Superluminal greitis. Kaip NASA mokslininkai viršys šviesos greitį erdvėje. Ištekėjimo greitis siaurėjančiame kanale, masės srauto greitis

Pastaba „vakuume“, apie kurią kalbėjome pačioje pradžioje, yra labai svarbi. Šviesa ne taip greitai sklinda per optinį pluoštą, kaip vakuume. Praeidama per bet kurią mums žinomą terpę, šviesa sklinda daug lėčiau nei „idealiomis“ sąlygomis, apie kurias kalba konstanta. Oras šviesai tikrai netrukdo, bet stiklas. Šviesos terpės lūžio rodiklis yra šviesos greičio vakuume vertė, padalyta iš šviesos greičio terpėje. Stiklo atveju šis skaičius yra 1,5, taigi, padalijus šviesos greitį (apie 300 000 km/s) iš 1,5, gaunamas 200 000 km/s, apytikslis šviesos, einančios per stiklą, greitis. Kai kurie pluoštai yra pagaminti iš plastiko, kurio šviesos lūžio rodiklis dar didesnis, taigi ir lėtesnis greitis.

Viena iš greičio mažėjimo priežasčių yra dvejopa šviesos prigimtis. Jis turi ir dalelės, ir bangos savybių. Taip, šviesa susideda iš fotonų, bet jie nekeliauja tiesia linija per kabelį. O fotonams susidūrus su medžiagos molekulėmis, jie juda skirtingomis kryptimis. Dėl šviesos lūžimo ir terpės sugerties galiausiai prarandama energija ir duomenys. Štai kodėl signalas negali judėti neribotą laiką ir turi būti nuolat stiprinamas, kad būtų galima perduoti dideliu atstumu. Verta paminėti, kad šviesos sulėtėjimas yra tik maža blogų naujienų dalis. Į šviesolaidinį kabelį kartais pridedama priemaišų, kurios reguliuoja šviesos greitį ir leidžia efektyviau perduoti signalą.

Skaidulinis optinis kabelis, žinoma, perduoda informaciją daug greičiau nei varinis laidas ir nėra toks jautrus elektromagnetiniams trikdžiams. Šviesolaidis leidžia pasiekti kelių šimtų Gb/s ar net Tb/s perdavimo greitį. Namų interneto ryšys nedemonstruoja tokio greičio, jei tik todėl, kad laidai visur skiriasi. Net jei turite šviesolaidį, vienoje iš duomenų nuorodų gali būti vario gabalas. Bet net ir naudojant tokį optinį skaidulą, informacija jums pasieks 50–100 Mb/s greičiu, o tai yra geriau nei 1–6 Mb/s DSL linijoms. Ryšio greitis taip pat priklauso nuo vietos, teikėjo ir jūsų duomenų plano.

Yra ir kitų dalykų, kurie sukelia signalo uždelsimą (vadinamą delsą – „delsą“), kai bandote pasiekti interneto puslapį arba žaisti internetinį žaidimą. Jūsų kompiuteriui ir serveriui, kuriame saugomi duomenys, nurodoma, kad duomenys būtų sinchronizuojami ir efektyviai perduodami, todėl delsiama. Taip pat svarbus atstumas, kurį nukeliauja duomenys, o kai kuriose vietose gali atsirasti „siaurų praėjimų“, kurie juos dar labiau uždels. Sistema veikia tik tiek greitai, kiek jos lėčiausias komponentas.

Mokslininkai kuria duomenų perdavimo belaidžiu būdu sistemą. Įsivaizduokite „Wi-Fi“ lemputes arba „Wi-Fi“ purškimą, apie kurį mes kalbame, ar net lazerio spindulius iš pastato į pastatą. Bet vis tiek šviesa gali skristi oru greičiu, artimu šviesos greičiui vakuume, bet ne daugiau. Kaip apeiti šį apribojimą?

FTL duomenų perdavimo spartos galimybė

Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) mokslininkai teigia, kad jie sugebėjo perduoti kvantinę informaciją superluminal greičiu dėl vadinamojo keturių bangų maišymo, kuris iš tikrųjų yra optinių trikdžių apraiška. pluoštas. Eksperimentą sudaro trumpo 200 ns impulso perdavimas per įkaitintus rubidžio garus ir tuo pačiu metu kitokio dažnio spindulių pluoštas, kuris turėtų sustiprinti pirmąjį impulsą. Fotonai iš abiejų pluoštų sąveikauja su garais ir sukuria trečią spindulį. Kaip rodo rezultatai, trečiasis spindulys vakuume sklinda greičiau nei šviesos greitis. Maždaug 50-90 nanosekundžių greičiau. Mokslininkai teigia, kad impulso greitį galima sukalibruoti pakeitus įvesties parametrus.

Kita FTL versija yra kvantinė teleportacija, kurių vienas yra pagrįstas susipynusiomis poromis: dvi dalelės, susipynusios viena su kita, turės tas pačias charakteristikas, nesvarbu, kiek jas atskirsite. Tam taip pat reikalinga trečioji dalelė, kurioje bus duomenys, kuriuos turite perduoti. Lazerio pagalba galite tiesiogine prasme teleportuoti vieną iš dalelių bet kur. Tai ne kaip fotono perdavimas, o vieno fotono pakeitimas originalo kopija. Šį fotoną galima palyginti su trečiąja dalele, kad būtų galima suderinti ar skirtis, ir ši informacija jau gali būti naudojama palyginant dvi daleles. Atrodo kaip momentinis duomenų perdavimas, bet ne visai. Lazerio spindulys gali sklisti tik šviesos greičiu. Tačiau jis gali būti naudojamas šifruotiems duomenims perduoti į palydovą, taip pat kvantiniams kompiuteriams kurti, jei prie jų pateksime. Ši technologija nuėjo daug toliau nei bet kuris kitas bandymas perduoti informaciją greičiau nei šviesos greitis. Iki šiol jis veikia tik ribotai, o mokslininkai nuolat stengiasi padidinti teleporto atstumą.

