladi: harakatlanuvchi jismning massasi ortadi, uning harakat yo'nalishi bo'yicha hajmi kamayadi va bu ob'ektda vaqt oqimi sekinlashadi (nuqtadan boshlab). tashqi "dam oluvchi" kuzatuvchining ko'rinishi). Oddiy tezliklarda bu o'zgarishlar ahamiyatsiz, ammo yorug'lik tezligiga yaqinlashganda ular tobora ko'proq seziladi va chegarada - teng tezlikda. Bilan, - massa cheksiz katta bo'ladi, ob'ekt harakat yo'nalishi bo'yicha hajmini butunlay yo'qotadi va vaqt uning ustida to'xtaydi. Shuning uchun hech qanday moddiy jism yorug'lik tezligiga erisha olmaydi. Faqat yorug'likning o'zi shunday tezlikka ega! (Shuningdek, "to'liq kirib boradigan" zarracha - neytrino, xuddi foton kabi, undan past tezlikda harakat qila olmaydi. Bilan.)

Endi signal uzatish tezligi haqida. Bu erda yorug'likning elektromagnit to'lqinlar ko'rinishidagi tasviridan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Signal nima? Bu uzatilishi kerak bo'lgan ba'zi ma'lumotlar. Ideal elektromagnit to'lqin - bu qat'iy bir chastotali cheksiz sinusoid va u hech qanday ma'lumotni olib yura olmaydi, chunki bunday sinusoidning har bir davri avvalgisini aniq takrorlaydi. Sinus to'lqin fazasining harakat tezligi - faza tezligi deb ataladi - muhitda ma'lum sharoitlarda vakuumdagi yorug'lik tezligidan oshib ketishi mumkin. Bu erda hech qanday cheklovlar yo'q, chunki faza tezligi signal tezligi emas - u hali mavjud emas. Signalni yaratish uchun siz to'lqinda qandaydir "belgi" qilishingiz kerak. Bunday belgi, masalan, to'lqin parametrlarining har qanday o'zgarishi - amplituda, chastota yoki boshlang'ich faza bo'lishi mumkin. Ammo belgi qo'yish bilanoq, to'lqin sinusoidalligini yo'qotadi. U modulyatsiyalangan bo'lib, turli amplitudalar, chastotalar va boshlang'ich fazalarga ega bo'lgan oddiy sinus to'lqinlar to'plamidan - to'lqinlar guruhidan iborat. Belgining modulyatsiyalangan to'lqinda harakatlanish tezligi signal tezligidir. Muhitda tarqalayotganda, bu tezlik, odatda, yuqorida ko'rsatilgan to'lqinlar guruhining tarqalishini tavsiflovchi guruh tezligiga to'g'ri keladi (qarang: "Fan va hayot" 2000 yil 2-son). Oddiy sharoitlarda guruh tezligi va shuning uchun signal tezligi vakuumdagi yorug'lik tezligidan kamroq. Bu erda "normal sharoitda" iborasi tasodifiy emas, chunki ba'zi hollarda guruh tezligi oshib ketishi mumkin. Bilan yoki hatto uning ma'nosini yo'qotadi, lekin keyin u signal tarqalishiga taalluqli emas. Xizmat ko'rsatish stantsiyasi signalni yuqori tezlikda uzatish mumkin emasligini aniqlaydi Bilan.

