Реферати українською » Наука и техника » Ще раз про сталість швидкості світла


Реферат Ще раз про сталість швидкості світла

Євген Александров, академік

А пуд як було — він це і є, шістнадцять кілограм.

М.Танич (пісні до к/ф «Таємничий чернець»)

Спеціальна теорія відносності (СТО), безсумнівно, найзнаменитіша з фізичних теорій. Популярність СТО пов'язані з простотою її основних принципів, яка уражує уяву парадоксальністю висновків, і її ключовим становище у фізиці сучасності. СТО принесла небувалу славу Ейнштейну, і це слава одним з причин їхнього безперервних спроб ревізії теорії. Серед професіоналів суперечки навколо СТО припинилися півстоліття тому. Проте після сьогодні редакції фізичних журналів постійно в облогу беруть любителі, які пропонують варіанти перегляду СТО. І, зокрема, другого постулату, який підтверджує сталість швидкості світла всім інерціальних систем відліку і її незалежність від швидкості джерела (простіше, хоч би який кращий бік від спостерігача і з яким б швидкістю ні рухався спостережуваний об'єкт, посланий від нього світловий промінь мав би все таку ж швидкість, приблизно рівну 300 тисячам кілометрів на секунду, максимум не менше).

Критики СТО, наприклад, стверджують, що швидкість світла зовсім не від постійна, а змінюється для спостерігача в цій залежність від швидкості джерела (балістична гіпотеза) і тільки недосконалість вимірювальної техніки Демшевського не дозволяє довести це експериментально.Баллистическая гіпотеза перегукується з Ньютону,рассматривавшему світ у вигляді потоку частинок, швидкість яких знижується в заломлюючої середовищі. Цей погляд відродився з приходом фотонної концепціїПланка—Эйнштейна, що надавало переконливу наочність ідеї складання швидкості світла зі швидкістю джерела за аналогією з швидкістю снаряда,вилетающего з що просувалася гармати.

Нині подібні наївні спроби перегляду СТО в серйозні наукові видання потрапити ясна річ що неспроможні, зате переповнюють ЗМІ й інтернет, що дуже сумне б'є по стані умів масового читача, включаючи школярів та студентів.

Нападки на теорію Ейнштейна — як на початку сторіччя минулого, і тепер — мотивуються різночитаннями щодо оцінки і трактуванні результатів експериментів для вимірювання швидкості світла, перший із, до речі, провели ще 1851 року видатним французьким ученимАрманом Іполитом ЛуїФизо. У сторіччя минулого це спонукало тодішнього президента Академії наук СРСР З. І. Вавилова перейнятися проектуванням демонстрації незалежності швидкості світла від швидкості джерела.

На той час постулат про незалежність швидкості світла прямо підтверджувався лише астрономічними спостереженнями подвійних зірок. За ідеєю голландського астрономаВиллема деСиттера, якщо швидкість світла залежить від швидкості джерела, траєкторії руху подвійних зірок мала б якісно відрізнятиметься від можна побачити (які узгоджуються з небесної механікою). Однак це аргумент зустрів заперечення, що з урахуванням ролімежзвездного газу, який на заломлюючої середовища розглядався як вторинний джерело світла. Критики стверджували, що світло,испущенний вторинним джерелом, «втрачає пам'ять» про швидкості первинного джерела у міру поширення вмежзвездной середовищі, оскільки фотони джерела поглинаються, та бувпереизлучаются середовищем знову. Оскільки дані про цю середовищі відомі лише з дуже великими допущеннями (як і абсолютні значення відстаней до зірок), така позиція дозволяла поставити під сумнів більшість астрономічних доказів сталості швидкості світла.

З. І. Вавілов запропонував своєму докторанту А. М.Бонч-Бруевичу спроектувати установку, у якій джерелом світла був би пучок швидкихвозбужденних атомів. У процесі докладного пропрацювання плану експерименту виявилося, що шансів на надійний результат немає, оскільки техніка на той час не дозволяла отримати пучки потрібної швидкості і щільність. Експеримент ні здійснено.

З того часу різні спроби експериментального докази другого постулату СТО були. Автори відповідних робіт дійшли висновку про справедливість постулату, що, проте, не припиняло потоку критичних виступів, у яких або висувалися заперечення проти ідей експериментів, або ставилася під їхня точність. Останнє була пов'язана, зазвичай, з незначністю досяжною швидкості джерела випромінювання порівняно з швидкістю світла.