Nėra atsakymo į klausimą, ar prasminga informacija gali judėti greičiau už šviesą. Dabar galime pajudinti tik kelias daleles, o tai yra gerai, nes ateityje tai gali mus nuvesti link norimo tikslo. Praktiškai turite perduoti organizuotas informacijos dalis, kurios kažką reiškia ir yra nepažeistos, kitam įrenginiui, galinčiam juos nuskaityti. Priešingu atveju greičiausias pasaulyje duomenų perdavimas nekainuos nė cento. Tačiau galite būti tikri, kad jei mokslininkai vis tiek viršys šviesos greičio slenkstį, jūsų internetas veiks greičiau. Daug greičiau nei prasideda tarpžvaigždinės kelionės.

PAGALIAU ŠVIESOS GREIČIO BAJERA PERšoko! JAV buvo bandoma paneigti dar vieną mokslinę dogmą. Kadaise A. Einšteino iškeltame postulate teigiama, kad šviesos greitis, vakuume siekiantis 300 tūkst. km/s, yra didžiausias, kurį galima pasiekti gamtoje. Profesorius Raymondas Chu iš Berklio universiteto savo eksperimentais pasiekė klasikinį 1,7 karto didesnį greitį. Dabar mokslininkai iš Prinstono NEC korporacijos instituto žengė dar toliau – per 6 cm „kolbą“, užpildytą specialiai paruoštomis cezio dujomis, buvo praleistas GALINGAS ŠVIESOS PULSAS, eksperimento eigą aprašo laikraščio „Sunday Times“ korespondentas. , turėdamas omenyje eksperimento vadovą daktarą Liju-na Wang .

O instrumentai parodė neįtikėtiną dalyką – kol didžioji dalis šviesos įprastu greičiu prasiskverbė pro cezio ląstelę, kai kurie vikrūs fotonai sugebėjo pasiekti priešingą laboratorijos sieną, esančią apie 18 m, ir užsiregistruoti ten esančiuose jutikliuose. Fizikai apskaičiavo ir įsitikino: jei dalelės „paskubomis“ nuskriejo 18 m per tą patį laiką, kai pro 6 cm „kolbą“ praskrido normalūs fotonai, tai jų greitis buvo 300 kartų didesnis už šviesos greitį! O tai pažeidžia Einšteino konstantos neliečiamumą, sukrečia pačius reliatyvumo teorijos pagrindus...

Siekdami kažkaip apsaugoti didžiojo fiziko autoritetą, Prinstono tyrinėtojai padarė prielaidą, kad „greitieji fotonai“ visiškai neįveikia atstumo nuo šviesos šaltinio iki jutiklių, o tarsi išnyksta vienoje vietoje ir akimirksniu atsiranda kitas. Tai yra, yra vadinamasis nulinio transportavimo arba teleportacijos efektas, apie kurį mokslinės fantastikos rašytojai tiek daug rašė savo romanuose. Tačiau atliekant tolesnius patikrinimo eksperimentus paaiškėjo, kad kai kurie fotonai, atrodo, pasiekia savo tikslą net neįsijungiant jų šaltinio!

Sutikite, šis faktas pažeidžia ne tik Einšteino reliatyvumo teorijos postulatus, bet ir esmines idėjas apie Laiko prigimtį, kuris, kaip įprasta manyti, teka tik viena kryptimi ir jo negalima atsukti atgal.

Čia būtų logiškas tik vienas paaiškinimas - „kolba“ su dujiniu ceziu veikia kaip savotiška „laiko mašina“, dalį šviesos fotonų siunčianti į praeitį, kuri leidžia jiems pasiekti jutiklius prieš įjungiant šviesos šaltinį. TAIP NEĮTIKĖTI EKSPERIMENTAI Prinstono mokslininkai negalėjo nepatraukti savo kolegų iš kitų mokslinių tyrimų organizacijų dėmesio. Ir ne visi į tai žiūrėjo skeptiškai.

Italijos valstybinės tyrimų tarybos vadovai pranešė, kad pastaruoju metu jiems taip pat pavyko išsklaidyti mikrobangas 25% didesniu nei šviesos greičiu. Todėl jie neabejoja visišku amerikiečių pranešimo tikrumu. Ir vis dėlto vienareikšmiškai įvertinti Prinstono eksperimentų rezultatus vis dar sunku, nes užsienio spaudoje pasirodžiusiuose pranešimuose sensacingi eksperimentai aprašomi tik bendrai.

Labiausiai tikėtinas jų paaiškinimas, kaip jau ne kartą, galų gale gali būti elementari instrumentų klaida. Bet jei, tarkime, pojūtis pasitvirtins, tai padės paaiškinti kitus paslaptingus priežastinio ryšio pažeidimus, dėl kurių mokslininkai vis dar bergždžiai kovoja. Paimkime, pavyzdžiui, keistą įžvalgumo dovaną, kurią turi kai kurios gyvos būtybės. Taip, dar 1930 m. mikrobiologas S.T.Velthoferis atrado, kad korinebakterijos (žmogaus kvėpavimo takuose gyvenantys vienaląsčiai mikrobai) pradeda aktyviai daugintis tam tikru laikotarpiu (likus kelioms dienoms iki tol, kol astronomai užfiksuoja kitą Saulės pliūpsnį).

Reiškinio esmė aiški: didėjanti saulės spinduliuotė (priežastis) kenkia šioms bakterijoms, įsijungia apsauginis mechanizmas, verčiantis jas intensyviai daugintis (pasekmė), siekiant išsaugoti populiaciją. Kitas dalykas yra keistas - kaip mikrobai iš anksto „nustato“ Saulės protrūkio laiką?

Prietaisai neužfiksavo jokių fizinių pirmtakų, kurie galėjo iš anksto įspėti apie saulės išmetimą. Yra laikinas reiškinys, kai
Poveikis pastebimas prieš priežastį. Tai gali paaiškinti „skubėtų“ šviesos fotonų, pasiekiančių taikinį dar prieš įvykstant blykstei, egzistavimas. KOL EKSPERIMENTATAI GALIMA, ar gali egzistuoti supergreitieji fotonai, ar ne, teoretikai bando ne tik paaiškinti stebimus reiškinius, bet ir rasti jiems praktinio pritaikymo.