Nega bunday? dan yuqori tezlikda har qanday signalni uzatish uchun to'siq borligi sababli Bilan Xuddi shu sabab-oqibat qonuni xizmat qiladi. Keling, bunday vaziyatni tasavvur qilaylik. A nuqtada yorug'lik chirog'i (1-hodisa) ma'lum bir radio signalini yuboruvchi qurilmani yoqadi va uzoq B nuqtasida ushbu radio signali ta'sirida portlash sodir bo'ladi (2-hodisa). Ko'rinib turibdiki, 1-hodisa (olovlanish) sabab, 2-hodisa (portlash) esa sababdan kechroq sodir bo'lgan oqibatdir. Ammo agar radio signal o'ta yorug'lik tezligida tarqalsa, B nuqtasi yaqinidagi kuzatuvchi avval portlashni ko'radi va shundan keyingina unga tezlikda etib boradi. Bilan yorug'lik chaqnashi, portlash sababi. Boshqacha qilib aytganda, bu kuzatuvchi uchun 2-hodisa 1-hodisadan oldin sodir bo'lgan bo'lar edi, ya'ni ta'sir sababdan oldin sodir bo'ladi.

Shuni ta'kidlash joizki, nisbiylik nazariyasining "superlyuminal taqiqi" faqat moddiy jismlarning harakati va signallarning uzatilishiga yuklanadi. Ko'p holatlarda har qanday tezlikda harakat qilish mumkin, ammo bu moddiy ob'ektlar yoki signallarning harakati bo'lmaydi. Masalan, bitta tekislikda yotgan ikkita juda uzun o'lchagichni tasavvur qiling, ulardan biri gorizontal holatda joylashgan, ikkinchisi esa uni kichik burchak bilan kesib o'tadi. Agar birinchi o'lchagich yuqori tezlikda pastga (o'q bilan ko'rsatilgan yo'nalish bo'yicha) harakatlantirilsa, o'lchagichlarning kesishish nuqtasi istalgan tezlikda harakatlanishi mumkin, ammo bu nuqta moddiy jism emas. Yana bir misol: agar siz chiroqni (yoki, aytaylik, tor nur beruvchi lazer) olsangiz va u bilan havodagi yoyni tezda tasvirlasangiz, yorug'lik nuqtasining chiziqli tezligi masofa bilan ortadi va etarlicha katta masofada bo'ladi. oshib ketish Bilan. Yorug'lik nuqtasi A va B nuqtalari o'rtasida o'ta yorug'lik tezligida harakat qiladi, lekin bu A dan B ga signal uzatilishi bo'lmaydi, chunki bunday yorug'lik nuqtasi A nuqta haqida hech qanday ma'lumot bermaydi.

Superlyuminal tezliklar masalasi hal qilinganga o'xshaydi. Ammo 20-asrning 60-yillarida nazariy fiziklar takyonlar deb ataladigan superlyuminal zarralar mavjudligi haqidagi farazni ilgari surdilar. Bular juda g'alati zarralar: nazariy jihatdan ular mumkin, ammo nisbiylik nazariyasi bilan ziddiyatlarga yo'l qo'ymaslik uchun ularga xayoliy dam olish massasi tayinlanishi kerak edi. Jismoniy jihatdan xayoliy massa mavjud emas, u faqat matematik mavhumlikdir. Biroq, bu ko'p tashvish tug'dirmadi, chunki taxionlar dam olishda bo'lolmaydi - ular (agar ular mavjud bo'lsa!) faqat vakuumdagi yorug'lik tezligidan oshib ketadigan tezlikda mavjud va bu holda takyon massasi haqiqiy bo'lib chiqadi. Bu erda fotonlar bilan o'xshashlik mavjud: fotonning dam olish massasi nolga teng, ammo bu shunchaki foton tinch holatda bo'lolmasligini anglatadi - yorug'likni to'xtatib bo'lmaydi.

Eng qiyin narsa, taxmin qilinganidek, taxyon gipotezasini nedensellik qonuni bilan uyg'unlashtirish bo'ldi. Bu yo'nalishda qilingan urinishlar juda mohir bo'lsa ham, aniq muvaffaqiyatga olib kelmadi. Taxyonlarni ham hech kim eksperimental qayd eta olmadi. Natijada, superluminal elementar zarralar sifatida takionlarga bo'lgan qiziqish asta-sekin yo'qoldi.