Проте сьогодні фізика має інструментом, що дозволяє повернутися до пропозиції З. І. Вавилова. Цесинхротронний випромінювач, з дуже яскравим джерелом світла служить згусток електронів, по поискривленной траєкторії зі швидкістю, практичнонеотличимой від швидкості світла з. За цих умов легко поміряти швидкістьиспущенного світла бездоганному лабораторному вакуумі. За логікою прибічників балістичної гіпотези ця швидкість мусить бути дорівнює подвоєною швидкості світла від нерухомого джерела! Виявити такий ефект (у разі існування) було б праці: не так важко виміряти час проходження світловим імпульсом мірного відрізка ввакуумированном просторі.

Зрозуміло, для професійних фізиків немає сумнівів в очікуваний результат. У цьому сенсі досвід непотрібний. Проте пряма демонстрація сталості швидкості світла має велику дидактичну цінність, обмежуючи грунт подальших спекуляцій про недоведеність основ теорії відносності. Фізика у своєму розвитку постійно поверталася до відтворення і уточненню основних експериментів, які з новими технічних можливостей. У разі не ставиться завдання уточнити швидкість світла. Ідеться про заповненні історичної недоробки в експериментальному обгрунтуванні витоків СТО, що має полегшити сприйняття цієї досить парадоксальною теорії. Можна сміливо сказати, що йдеться про демонстраційному досвіді палестинцям не припиняти підручників фізики.

Такий недавно здійснено групою російських вчених в Курчатовському центрісинхротронного випромінювання НДЦ КП. У експериментах як імпульсного джерела світла використовувався джерелосинхротронного випромінювання (СІ) — нагромаджувач електронів «>Сибирь-1». СІ електронів, розігнаних до релятивістських швидкостей (близьких до швидкості світла), має широкий, спектр від інфрачервоного і видимого до рентгенівського діапазону. Випромінення поширюється у вузькому конусі дотично до траєкторії електронів на каналі відведення і виводиться через сапфірове вікно у повітря. Там світло збирається лінзою на фотокатод швидкогофотоприемника. Пучок світла шляху до вакуумі міг перекриватися скляній пластиною, введеної з допомогою магнітного приводу. У цьому за логікою балістичної гіпотези світло, доти може бути мав подвоєну швидкість2с, після вікна мав розраховувати на звичайну швидкість з.

Електронний згусток мав довжину близько тридцяти див. Проходячи повз вікна відведення, він породжував в каналі імпульс СІ тривалістю близько 1 нс. Частота звернення згустку по кільцюсинхротрона становила ~34, 5 МГц, отже не вдомафотоприемника спостерігалася періодична послідовність коротких імпульсів, яку реєстрували з допомогою швидкісного осцилографа. Імпульсисинхронизировались сигналом високочастотного електричного поля тієї ж частоти 34, 5 МГц, компенсуючим втрати енергії електронів на СІ. Порівнюючи двіосциллограмми, отримані за наявності в пучку СІ скляного вікна і їх відсутності, можна було виміряти відставання однієї послідовності імпульсів одної, викликане гіпотетичним зниженням швидкості. При довжині 540 див ділянки каналу відведення СІ від який вводимо в пучок вікна до виходу у повітря зниження швидкості світла від2с до з мало б призвести довременнoму зрушенню 9 нс. На досвіді ніякого зсуву немає з точністю порядку 0, 05 нс.

На додачу до досвіду провели і пряме вимір швидкості світла каналі відведення шляхом розподілу довжини каналу тимчасово поширення імпульсу, що призвело до значенням всього на 0, 5% нижче табличній швидкості світла.

Отже, результати експерименту виявилися, зрозуміло, очікуваними: швидкість світла залежить від швидкості джерела у повній відповідності з іншим постулатом Ейнштейна. Новим було те, що його підтвердили прямим виміром швидкості світла відрелятивистского джерела. Чи цей експеримент припинить наскоки на СТО із боку ревнивців слави Ейнштейна, але він істотно обмежить полі нових претензій.

Деталі експерименту описані у статті, яку буде опубліковано у одному з найближчих примірників журналу «Успіхи фізичних наук»

Список літератури

«Наука життя й» №8, 2011

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайтуelementy/


Схожі реферати:

Навігація