Pavyzdžiui, Pulkovo pagrindinės astronomijos observatorijos darbuotojo, fizinių ir matematikos mokslų kandidato Sergejaus Krasnikovo teigimu, artimiausios ateities erdvėlaiviai galės judėti daug greičiau nei šviesos greitis. Kaip matyti iš mokslininko žodžių, jam pavyko aptikti savotišką „spragą“ fizikos dėsniuose, o tai leidžia manyti, kad net atokiausius visatos regionus galima pasiekti beveik akimirksniu, jei pasinaudosite atsiradusiais natūraliais tuneliais. per Didįjį sprogimą – vadinamuosius „kurmių kalnelius“, jungiančius atokiausius kosmoso kampelius.

Mokslininkai ilgą laiką įtarė tokių tunelių egzistavimo galimybę. Bet jei anksčiau daugelis manė, kad jie yra tik mažo skersmens (atrodo, kad Prinstono eksperimentai patvirtino būtent tokių buvimą), tai Krasnikovas savo skaičiavimais įrodo, kad „kurmių skylės“ gali būti tokio kieto skersmens, kad net ir didelės. pro juos gali praslysti.erdvėlaiviai, akimirksniu įveikdami erdvę ir laiką. Be to, jei darysime prielaidą, kad laikas šiuose tuneliuose linkęs tekėti priešinga kryptimi, tada paaiškės: „kurmių kalnai“ vienu metu gali veikti kaip „laiko mašinos“, pernešančios per juos besiskverbiančius objektus į ankstesnius laikus!

Taigi iš „kurmių kalnų“ iššokantys laivai vienu metu gali būti ne tik tūkstančiais parsekų iš mūsų planetos, bet ir milijonais metų anksčiau nei mūsų era... Ar visa tai tiesa, ar ne, turėtų parodyti tolesni tyrimai. Juk dar reikia surasti šiuos tunelius ir juos ištirti. Tačiau pirmasis paieškos žingsnis, regis, jau žengtas... Dar 1994 metais Rusijos orbitinis rentgeno teleskopas „Granat“ kosmose aptiko du spinduliuotės pliūpsnius, sklindančius iš kažkokio milžiniškos galios šaltinio. Duomenys apie tai buvo perduoti Tarptautinei astronomų sąjungai, kad astrofizikai, turintys reikiamą įrangą, galėtų stebėti, kas nutiks po precedento neturinčio energijos išleidimo.

Tradiciškai žymimas lotyniška raide " c (\displaystyle c)“ (tariama kaip „tse“). Šviesos greitis vakuume yra pagrindinė konstanta, nepriklausoma nuo inercinės atskaitos sistemos (ISO) pasirinkimo. Tai reiškia pagrindines fizines konstantas, apibūdinančias ne tik atskirus kūnus ar laukus, bet ir visos erdvės ir laiko geometrijos savybes. Iš priežastingumo postulato (bet koks įvykis gali turėti įtakos tik įvykiams, kurie įvyksta vėliau, ir negali turėti įtakos įvykiams, įvykusiems prieš jį) ir specialiosios reliatyvumo teorijos postulato apie šviesos greičio vakuume nepriklausomumą nuo inercijos pasirinkimo. atskaitos rėmas (šviesos greitis vakuume yra vienodas visose koordinačių sistemose, judančiose tiesia linija ir tolygiai viena kitos atžvilgiu), tai reiškia, kad bet kurio signalo ir elementariosios dalelės greitis negali viršyti šviesos greičio. Taigi šviesos greitis vakuume yra ribinis dalelių greitis ir sąveikos sklidimas.

Vakuume (tuštuma)

Tiksliausias šviesos greičio matavimas 299 792 458 ± 1,2 / remiantis standartiniu matuokliu buvo atliktas 1975 m.

Šiuo metu manoma, kad šviesos greitis vakuume yra pagrindinė fizinė konstanta. tiksliai lygus 299 792 458 m/s, arba 1 079 252 848,8 km/val. Vertės tikslumą lemia tai, kad nuo 1983 m. Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) matuoklis apibrėžiamas kaip atstumas, kurį šviesa nukeliauja vakuume per laiko intervalą, lygų 1/299 792 458 sekundės .

Gamtoje šviesos greičiu jie plinta (vakuume):

Masyvių dalelių greitis gali būti labai artimas šviesos greičiui, bet vis tiek tiksliai jo nepasiekia. Pavyzdžiui, artimas šviesos greitis, tik 3 m/s mažesnis už šviesos greitį, turi masyvias daleles (protonus), gautas greitintuvu (Large Hadron Collider) arba įtrauktas į kosminius spindulius. [ ]

Šiuolaikinėje fizikoje teiginys, kad priežastinis poveikis negali būti perduodamas greičiu, didesniu už šviesos greitį vakuume (įskaitant tokio poveikio perkėlimą kokiam nors fiziniam kūnui), laikomas pagrįstu. Tačiau yra dalelių „susipainiojusių būsenų“, kurios, regis, akimirksniu „išmoksta“ viena kitos būsenos, problema. Tačiau net ir šiuo atveju nėra superluminalinio informacijos perdavimo, nes norint tokiu būdu perduoti informaciją, būtina įtraukti papildomą klasikinį perdavimo kanalą su šviesos greičiu.

Nors iš principo kai kurių objektų judėjimas didesniu nei šviesos greitis vakuume yra visiškai įmanomas, tačiau šiuolaikiniu požiūriu tai gali būti tik objektai, kurių judėjimu negalima panaudoti informacijos perdavimui. (pavyzdžiui, saulės spindulys iš principo gali judėti palei sieną didesniu nei šviesos greitis, bet juo negalima perduoti informacijos tokiu greičiu iš vieno sienos taško į kitą).