Biroq, 60-yillarda dastlab fiziklarni chalkashtirib yuborgan hodisa eksperimental ravishda topildi. Bu haqda A. N. Oraevskiyning "Superluminal to'lqinlar kuchaytiruvchi muhitda" (UFN No 12, 1998) maqolasida batafsil tavsiflangan. Bu erda biz batafsil ma'lumotga qiziqqan o'quvchini ushbu maqolaga havola qilib, masalaning mohiyatini qisqacha bayon qilamiz.

Lazerlar kashf etilganidan ko'p o'tmay - 60-yillarning boshlarida - qisqa (davomiyligi taxminan 1 ns = 10 -9 s) yuqori quvvatli yorug'lik impulslarini olish muammosi paydo bo'ldi. Buning uchun optik kvant kuchaytirgich orqali qisqa lazer zarbasi o'tkazildi. Puls nurni ajratuvchi oyna yordamida ikki qismga bo'lingan. Ulardan biri, kuchliroq, kuchaytirgichga yuborildi, ikkinchisi esa havoda tarqaldi va kuchaytirgichdan o'tadigan impulsni solishtirish mumkin bo'lgan mos yozuvlar impulsi bo'lib xizmat qildi. Ikkala impuls ham fotodetektorlarga yuborilgan va ularning chiqish signallari osiloskop ekranida vizual tarzda kuzatilishi mumkin edi. Kuchaytirgichdan o'tadigan yorug'lik impulsi mos yozuvlar impulsiga nisbatan unda biroz kechikish bo'lishi kutilgan edi, ya'ni kuchaytirgichda yorug'lik tarqalish tezligi havoga qaraganda kamroq bo'ladi. Impuls kuchaytirgich orqali nafaqat havodagidan, balki vakuumdagi yorug'lik tezligidan ham bir necha baravar yuqori tezlikda tarqalishini kashf qilgan tadqiqotchilarning hayratini tasavvur qiling!

Birinchi zarbadan qutulgach, fiziklar bunday kutilmagan natijaning sababini izlay boshladilar. Maxsus nisbiylik nazariyasi tamoyillari haqida hech kim zarracha shubhalanmadi va bu to'g'ri tushuntirishni topishga yordam berdi: agar SRT tamoyillari saqlanib qolsa, javobni kuchaytiruvchi vositaning xususiyatlaridan izlash kerak.

Bu erda batafsil ma'lumot bermasdan, biz faqat kuchaytiruvchi vositaning ta'sir mexanizmini batafsil tahlil qilish vaziyatni to'liq aniqlab berganligini ta'kidlaymiz. Gap pulsning tarqalishi paytida fotonlar kontsentratsiyasining o'zgarishi edi - bu vosita allaqachon yutib yuborilganda, impulsning orqa qismidan o'tish paytida muhitning daromadining salbiy qiymatgacha o'zgarishi natijasida yuzaga kelgan o'zgarish. energiya, chunki yorug'lik impulsiga o'tishi tufayli o'z zaxirasi allaqachon ishlatilgan. Absorbsiya impulsning kuchayishiga emas, balki zaiflashishiga olib keladi va shu bilan impuls oldingi qismda kuchayadi va orqa qismda zaiflashadi. Tasavvur qilaylik, kuchaytirgich muhitida yorug'lik tezligida harakatlanuvchi qurilma yordamida impulsni kuzatmoqdamiz. Agar vosita shaffof bo'lsa, biz impulsning harakatsizlikda muzlaganini ko'rar edik. Yuqorida qayd etilgan jarayon sodir bo'lgan muhitda impulsning oldingi chetining kuchayishi va orqa tomonining zaiflashishi kuzatuvchiga shunday ko'rinadiki, vosita pulsni oldinga siljitgandek bo'ladi. Ammo qurilma (kuzatuvchi) yorug'lik tezligida harakat qilgani va impuls uni bosib o'tganligi sababli, impuls tezligi yorug'lik tezligidan oshib ketadi! Aynan mana shu effekt eksperimentchilar tomonidan qayd etilgan. Va bu erda nisbiylik nazariyasiga hech qanday qarama-qarshilik yo'q: kuchaytirish jarayoni shunchaki shunday bo'ladiki, avvalroq chiqqan fotonlarning kontsentratsiyasi keyinroq paydo bo'lganidan ko'ra kattaroq bo'ladi. Bu o'ta yorug'lik tezligida harakatlanadigan fotonlar emas, balki osiloskopda kuzatiladigan impuls konverti, xususan uning maksimal darajasi.

