Скорость света — 300 тысяч километров в секунду
Не кажется ли вам, что мы как-то очень уж категорически разговаривали о скорости света: 300 тысяч километров в секунду. 300 тысяч и снова — 300 тысяч. А относительно чего эти заколдованные 300 тысяч? Мы дорассуждались даже до того, что любой фотон только такое расстояние и может пробегать в течение секунды, иначе ему не жить! Но можно ли было при этом не спросить себя: а что в течение этой секунды делал источник света — то тело, от которого фотон отделился, от которого он успел отлететь на свои 300 тысяч километров?
Хорошо, если это тело всю секунду стояло на месте. Но что, если оно тоже двигалось, скажем, вслед за фотоном и преодолело за ту же секунду, допустим, 100 тысяч тех же единиц длины? Тогда ведь фотон смог отлететь от него за это время вовсе не на 300 тысяч, а только на 200 тысяч километров: источник света не оберегал свою неподвижность — пока свет удалялся, источник нагонял свое излучение. Стало быть, скорость световой частицы относительно движущегося источника была на целую треть меньше, чем в том случае, когда источник не трогался с места. На целую треть! А мы утверждали, что скорость фотона всегда одна и та же.
Можно нарисовать картину еще более разительную. Пусть из камеры дубенского ускорителя, как из пращи, вырывается на свободу протон-миллиардер. Дело вполне реальное: там ведь для того и разгоняют протопы до скоростей, близких к световой, чтобы в нужный момент отпустить их на свободу и послать в ядерную мишень. Нам остается только вообразить, что в тот же момент, когда протон-вольноотпущенник покидает по касательной круговой камеру, рядышком зажигается фонарик, и поток фотонов устремляется к той же мишени. Наконец в нашей власти удалить мишень на 300 тысяч километров от Дубны и поместить ее на будущем искусственном спутнике Луны. Вряд ли какому-нибудь чудаку придет в голову ставить такой опыт, но для наглядности всегда можно пожертвовать трезвой деловитостью — не пострадала бы только суть вещей.
Через секунду фотон достигнет мишени на лунном спутнике, а протон-вольноотпущенник немножко от него отстанет. Однако совсем немножко: нагруженный 10 миллиардами электроновольт энергии, он движется с громадной скоростью, пробегая почти 299 тысяч километров в секунду. Фотон успеет уйти от него всего на 1 000 километров с небольшим.
Теперь еще раз стоит пожертвовать здравым смыслом: повторим этот опыт, но вдобавок посадим фонарик верхом на протон. В то же мгновение, когда ‘наш вольноотпущенник и световой луч покинут Дубну, к лунному спутнику помчится вместе с протоном и сам источник света. Через секунду фонарик отстанет от собственного потока фотонов на те же 1 000 километров, на какие отстанет оседланный фонариком протон.
Стоя в неподвижной Дубне на неподвижной Земле, мы, казалось бы, сразу убедимся, что скорость света зависит от скорости испускающего его источника. 300 тысяч и 1 000 — можно ли не заметить такой огромной разницы! Но если бы это было верно, — а еще в конце XIX века никто не сомневался, что это верно, — то за одну злополучную секунду рухнули бы все построения современной физики: скорость света оказалась бы вовсе не постоянной величиной, и фотон относительно других тел мог бы двигаться с разными скоростями, и говорить о каком-то пределе для физических скоростей было бы бессмысленно, и писать формулу Е =• М-С тоже стало бы бессмысленно, между прочим, еще и потому, что сделалось бы совершенно неизвестным, какова же тут величина С: в одних случаях она была бы одна, в других — другая.
Нет, что-то здесь неладно!
И дело представится как будто совсем уж безнадежным, если вспомнить, что неподвижная Дубна на неподвижной Земле — тоже условность. Земля летит вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду. Мы могли и не сажать фонарик на протон: покоясь в Дубне, фонарик уже и так сидит на движущейся Земле. Вместе с нею он догоняет собственный луч, если посылает свет по направлению движения Земли, и убегает от собственного луча, если шлет его в противоположном направлении. В первом случае Земля с фонариком за секунду нагоняет луч на 30 километров, во втором — на столько же удаляется в другую сторону. Вот вам две скорости света относительно Земли: (300 000—30) и (300 000+30).
Но и это не все. Солнце тоже отнюдь не приклеено к неподвижному небосводу. Да и неподвижного небосвода тоже нет. Млечный Путь движется относительно других галактик. А они, в свою очередь. Словом, это сказка без начала и конца. И мысли не на чем остановиться, как на чем-то наверняка неподвижном. И не к чему отнести перемещение фотона, чтобы с облегчением сказать, наконец, о каких 300 тысячах километров в секунду идет речь, когда заводится разговор о скорости света и ее странном постоянстве.