Susiję vaizdo įrašai

Skaidrioje aplinkoje

Šviesos greitis skaidrioje terpėje yra greitis, kuriuo šviesa sklinda ne vakuume, o kitoje terpėje. Terpėje su dispersija išskiriamas fazės ir grupės greitis.

Fazės greitis yra susijęs su monochromatinės šviesos dažniu ir bangos ilgiu terpėje ( λ = c ν (\displaystyle \lambda =(\frac (c)(\nu )))). Šis greitis paprastai (bet nebūtinai) yra mažesnis c (\displaystyle c). Šviesos greičio vakuume ir fazinio šviesos greičio terpėje santykis vadinamas terpės lūžio rodikliu.

Grupinis šviesos greitis apibrėžiamas kaip dūžių sklidimo greitis tarp dviejų panašaus dažnio bangų ir pusiausvyros terpėje visada yra mažesnis. c (\displaystyle c). Tačiau nesubalansuotose terpėse, pavyzdžiui, stipriai sugeriančiose terpėse, jis gali viršyti c (\displaystyle c). Tačiau šiuo atveju priekinis impulso kraštas vis tiek juda greičiu, neviršijančiu šviesos greičio vakuume. Dėl to superluminalus informacijos perdavimas išlieka neįmanomas.

Šviesos greičio nekintamumas buvo nuosekliai patvirtintas daugybe eksperimentų. Galima tik eksperimentiškai patikrinti, ar šviesos greitis „dvipusiame“ eksperimente (pavyzdžiui, nuo šaltinio iki veidrodžio ir atvirkščiai) nepriklauso nuo atskaitos sistemos, nes neįmanoma išmatuoti šviesos greičio. šviesos greitis viena kryptimi (pavyzdžiui, nuo šaltinio iki nuotolinio imtuvo) be papildomų susitarimų, kaip sinchronizuoti šaltinio ir imtuvo laikrodžius. Tačiau jei tam pritaikysime Einšteino sinchronizaciją, vienpusis šviesos greitis pagal apibrėžimą taps lygus dvipusiam greičiui.

Specialusis reliatyvumas tiria invariancijos pasekmes c (\displaystyle c) darant prielaidą, kad fizikos dėsniai yra vienodi visose inercinėse atskaitos sistemose. Viena iš pasekmių yra ta c (\displaystyle c)- tai yra greitis, kuriuo visos bemasės dalelės ir bangos (ypač šviesa) turi judėti vakuume.

Specialusis reliatyvumas turi daug eksperimentiškai patikrintų pasekmių, kurios yra priešingos. Tokios pasekmės apima: masės ir energijos ekvivalentą (E 0 = m c 2) (\displaystyle (E_(0) = mc^(2))), ilgio susitraukimas (susitraukiantys objektai jiems judant) ir laiko išsiplėtimas (judantys laikrodžiai veikia lėčiau). Koeficientas, rodantis, kiek kartų ilgis sutrumpėja ir laikas sulėtėja, yra žinomas kaip Lorenco faktorius (Lorenco faktorius).

kur v (\displaystyle v) yra objekto greitis. Daug mažesniam greičiui nei c (\displaystyle c)(pvz., greitis, su kuriuo susiduriame kiekvieną dieną), skirtumas tarp γ (\displaystyle \gamma) o 1 yra toks mažas, kad jo galima nepaisyti. Šiuo atveju specialusis reliatyvumas yra gerai apytikslis Galilėjos reliatyvumo teorija. Tačiau esant reliatyvistiniam greičiui, skirtumas didėja ir linkęs į begalybę kaip v (\displaystyle v)į c (\displaystyle c).

Norint sujungti specialiojo reliatyvumo teorijos rezultatus, turi būti įvykdytos dvi sąlygos: (1) erdvė ir laikas yra viena struktūra, žinoma kaip erdvėlaikis (kur c (\displaystyle c) sieja erdvės ir laiko matavimo vienetus, ir (2) fizikiniai dėsniai tenkina specialios simetrijos, vadinamos Lorenco invariancija (Lorenco invariancija), kurios formulėje yra parametras, reikalavimus. c (\displaystyle c). Lorenco invariancija yra visur paplitusi šiuolaikinėse fizinėse teorijose, tokiose kaip kvantinė elektrodinamika, kvantinė chromodinamika, standartinis dalelių fizikos modelis ir bendroji reliatyvumo teorija. Taigi, parametras c (\displaystyle c)Šiuolaikinėje fizikoje randama visur ir atrodo įvairiais būdais, kurie neturi nieko bendra su pačia šviesa. Pavyzdžiui, bendroji reliatyvumo teorija rodo, kad gravitacija ir gravitacinės bangos sklinda dideliu greičiu c (\displaystyle c). Neinercinėse atskaitos sistemose (gravitaciškai išlenktoje erdvėje arba atskaitos sistemose, judančiose su pagreičiu) vietinis šviesos greitis taip pat yra pastovus ir lygus c (\displaystyle c), tačiau šviesos greitis baigtinio ilgio trajektorijoje gali skirtis nuo c (\displaystyle c) priklausomai nuo to, kaip apibrėžiama erdvė ir laikas.

Manoma, kad pagrindinės konstantos, tokios kaip c (\displaystyle c), turi tą pačią reikšmę per visą erdvėlaikį, tai yra, nepriklauso nuo vietos ir nesikeičia laikui bėgant. Tačiau kai kurios teorijos teigia, kad šviesos greitis laikui bėgant gali keistis. Nors įtikinamų įrodymų apie tokius pokyčius nėra, jie tebėra tyrimų objektas.

Be to, manoma, kad šviesos greitis yra izotropinis, tai yra, nepriklauso nuo jos sklidimo krypties. Branduolinės energijos perėjimų spinduliuotės, kaip branduolių orientacijos magnetiniame lauke funkcijos (Googso-Dreverio eksperimentas), taip pat besisukančių optinių ertmių (Mikelsono-Morley eksperimentas ir nauji jo variantai), stebėjimai nustatė griežtus apribojimus. dvipusės anizotropijos galimybė.