Shunday qilib, oddiy muhitda yorug'likning zaiflashishi va uning tezligining sinishi ko'rsatkichi bilan belgilanadigan pasayishi doimo sodir bo'lsa, faol lazer muhitida nafaqat yorug'likning kuchayishi, balki impulsning o'ta yorug'lik tezligida tarqalishi ham mavjud.

Ba'zi fiziklar kvant mexanikasidagi eng hayratlanarli hodisalardan biri bo'lgan tunnel effekti paytida superlyuminal harakat mavjudligini eksperimental tarzda isbotlashga harakat qilishdi. Bu taʼsir shundan iboratki, mikrozarracha (aniqrogʻi, har xil sharoitlarda ham zarracha xossalarini, ham toʻlqin xossalarini namoyon etuvchi mikroobʼyekt) potentsial toʻsiq deb ataladigan toʻsiqdan oʻtishga qodir boʻlgan hodisadir. Klassik mexanikada imkonsiz (bunday holat o'xshash bo'lishi mumkin: devorga tashlangan to'p devorning narigi tomonida tugaydi yoki devorga bog'langan arqonga berilgan to'lqinga o'xshash harakat boshqa tomonga o'tadi). boshqa tarafdagi devorga bog'langan arqon). Kvant mexanikasidagi tunnel effektining mohiyati quyidagicha. Agar ma'lum energiyaga ega bo'lgan mikroob'ekt o'z yo'lida potentsial energiyasi mikroob'ekt energiyasidan ortiq bo'lgan maydonga duch kelsa, bu maydon uning uchun to'siq bo'lib, balandligi energiya farqi bilan belgilanadi. Ammo mikro-ob'ekt to'siqdan "oqib chiqadi"! Bu imkoniyat unga o'zaro ta'sirning energiyasi va vaqti uchun yozilgan taniqli Heisenberg noaniqlik munosabati bilan berilgan. Agar mikroob'ektning to'siq bilan o'zaro ta'siri ma'lum vaqt ichida sodir bo'lsa, u holda mikroob'ektning energiyasi, aksincha, noaniqlik bilan tavsiflanadi va agar bu noaniqlik to'siq balandligi tartibida bo'lsa, u holda ikkinchisi mikroob'ekt uchun yengib bo'lmaydigan to'siq bo'lishni to'xtatadi. Potensial to'siqdan o'tish tezligi bir qator fiziklarning tadqiqot ob'ektiga aylandi, ular u oshib ketishi mumkinligiga ishonishadi. Bilan.

1998 yil iyun oyida Kyolnda superluminal harakat muammolari bo'yicha xalqaro simpozium bo'lib o'tdi, unda to'rtta laboratoriyada - Berkli, Vena, Kyoln va Florensiyada olingan natijalar muhokama qilindi.

Va nihoyat, 2000 yilda superluminal tarqalish effektlari paydo bo'lgan ikkita yangi tajriba haqida xabarlar paydo bo'ldi. Ulardan biri Lijun Vong va uning Prinston tadqiqot institutidagi (AQSh) hamkasblari tomonidan ijro etildi. Uning natijasi shundaki, seziy bug'i bilan to'ldirilgan kameraga kiruvchi yorug'lik impulsi uning tezligini 300 marta oshiradi. Ma'lum bo'lishicha, pulsning asosiy qismi kameraning uzoq devoridan pulsning old devor orqali kameraga kirganidan ham ertaroq chiqqan. Bu holat nafaqat sog'lom fikrga, balki mohiyatan nisbiylik nazariyasiga ham ziddir.