Но нет, теперь уж и сам эфир ничему не поможет! В этом легко убедиться, приделав к нашему креслу колесики. Прокатимся вдоль неподвижного занавеса вслед за каким-нибудь световым лучом. Мы нагоним его за секунду на 30 километров, если будем катиться со скоростью Земли. И вот уже скорость этого луча относительно нашего кресла будет меньше, чем относительно эфира. А мы утверждаем, что она всегда постоянна!
Смотрите также:
Книга содержит сведения о жизни и деятельности ученых, внесших значительный вклад в развитие науки.
О физике
Эта книга адресована всем, кто интересуется физикой. В наше время знание основ физики необходимо каждому, чтобы иметь правильное представление об окружающем мире
И старшего. Школьного возраста. 2-е издание исправленное и дополненное. В этой книге Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках
В 1667 г. появилась книга И. Бехера «Подземная физика», в которой нашли отражение идеи автора о составных первоначалах сложных тел.
Последние добавления:
whoa there, pardner!
Your request has been blocked due to a network policy.
Try logging in or creating an account here to get back to browsing.
If you’re running a script or application, please register or sign in with your developer credentials here. Additionally make sure your User-Agent is not empty and is something unique and descriptive and try again. if you’re supplying an alternate User-Agent string, try changing back to default as that can sometimes result in a block.
You can read Reddit’s Terms of Service here.
if you think that we’ve incorrectly blocked you or you would like to discuss easier ways to get the data you want, please file a ticket here.
when contacting us, please include your ip address which is: 178.132.111.195 and reddit account
Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics
Lomonosov Moscow State University
Создано оптическое волокно, способное затормозить скорость распространения света в нем
Свет — это главный инструмент для современных оптических и квантовых коммуникаций. Но, его использование связано с одним большим неудобством, свет практически всегда распространяется со скоростью света и его практически невозможно удержать на какое-то время на одном месте. Однако, группа ученых из Венского технологического университета (Vienna University of Technology, TUV) продемонстрировала, что проблема со скоростью распространения света может быть решена не только в необычных квантовых системах, замедления скорости света можно достичь и в обычных оптоволоконных системах, используемых в настоящее время. А ключом к этому является волокно, в стекло которого внедрены примеси атомов некоторых химических элементов. И скорость распространения света в таком волокне снижается до значения в 180 километров в час.
Более того, используя некоторые физические приемы, ученым удалось настолько замедлить свет, что он практически остановился. И эту технологию можно считать основой будущего квантового Интернета, в котором квантовая информация может передаваться на огромные расстояния за счет явления призрачной квантовой запутанности.
Скорость света в вакууме является одной из основополагающих физических констант и она составляет 300 миллионов метров в секунду. Но когда свет проходит сквозь какую-нибудь прозрачную среду, через стекло или воду, к примеру, его скорость немного снижается из-за взаимодействия света с материалом среды. «Нам удалось сделать эффект замедления скорости света максимально сильным при помощи создания чрезвычайно сильного взаимодействия света с материей» — рассказывает профессор Арно Рошенбеутель (Professor Arno Rauschenbeutel), — «Скорость света в нашем волокне составляет всего 180 километров в час, его без труда обгонит любой самолет или скоростной пассажирский экспресс».
Новое оптоволокно, тормозящее свет, состоит из сверхтонкого стеклянного волокна, в которое добавлены атомы цезия. Когда атом цезия поглощает фотон света, он переходит из низкого энергетического состояния в более высокое при условии, что энергия фотона соответствует разнице энергий двух состояний атома. Через какое-то время атом возвращается в исходное состояние, излучая фотон света, который может двигаться в абсолютно произвольном направлении. В обычных условиях сам процесс переизлучения фотонов и направления их движения являются абсолютно неконтролируемыми.
Поэтому венские ученые использовали свет еще одного лазера, который переводит возбужденный атом цезия в особое третье квантовое состояние. «Взаимодействие между тремя квантовыми состояниями атома позволят избежать беспорядочности процессов поглощения и излучения фотонов. Вместо этого, квантовая информация, переносимая фотоном света, передается группе атомов способом, который мы можем полностью контролировать. И атомы могут хранить эту квантовую информацию в течение достаточно длительного времени. Другими словами, один фотон света превращается в возбужденное состояние группы атомов».