Įvykis A yra prieš įvykį B raudoname atskaitos kadre (RS), kartu su B žaliame RS ir įvyksta po B mėlyname RS

Apskritai, informacija ar energija negali būti perduodama per erdvę greičiau nei šviesos greitis. Vienas iš argumentų išplaukia iš priešingos išvados apie specialųjį reliatyvumą, žinomą kaip vienalaikiškumo reliatyvumas. Jei erdvinis atstumas tarp dviejų įvykių A ir B yra didesnis nei laiko tarpas tarp jų, padaugintas iš c (\displaystyle c), tada yra tokios atskaitos sistemos, kuriose A yra prieš B, o kitos, kuriose B yra prieš A, taip pat tokios, kuriose įvykiai A ir B yra vienu metu. Dėl to, jei objektas, palyginti su kokia nors inercine atskaitos sistema, judėtų greičiau nei šviesos greitis, tada kitoje atskaitos sistemoje jis nukeliautų laiku atgal ir būtų pažeistas priežastingumo principas. Esant tokiai atskaitos sistemai, „pasekmes“ būtų galima pastebėti prieš „pirminę jo priežastį“. Tokio priežastinio ryšio pažeidimo niekada nebuvo pastebėta. Tai taip pat gali sukelti paradoksus, tokius kaip tachiono antikūnų telefonas.

Šviesos greičio matavimų istorija

Senovės mokslininkai, išskyrus retas išimtis, laikė, kad šviesos greitis yra begalinis. Šiais laikais šis klausimas tapo diskusijų objektu. Galilėjus ir Hukas manė, kad jis yra baigtinis, nors ir labai didelis, o Kepleris, Dekartas ir Fermatas vis dar ginčijosi dėl šviesos greičio begalybės.

Praėjus pusei amžiaus, 1728 m., aberacijos atradimas leido J. Bradley patvirtinti šviesos greičio baigtinumą ir patikslinti jo įvertinimą: Bradley gauta vertė buvo 308 000 km/s.

Pirmą kartą šviesos greičio matavimus, pagrįstus laiku, per kurį šviesa nukeliauja tiksliai išmatuotą atstumą sausumos sąlygomis, 1849 m. atliko A. I. L. Fizeau. Savo eksperimentuose Fizeau naudojo jo sukurtą „pertraukimo metodą“, o šviesos nuvažiuotas atstumas buvo 8,63 km. Atliktų matavimų rezultate gauta vertė pasirodė 313 300 km/s. Vėliau pertraukimo metodą gerokai patobulino ir matavimams naudojo M. A. Cornu (1876), A. J. Perrotin (1902) ir E. Bergstrandas. 1950 metais E. Bergstrand atlikti matavimai davė 299 793,1 km/s šviesos greitį, o matavimo tikslumas padidintas iki 0,25 km/s.

Kitas laboratorinis metodas („sukimo veidrodžio metodas“), kurio idėją 1838 m. išsakė F. Arago, 1862 m. įgyvendino Leonas Foucault. Matuodamas nedidelius laiko intervalus dideliu greičiu (512 aps./min.) besisukančiu veidrodžiu, jis gavo 298 000 km/s reikšmę šviesos greičiui su 500 km/s paklaida. Pagrindo ilgis Foucault eksperimentuose buvo palyginti mažas – dvidešimt metrų. Vėliau, patobulinus eksperimentinę techniką, padidinus naudojamą pagrindą ir tiksliau nustačius jo ilgį, matavimų tikslumas sukamojo veidrodžio metodu buvo žymiai padidintas. Taigi S. Newcombas 1891 metais gavo 299 810 km/s vertę su 50 km/s paklaida, o AA Michelson 1926 m. sugebėjo sumažinti paklaidą iki 4 km/s ir gauti 299 796 km/s vertę. greitis. Savo eksperimentuose Michelsonas naudojo bazę, lygią 35 373,21 m.

Tolesnė pažanga buvo siejama su mazerių ir lazerių atsiradimu, kurie išsiskiria labai dideliu spinduliuotės dažnio stabilumu, leidžiančiu nustatyti šviesos greitį vienu metu matuojant jų spinduliavimo bangos ilgį ir dažnį. Aštuntojo dešimtmečio pradžioje šviesos greičio matavimo paklaida priartėjo prie 1 m/s. Patikrinus ir suderinus įvairiose laboratorijose gautus rezultatus, 1975 m. XV Generalinė svorių ir matų konferencija rekomendavo kaip šviesos greičio vakuume reikšmę naudoti vertę, lygią 299 792 458 m/s, su santykine paklaida (neapibrėžtimi). 4 10 - 9, o tai atitinka absoliučią 1,2 m/s paklaidą.

Svarbu tai, kad tolesnis matavimų tikslumo didinimas tapo neįmanomas dėl esminio pobūdžio aplinkybių: ribojantis veiksnys buvo tuo metu galiojusio skaitiklio apibrėžimo įgyvendinimo neapibrėžties dydis. Paprasčiau tariant, didžiausią indėlį į šviesos greičio matavimo paklaidą įnešė skaitiklio etalono „gamybos“ paklaida, kurios santykinė reikšmė buvo 4·10 -9 . Remdamasi tuo, taip pat į kitus aspektus, 1983 m. XVII Generalinė svorių ir matų konferencija priėmė naują skaitiklio apibrėžimą, pagrįstą anksčiau rekomenduota šviesos greičio verte ir apibrėžiant matuoklį kaip atstumą iki šviesos. keliauja vakuume per laikotarpį, lygų 1/299 792 458 sekundės .

FTL judėjimas

Iš specialiosios reliatyvumo teorijos išplaukia, kad fizinių dalelių (masyvių ar bemasių) šviesos greičio viršijimas pažeistų priežastingumo principą – kai kuriuose inerciniuose atskaitos rėmuose būtų galima perduoti signalus iš ateities į praeitį. . Tačiau teorija neatmeta hipotetinių dalelių, kurios nesąveikauja su įprastomis dalelėmis, judėjimo erdvėje laike superluminaliniu greičiu.