L. Vongning xabari fiziklar orasida qizg'in munozaralarga sabab bo'ldi, ularning aksariyati olingan natijalarda nisbiylik tamoyillarining buzilishini ko'rishga moyil emas edi. Ularning fikricha, muammo bu tajribani to'g'ri tushuntirishdir.

L. Vong tajribasida seziy bug'i bilan kameraga kiruvchi yorug'lik impulsi taxminan 3 mks davom etgan. Seziy atomlari o'n oltita mumkin bo'lgan kvant-mexanik holatda mavjud bo'lishi mumkin, ular "asosiy holatning o'ta nozik magnit pastki darajalari" deb ataladi. Optik lazerli nasos yordamida deyarli barcha atomlar Kelvin shkalasi bo'yicha deyarli mutlaq nol haroratga (-273,15 o C) mos keladigan o'n oltita holatdan faqat bittasiga keltirildi. Seziy kamerasining uzunligi 6 santimetr edi. Vakuumda yorug'lik 0,2 ns tezlikda 6 santimetrga o'tadi. O'lchovlar ko'rsatdiki, yorug'lik impulsi vakuumdagidan 62 ns kamroq vaqt ichida seziy bilan kameradan o'tdi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, seziy muhitidan puls o'tishi uchun zarur bo'lgan vaqt minus belgisiga ega! Haqiqatan ham, agar biz 0,2 ns dan 62 nsni olib tashlasak, biz "salbiy" vaqtni olamiz. O'rtadagi bu "salbiy kechikish" - tushunarsiz vaqt sakrashi - impulsning vakuumda kameradan 310 marta o'tish vaqtiga teng. Ushbu "vaqtinchalik teskari o'zgarish" ning oqibati shundaki, kameradan chiqib ketayotgan puls, kiruvchi impuls kameraning yaqin devoriga etib borgunga qadar undan 19 metr uzoqlasha oldi. Bunday aql bovar qilmaydigan vaziyatni qanday izohlash mumkin (agar, albatta, biz tajribaning tozaligiga shubha qilmasak)?

Davom etayotgan munozaralarga ko'ra, aniq tushuntirish hali topilmadi, ammo bu erda muhitning g'ayrioddiy dispersiya xususiyatlari muhim rol o'ynashiga shubha yo'q: lazer nuri bilan qo'zg'atilgan atomlardan tashkil topgan seziy bug'i anomal dispersiyaga ega muhitdir. . Keling, bu nima ekanligini qisqacha eslaylik.

Moddaning dispersiyasi faza (oddiy) sindirish ko'rsatkichining bog'liqligidir n yorug'lik to'lqin uzunligi bo'yicha l. Oddiy dispersiyada to'lqin uzunligining kamayishi bilan sinishi indeksi ortadi va bu shisha, suv, havo va yorug'lik uchun shaffof bo'lgan barcha boshqa moddalarda sodir bo'ladi. Yorug'likni kuchli singdiruvchi moddalarda to'lqin uzunligi o'zgarishi bilan sinishi ko'rsatkichining yo'nalishi teskari bo'ladi va ancha tik bo'ladi: l ning kamayishi (chastota w ortishi) bilan sinishi ko'rsatkichi keskin kamayadi va ma'lum bir to'lqin uzunligi mintaqasida u birlikdan kamroq bo'ladi. (faza tezligi V f > Bilan). Bu anomal dispersiya bo'lib, unda moddada yorug'lik tarqalish sxemasi tubdan o'zgaradi. Guruh tezligi V gr to'lqinlarning faza tezligidan kattaroq bo'ladi va vakuumdagi yorug'lik tezligidan oshib ketishi mumkin (shuningdek, salbiy bo'ladi). L. Vong o'z eksperimenti natijalarini tushuntirish imkoniyatining asosi sifatida ushbu holatni ko'rsatadi. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, shart V gr > Bilan sof rasmiydir, chunki guruh tezligi tushunchasi kichik (normal) dispersiya holati uchun, shaffof muhit uchun, to'lqinlar guruhi tarqalish paytida deyarli o'z shaklini o'zgartirmaganda kiritilgan. Anormal dispersiyali hududlarda yorug'lik impulsi tezda deformatsiyalanadi va guruh tezligi tushunchasi o'z ma'nosini yo'qotadi; bu holda signal tezligi va energiya tarqalish tezligi tushunchalari kiritiladi, ular shaffof muhitda guruh tezligiga to'g'ri keladi va yutilishi bo'lgan muhitda vakuumdagi yorug'lik tezligidan kamroq bo'lib qoladi. Ammo Vong tajribasining qiziq tomoni shundaki: anomal dispersiyaga ega bo'lgan muhitdan o'tadigan yorug'lik pulsi deformatsiyalanmaydi - u o'z shaklini aniq saqlaydi! Va bu impuls guruh tezligi bilan tarqaladi degan taxminga mos keladi. Ammo agar shunday bo'lsa, unda muhitda yutilish yo'qligi ma'lum bo'ladi, garchi muhitning anomal dispersiyasi aynan yutilish bilan bog'liq! Vongning o'zi ko'p narsa noaniqligini tan olsa ham, uning eksperimental qurilmasida nima sodir bo'layotganini, birinchi navbatda, quyidagicha aniq tushuntirish mumkin, deb hisoblaydi.

Yorug'lik impulsi turli to'lqin uzunliklari (chastotalari) bo'lgan ko'plab komponentlardan iborat. Rasmda ushbu komponentlardan uchtasi ko'rsatilgan (1-3 to'lqinlar). Bir nuqtada barcha uch to'lqin fazada (ularning maksimallari mos keladi); bu erda ular qo'shib, bir-birini mustahkamlaydi va impuls hosil qiladi. Kosmosda ko'proq tarqalayotganda, to'lqinlar zaiflashadi va shu bilan bir-birini "bekor qiladi".

Anormal dispersiya hududida (seziy hujayrasi ichida) qisqaroq bo'lgan to'lqin (1-to'lqin) uzunroq bo'ladi. Aksincha, uchta to'lqinning eng uzuni bo'lgan to'lqin (3-to'lqin) eng qisqasi bo'ladi.

Shunday qilib, to'lqinlarning fazalari mos ravishda o'zgaradi. To'lqinlar seziy xujayrasidan o'tib ketgandan so'ng, ularning to'lqin jabhalari tiklanadi. Anomaliya dispersiyasi bo'lgan moddada g'ayrioddiy fazali modulyatsiyadan o'tib, ko'rib chiqilayotgan uchta to'lqin yana bir nuqtada o'zlarini fazada topadi. Bu erda ular yana qo'shiladi va seziy muhitiga kiradigan shakldagi pulsni hosil qiladi.

Odatda havoda va aslida normal dispersiyaga ega bo'lgan har qanday shaffof muhitda yorug'lik impulsi uzoq masofaga tarqalayotganda o'z shaklini aniq saqlay olmaydi, ya'ni uning barcha tarkibiy qismlari tarqalish yo'li bo'ylab har qanday uzoq nuqtada bosqichma-bosqich bo'lolmaydi. Va normal sharoitda, bir muncha vaqt o'tgach, bunday uzoq nuqtada yorug'lik zarbasi paydo bo'ladi. Biroq, tajribada qo'llaniladigan muhitning anomal xususiyatlari tufayli, uzoq nuqtadagi puls xuddi shu muhitga kirganda bo'lgani kabi bosqichma-bosqich bo'lib chiqdi. Shunday qilib, yorug'lik impulsi o'zini uzoq nuqtaga yo'lda salbiy vaqt kechikishiga ega bo'lgandek tutadi, ya'ni u unga muhitdan o'tganidan kechroq emas, balki ertaroq keladi!