Hipotetinės dalelės, judančios superluminaliniu greičiu, vadinamos tachionais. Matematiškai tachionų judėjimas Lorenco transformacijomis apibūdinamas kaip įsivaizduojamą masę turinčių dalelių judėjimas. Kuo didesnis šių dalelių greitis, tuo mažiau energijos jos neša, ir atvirkščiai, kuo jų greitis artimesnis šviesos greičiui, tuo didesnė jų energija – kaip ir paprastų dalelių energija, tachionų energija linkusi į begalybę, kai artėja prie šviesos greičio. Tai pati akivaizdžiausia Lorenco transformacijos pasekmė, kuri neleidžia masyviai dalelei (tiek turinčiai realią, tiek įsivaizduojamą masę) pasiekti šviesos greičio – dalelei suteikti begalinį energijos kiekį tiesiog neįmanoma.

Reikėtų suprasti, kad, pirma, tachionai yra dalelių klasė, o ne tik vienos rūšies dalelės, antra, tachionai nepažeidžia priežastingumo principo, jei niekaip nesąveikauja su įprastomis dalelėmis.

Paprastosios dalelės, judančios lėčiau už šviesą, vadinamos tardyonais. Tardionai negali pasiekti šviesos greičio, bet gali tik priartėti prie jo tiek, kiek nori, nes tokiu atveju jų energija tampa be galo didelė. Visi tardionai turi masę, skirtingai nei bemasės dalelės, vadinamos liuksonais. Luksonai vakuume visada juda šviesos greičiu, tai yra fotonai, gliuonai ir hipotetiniai gravitonai.

Nuo 2006 metų įrodyta, kad vadinamajame kvantinės teleportacijos efekte akivaizdi dalelių sąveika sklinda greičiau nei šviesos greitis. Pavyzdžiui, 2008 m. Ženevos universiteto daktaro Nicolaso ​​Gisino tyrėjų grupė, tyrinėjanti įsipainiojusias fotonų būsenas, kurias erdvėje skiria 18 km, parodė, kad ši akivaizdi „dalelių sąveika vyksta maždaug šimtą tūkstančių kartų didesniu greičiu. nei Svetos greitis“. Taip vadinamas " Hartmanno paradoksas» - tariamasis superluminal greitis tunelio efekte. Šių ir panašių rezultatų analizė rodo, kad jie negali būti naudojami superluminaliniam bet kokios informacijos turinčio pranešimo perdavimui ar medžiagos judėjimui.

Apdorojant OPERA eksperimento duomenis, surinktus 2008–2011 m. Gran Sasso laboratorijoje, bendradarbiaujant su CERN, buvo užfiksuotas statistiškai reikšmingas šviesos greičio viršijimo požymis dėl miuonų neutrinų. Prie šio pranešimo buvo pridėta publikacija išankstinio spausdinimo archyve. Gautais rezultatais suabejojo ​​specialistai, nes jie neatitinka ne tik reliatyvumo teorijos, bet ir kitų eksperimentų su neutrinais. 2012 m. kovo mėn. tame pačiame tunelyje buvo atlikti nepriklausomi matavimai, kurių metu neutrinų superluminaliniai greičiai nerasta. 2012 m. gegužę OPERA atliko keletą kontrolinių eksperimentų ir priėjo prie galutinės išvados, kad techninis defektas (blogai įdėta optinio kabelio jungtis) buvo klaidingos prielaidos apie superluminal greitį priežastis.

taip pat žr

komentarai

1. Nuo Saulės paviršiaus – nuo ​​8 min. 8,3 sek. perihelyje iki 8 min. 25 sek. prie afelio.
2. Šviesos impulso sklidimo greitis terpėje skiriasi nuo jo sklidimo greičio vakuume (mažiau nei vakuume), skirtingoms terpėms gali skirtis. Kai kalbama tiesiog apie šviesos greitį, paprastai turima omenyje šviesos greitis vakuume; jei kalbama apie šviesos greitį terpėje, tai, kaip taisyklė, yra aiškiai nurodyta.
3. Šiuo metu tiksliausi šviesos greičio matavimo metodai yra pagrįsti nepriklausomu bangos ilgių nustatymu. λ (\displaystyle \lambda ) ir dažnis ν (\displaystyle \nu )šviesos ar kitokios elektromagnetinės spinduliuotės ir vėlesnio skaičiavimo pagal lygybę c = λ ν (\displaystyle c=\lambda \nu ).
4. Pavyzdžiui, žr. „O, mano dievo dalelė“.
5. Analogija galėtų būti dviejų užklijuotų vokų su baltu ir juodu popieriumi siuntimas atsitiktine tvarka į skirtingas vietas. Vieno voko atplėšimas garantuoja, kad antrame bus antras lapas – jei pirmasis juodas, tai antrasis baltas ir atvirkščiai. Ši „informacija“ gali sklisti greičiau nei šviesos greitis – juk galima bet kada atidaryti antrą voką, o šis antras lapas visada bus. Tuo pačiu esminis skirtumas nuo kvantinio atvejo yra tik tas, kad kvantiniu atveju, prieš „voko atidarymo“ matavimą, viduje esančio lapo būklė yra iš esmės neapibrėžta, kaip ir Schrödingerio kate, ir bet koks lapas gali būti Būk ten.
6. Tačiau šviesos dažnis priklauso nuo šviesos šaltinio judėjimo stebėtojo atžvilgiu dėl Doplerio efekto.
7. Nors judantys išmatuoti objektai atrodo trumpesni išilgai santykinio judėjimo linijos, jie taip pat atrodo pasukti. Šis efektas, žinomas kaip Terrelio sukimasis, yra susijęs su laiko skirtumu tarp signalų, ateinančių į stebėtoją iš skirtingų objekto dalių.
8. Manoma, kad Scharnhorst efektas leidžia signalams sklisti šiek tiek aukščiau c (\displaystyle c), tačiau dėl ypatingų sąlygų, kurioms esant gali pasireikšti poveikis, sunku taikyti šį poveikį, kad būtų pažeistas priežastingumo principas.