Aksariyat fiziklar bu natijani kameraning dispersiv muhitida past intensivlikdagi prekursor paydo bo'lishi bilan bog'lashga moyil. Gap shundaki, impulsning spektral parchalanishi paytida spektrda impulsning "asosiy qismi" dan oldinda bo'lgan prekursor deb ataladigan ahamiyatsiz darajada kichik amplitudali o'zboshimchalik bilan yuqori chastotalarning tarkibiy qismlari mavjud. O'rnatish tabiati va prekursorning shakli muhitda tarqalish qonuniga bog'liq. Shularni hisobga olib, Vong tajribasidagi voqealar ketma-ketligini quyidagicha talqin qilish taklif etiladi. Kiruvchi to'lqin o'zidan oldin xabarchini "cho'zadi" va kameraga yaqinlashadi. Kiruvchi to'lqinning cho'qqisi kameraning yaqin devoriga tushishidan oldin, prekursor kamerada puls paydo bo'lishini boshlaydi, u uzoq devorga etib boradi va undan aks etadi va "teskari to'lqin" ni hosil qiladi. Bu to'lqin 300 marta tezroq tarqaladi Bilan, yaqin devorga etib boradi va kiruvchi to'lqin bilan uchrashadi. Bir to'lqinning cho'qqilari boshqasining cho'qqilari bilan uchrashadi, shunda ular bir-birini yo'q qiladi va natijada hech narsa qolmaydi. Ma'lum bo'lishicha, kiruvchi to'lqin seziy atomlariga "qarzni to'laydi", bu esa kameraning boshqa uchida unga energiya "beradi". Tajribaning faqat boshi va oxirini kuzatgan har bir kishi vaqt o'tishi bilan oldinga "sakrab" tezroq harakatlanadigan yorug'lik zarbasini ko'radi. Bilan.

L. Vong uning tajribasi nisbiylik nazariyasiga mos kelmaydi, deb hisoblaydi. Superluminal tezlikka erishib bo'lmasligi haqidagi bayonot, uning fikricha, faqat tinch massaga ega bo'lgan narsalarga tegishli. Yorug'lik massa tushunchasi umuman qo'llanilmaydigan to'lqinlar shaklida yoki ma'lumki, nolga teng bo'lgan tinch massali fotonlar shaklida ifodalanishi mumkin. Shuning uchun, Vongga ko'ra, vakuumdagi yorug'lik tezligi chegara emas. Biroq, Vongning tan olishicha, u kashf etgan effekt ma'lumotni tezroq uzatishga imkon bermaydi. Bilan.

"Bu yerdagi ma'lumotlar pulsning oldingi qismida joylashgan, - deydi AQShning Los-Alamos milliy laboratoriyasi fizigi P. Milonni. "Va bu ma'lumotni yorug'likdan ham tezroq jo'natayotgandek taassurot qoldirishi mumkin, hatto siz yurak urish tezligida ham. yubormayaptilar."

Aksariyat fiziklarning fikricha, yangi ish fundamental printsiplarga jiddiy zarba bermaydi. Ammo hamma fiziklar muammo hal qilinganiga ishonishmaydi. 2000 yilda yana bir qiziqarli eksperimentni o'tkazgan italiyalik tadqiqot guruhidan professor A. Ranfagni savol hali ham ochiq, deb hisoblaydi. Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni va Rokko Ruggeri tomonidan o'tkazilgan ushbu tajriba santimetr to'lqinli radio to'lqinlarning normal havoda yuqori tezlikda harakatlanishini aniqladi. Bilan 25% ga.