Pastabos

1. . Keliautojas – tarpžvaigždinė misija. Reaktyvinio varymo laboratorija, Kalifornijos technologijos institutas. Gauta 2011 m. liepos 12 d. Suarchyvuota nuo originalo 2012 m. vasario 3 d.
2. Kol kas atrasta nauja „tolimiausia“ galaktika
3. , nuo. 169.
4. , nuo. 122.
5. Chudinovas E. M. Reliatyvumo teorija ir filosofija. - M.: Politizdat, 1974. - S. 222-227.
6. , nuo. 167.
7. , nuo. 170.
8. , nuo. 184.
9. Sažinas M.V.Šviesos greitis // Kosmoso fizika. Mažoji enciklopedija / Ch. red. R. A. Sunyajevas. - 2 leidimas. - M.: Tarybinė enciklopedija, 1986. - S. 622. - 783 p.
10. GOST 8.417-2002. Valstybinė matavimų vienodumo užtikrinimo sistema. Kiekių vienetai.
11. Abbott B. P. ir kt. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-ray Burst Monitor ir INTEGRAL). Gravitacinės bangos ir gama spinduliai iš dvejetainių neutroninių žvaigždžių susijungimo: GW170817 ir GRB 170817A // Astrophysical Journal. - 2017. - T. 848.-P. L13. – DOI: 10.3847/2041-8213/aa920c .[pataisyti ]
12. Bolotovskis B. M., Ginzburgas V. L.// UFN. - 1972. - T. 106, Nr.4. - S. 577-592.
13. Stachelis, JJ. Einšteinas nuo „B“ iki „Z“ – Einšteino studijų 9 tomas. - Springer, 2002. - P. 226. - ISBN 0-8176-4143-2.
14. Einšteinas, A (1905). „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“ (vokiečių k.). Annalen der Physik 17 : 890–921. DOI: 10.1002/andp.19053221004. Angliškas vertimas: Perrettas, W Apie judančių kūnų elektrodinamiką . Fourmilab. Gauta 2009 m. lapkričio 27 d. Suarchyvuota iš originalo 2013 m. vasario 1 d.
15. Aleksandrovas E. B. Reliatyvumo teorija: tiesioginis eksperimentas su lenktu spinduliu // Chemija ir gyvenimas. - 2012. - Nr. 3.
16. Hsu, J-P. Lorentz ir Poincare invariance / J-P Hsu, Zhang. - World Scientific, 2001. - T. 8. - P. 543 ff. - ISBN 981-02-4721-4.
17. Zhang, Y.Z. Specialusis reliatyvumas ir jo eksperimentiniai pagrindai. - World Scientific, 1997. - T. 4. - P. 172–3. - ISBN 981-02-2749-3.
18. d "Invernas, R. Pristatome Einšteino reliatyvumą. – Oxford University Press, 1992. – P. 19–20. – ISBN 0-19-859686-3.
19. Sriranjanas B. Specialiosios reliatyvumo teorijos postulatai ir jų pasekmės // Specialioji reliatyvumo teorija. - PHI Learning, 2004. - P. 20 ff. - ISBN 81-203-1963-X.
20. Robertsas, T Koks yra specialiojo reliatyvumo teorijos eksperimentinis pagrindas? . „Usenet Physics“ DUK. Kalifornijos universitetas, Riversaidas (2007). Gauta 2009 m. lapkričio 27 d. Suarchyvuota iš originalo 2013 m. vasario 1 d.
21. Terrell, J (1959). „Lorenco susitraukimo nematomumas“. Fizinė apžvalga 116 (4): 1041–5. DOI:10.1103/PhysRev.116.1041. Bibkodas: 1959PhRv..116.1041T.
22. Penrose, R (1959). „Matoma reliatyvistiškai judančios sferos forma“. Kembridžo filosofijos draugijos darbai 55 (01): 137–9. DOI: 10.1017/S0305004100033776. Bibcode: 1959PCPS...55..137P.
23. Hartle, JB. Addison-Wesley, 2003. - P. 52-9. - ISBN 981-02-2749-3.
24. Hartle, JB. Gravitacija: įvadas į Einšteino bendrąjį reliatyvumą. - Addison-Wesley, 2003. - P. 332. - ISBN 981-02-2749-3.
25. Dvejetainių sistemų stebėjimų, naudojamų gravitacijos greičiui nustatyti, interpretaciją kai kurie autoriai laiko abejotina, todėl eksperimentinė situacija lieka neaiški; matyti Schaferis, G.Šviesos sklidimas dvejetainių sistemų gravitacinėje sistemoje kvadratine tvarka pagal Niutono gravitacinę konstantą: 3 dalis. „Dėl gravitacijos greičio ginčo“ // Lazeriai, laikrodžiai ir valdymas be pasipriešinimo: reliatyvistinės gravitacijos erdvėje tyrinėjimas / G Schäfer, Brügmann – Springer, 2008. – ISBN 3-540-34376-8.
26. Gibbsas, P Ar šviesos greitis yra pastovus? . „Usenet Physics“ DUK. Kalifornijos universitetas, Riversaidas (1997). Gauta 2009 m. lapkričio 26 d. Suarchyvuota iš originalo 2009 m. lapkričio 17 d.

SUPERŠVIESOS GREITIS

Greitis, viršijantis šviesos greitį. reliatyvumo teorija, bet kokių signalų perdavimas ir materialių kūnų judėjimas negali vykti greičiu, didesniu už šviesos greitį vakuume iš. Tačiau visi dvejoja. Procesas apibūdinamas dviem būdais. sklidimo greičiai: grupės greitis = ir fazės greitis , kur w p k - bangos dažnis ir bangos vektorius. u gr nustato energijos perdavimo greitį panašaus dažnio bangų grupe. Todėl, vadovaujantis reliatyvumo principu, bet kokios vibracijos u gr. iš. Priešingai, w fazės, kurios apibūdina kiekvienos monochromatinės fazės sklidimo greitį. Šios bangų grupės komponentas nėra susijęs su energijos perdavimu bangoje. Todėl jis gali įgyti bet kokias vertybes, ypač vertybes> iš. Pastaruoju atveju jie kalba apie ją kaip apie S. s.