Xulosa qilib aytganda, quyidagilarni aytishimiz mumkin. So'nggi yillardagi ishlar shuni ko'rsatadiki, ma'lum sharoitlarda superlyumin tezligi haqiqatda sodir bo'lishi mumkin. Ammo superlyuminal tezlikda nima harakatlanmoqda? Nisbiylik nazariyasi, yuqorida aytib o'tilganidek, bunday tezlikni moddiy jismlar va ma'lumot tashuvchi signallar uchun taqiqlaydi. Shunga qaramay, ba'zi tadqiqotchilar, ayniqsa, signallar uchun yorug'lik to'sig'ini engib o'tishni ko'rsatishga qat'iy harakat qilmoqdalar. Buning sababi shundaki, maxsus nisbiylik nazariyasida signallarni yuqori tezlikda uzatish mumkin emasligini qat'iy matematik asoslash (masalan, Maksvellning elektromagnit maydon tenglamalari asosida) mavjud emas. Bilan. STRda bunday imkonsizlik Eynshteynning tezliklarni qo'shish formulasiga asoslanib, sof arifmetik tarzda o'rnatilishi mumkin, ammo bu asoslilik printsipi bilan tasdiqlangan. Eynshteynning o'zi, superlyuminal signal uzatilishi masalasini ko'rib chiqib, bu holatda "... biz erishilgan harakat sababdan oldin bo'lgan signal uzatish mexanizmini ko'rib chiqishga majburmiz. Ammo bu sof mantiqiy nuqtadan kelib chiqadi. nuqtai nazar o'z ichiga olmaydi, menimcha, hech qanday qarama-qarshiliklar yo'q, lekin shunga qaramay, u bizning barcha tajribamizning tabiatiga shunchalik zid keladiki, taxmin qilishning iloji yo'q. V > s Ko'rinib turibdiki, etarlicha isbotlangan." Sabablik printsipi superlyuminal signalni uzatishning mumkin emasligining asosidir. Va aftidan, superlyuminal signallarni izlashning barcha izlanishlari, eksperimentchilar qanchalik ko'p aniqlashni xohlamasin, bu toshga qoqiladi. signallar, chunki bizning dunyomizning tabiati shunday.

Xulosa qilib shuni ta'kidlash kerakki, yuqorida aytilganlarning barchasi bizning dunyomizga, bizning koinotimizga tegishli. Bu rezervlash, chunki yaqinda astrofizika va kosmologiyada topologik tunnellar - jumperlar bilan bog'langan ko'plab koinotlarning mavjudligiga imkon beruvchi yangi farazlar paydo bo'ldi. Bu nuqtai nazarni, masalan, mashhur astrofizik N.S. Kardashev ham qo'shadi. Tashqi kuzatuvchi uchun bu tunnellarga kirishlar qora tuynuklar kabi anomal tortishish maydonlari bilan ko'rsatilgan. Gipoteza mualliflari ta'kidlaganidek, bunday tunnellardagi harakatlar oddiy kosmosda yorug'lik tezligi bilan qo'yilgan harakat tezligi chegarasini chetlab o'tishga va shuning uchun yaratish g'oyasini amalga oshirishga imkon beradi. vaqt mashinasi... Ehtimol, bunday olamlarda biz uchun g'ayrioddiy narsalar ro'y berishi mumkin. Garchi hozircha bunday farazlar ilmiy fantastika hikoyalarini juda eslatib tursa-da, moddiy dunyo tuzilishining ko'p elementli modelining fundamental imkoniyatini qat'iyan rad etish kerak emas. Yana bir narsa shundaki, boshqa barcha olamlar, ehtimol, bizning Koinotimizda yashovchi nazariy fiziklarning sof matematik konstruktsiyalari bo'lib qoladi va o'z fikrlari kuchi bilan biz uchun yopiq olamlarni topishga harakat qiladi ...

Xuddi shu mavzudagi masalani ko'ring