Paprasčiausias S. s. pavyzdys yra el. magneto sklidimo fazinis greitis. , kur kz - bangos vektoriaus fc projekcija į bangolaidžio ašį z. Bangos vektorius fc yra susijęs su dažniu su ryšiu k 2 = w 2 /с 2, kur ,a - bangos vektoriaus k projekcija ant bangolaidžio skerspjūvio z= konst. Tada w bangos fazės išilgai bangolaidžio ašies

bus daugiau c, a

mažiau iš.

Pateiksime dar vieną S. s egzistavimo pavyzdį. Jeigu atitinkamo elektronų pistoleto pagalba suksite elektronų pluoštą aplink tam tikrą ašį arg. greitis , tada tiesinis dėmės greitis nuo elektronų pluošto pakankamai dideliais atstumais R nuo ašies gali tapti daugiau nei šviesos greitis. Tačiau elektronų taško judėjimas iš pistoleto išilgai R 0 spindulio apskritimo greičiu yra tolygus pluošto fazės judėjimui erdvėje. Tokiu atveju spindulio energija perduodama radialine kryptimi ir perdavimo sparta negali tapti didesnė iš.

Kai signalas sklinda lūžio rodiklį turinčioje terpėje P bangos vektorius fc el.-mag. banga ir jos dažnis tenkina ryšį Šiuo atveju u fazės = s/n Aplinkai su P< 1ir fazėsiš. Tokios terpės pavyzdys yra visiškai jonizuota plazma, prie spiečiaus, kur e Ir T - elektrono krūvis ir masė, ir N- elektronų tankis plazmoje. Aplinkoje su P 1 >u fazė = s/n< с. Tačiau šiuo atveju realus medžiagos dalelių judėjimas galimas dideliu greičiu v, didesnis šviesos greitis terpėje (t. Įkrovimo judėjimas. dalelės tokiu greičiu ( vs/n, bet v< с!) приводит к возникновению Čerenkovo ​​- Vavilovo spinduliuotė.

Lit.: Weinshtein L.A., Elektromagnetinės bangos, 2 leidimas, M., 1988; Ginzburg V.L., Teorinė fizika ir astrofizika, 3 leidimas, M., 1987; Bolotovskis B. M., Bykovas V.P., Spinduliuotė superluminalinio krūvių judėjimo metu, "UFN", 1990, t. 160. c. 6, p. 141. S. Ya. Stoliarovas.

• - fizinė sąvoka, nusakanti mokslų daktaro nueitą kelią. pavyzdžiui, judantis kūnas per laiko vienetą. per 1 sek. Paprastai imamas vidutinis C, kuris gaunamas sudėjus visus skirtingu laiku pažymėtus C ir padalijus ...

  Žemės ūkio žodynas-žinynas

• - pagal specialiąją reliatyvumo teoriją tai neįmanoma dalelėms, kurios iš tikrųjų egzistuoja ir turi ramybės masę, tačiau tai įmanoma kaip fazės greitis bet kurioje terpėje arba kaip bet kurios dalelės greitis terpėje, ...
• - viena iš pagrindinių materialių kūnų judėjimo kinematinių charakteristikų, skaitine prasme lygi nuvažiuotam atstumui per laiko vienetą ...

  Šiuolaikinio gamtos mokslo pradžia

• - viena iš pagrindinių materialaus taško judėjimo charakteristikų ...

  Astronomijos žodynas

• - 1983 m., 93 min., spalvotas, plačiaekranis, plačiaekranis, 1. Žanras: drama...

  Lenfilmas. Anotuotų filmų katalogas (1918–2003)

• - skaičiais lygus atstumui, kurį laivas nuplaukė per laiko vienetą; lemia atsilikimas. Antvandeniniams laivams yra: didžiausi; pilnas; ekonominis; mažiausias...

  Karinių terminų žodynas

• - krovinių gabenimo geležinkeliu trukmės laipsnis ...
• - Matai mažą...

  Nuorodų komercinis žodynas

• - taško judėjimo į priekį charakteristika, skaitine prasme lygi nuvažiuoto atstumo s ir tarpinio laiko t santykiui, kad judėjimas būtų vienodas, tai yra, v = s / t. Kai kūnas sukasi, vartojama sąvoka ...

  Šiuolaikinė enciklopedija

• - taško judėjimo charakteristika, skaitine prasme lygi nuvažiuoto atstumo s ir vienodo judėjimo laiko intervalo t santykiui, t.y. v=s/t. Vektorius S. nukreiptas tangentiškai į kūno trajektoriją. Kai sukasi....

  Gamtos mokslai. enciklopedinis žodynas

• - : Taip pat žiūrėkite: - cheminės reakcijos greitis - sukepinimo greitis - deformacijos greitis - deformacijos greitis - tempimo greitis - kritinis kietėjimo greitis - kaitinimo greitis - šiluminio...

  Enciklopedinis metalurgijos žodynas

• Didysis ekonomikos žodynas

• - judėjimo greičio laipsnis, veiksmo plitimas ...

  Didelis apskaitos žodynas

• - - S. sąvoka gaunama iš sąvokų vidutinis S. judėjimo būdas ir vidutinis S. ...

  Enciklopedinis Brockhauso ir Eufrono žodynas

• - I Greitis mechanikoje, viena iš pagrindinių taško judėjimo kinematinių charakteristikų, skaitine prasme lygi nuvažiuoto atstumo s ir laiko intervalo t santykiui, kuriam šis kelias ...

  Didžioji sovietinė enciklopedija

• - taško judėjimo charakteristika, skaitine prasme lygi nuvažiuoto atstumo s ir vienodo judėjimo laiko intervalo t santykiui, t.y.? = s/t. Kai kūnas sukasi, naudojama kampinio greičio sąvoka ...

  Didelis enciklopedinis žodynas

„SUPERŠVIESOS GREITIS“ knygose

Tipas Greitis