Через две микросекунды времени, за которое свет в обычных условиях преодолел бы половину километра, импульс света контрольного лазера побуждает возбужденные атомы цезия переизлучить фотоны света назад в оптоволокно. И самое главное заключается в том, что свойства переизлученных фотонов не отличаются от свойств фотонов, поглощенных атомами ранее. Чередуя цепочку последовательности поглощения-излучения фотонов атомами, можно добиться того, что реальная скорость распространения света по оптическому волокну замедлится во много раз.
Возможность задерживать и хранить фотоны света, не нарушая их квантового состояния, является главным шагом для реализации квантовой передачи данных на большие расстояния. «Законы квантовой физики позволяют нам организовать прямую связь между отправителем и получателем, что делает невозможным процесс подслушивания» — рассказывает профессор Рошенбеутель, — «И эти же законы квантовой физики определяют то, что никто не может вмешаться в квантовую связь без ее нарушения и без того, чтобы быть в этом уличенным».
- Post type: Science News
Научный форум dxdy
Возможно тему не там где надо создал, извините, если что.
Я плохо разбираюсь в СТО, просто потому что уже с первых строк не могу понять абсурдных утверждений типа «скорость света с — максимальная возможная скорость». В голове сразу возникает такой контр-пример. Вот если два фотона летят в противоположные стороны, то скорость каждого из них относительно другого должна быть 2c. Ну, то есть, мне так кажется, потому что я использую для этого простой закон сложения скоростей. Объясните, пожалуйста, этот момент — почему скорость между ними не будет равна 2с?
Я понимаю, что скорее всего такой вопрос уже многократно задавался, но я что-то не смог найти на него вразумительного ответа. Во всех книгах по СТО, которые мне попадались, после заявления что с — максимальная скорость, сразу начинали делать из этого психоделические выводы, не объяснив толком как и почему. Все знакомые (не-физики, нормальных физиков нет среди знакомых) говорят что-то типа «по релятивистким законам», или «пространство искажается» без дальнейших разъяснений. Я и сам понимаю что если в любую релятивисткую формулу подставить в качестве скорости 2с — там вечно под корнем окажется это выражение (1 — (v/c)^2) которое станет отрицательном — и вроде как вывод такой что «ну, вот, не получается, больше скорости света нельзя». Но фотоны-то летят! Один за секунду проходит 300 тысяч километров и второй столько же. Значит за секунду проходят 600 тысяч, т.е скорость 2c.
13.06.2008, 16:32
Заслуженный участник |
Скорость роста пройденного пути всех машин Земли, по грубому прикиду одного въедливого человека, превышает скорость света, о чём он неоднократно сообщал на различных форумах, как о нарушении второго постулата и неверности ТО, на что часто получал ответ народной пословицей не включённой в детскую литературу.
14.06.2008, 22:26
Заслуженный участник |
jasen писал(а):
Ну, то есть, мне так кажется, потому что я использую для этого простой закон сложения скоростей. Объясните, пожалуйста, этот момент — почему скорость между ними не будет равна 2с?
Потому что надо использовать сложный закон сложения скоростей 🙂
jasen писал(а):
Во всех книгах по СТО, которые мне попадались, после заявления что с — максимальная скорость, сразу начинали делать из этого психоделические выводы, не объяснив толком как и почему.
Попытайтесь сосредоточиться на том, что эти выводы делаются не из заявления, что c — максимальная скорость , а из заявления, что c — постоянная скорость , инвариантная при переходе в другую систему отсчёта. Возможно, после этого вам станет легче понять главный вывод из этого заявления — вывод преобразований Лоренца.
15.06.2008, 16:12
Всё дело во взаимосвязи пространства и времени.
При переходе в другую систему отсчёта ход времени изменяется. поэтому 2с уже не 2с, а снова с
И закон сложения скоростей в СТО это учитывает.
15.06.2008, 18:05
XTR писал(а):
Всё дело во взаимосвязи пространства и времени.
При переходе в другую систему отсчёта ход времени изменяется. поэтому 2с уже не 2с, а снова с
И закон сложения скоростей в СТО это учитывает.
При переходе в систему отсчета фотона ход времени останавливается, а что происходит с пространством я даже и не представляю. Поэтому никак нельзя переходить в систему отсчета фотонов, о которых идет речь в первом топике. Зато можно перейти в систему отсчета космического корабля или космической частицы с ненулевой массой покоя, которые движутся со скоростью как угодно близкой к скорости света, но все-таки меньше ее.
Re: ТО: Фотоны летящие в разные стороны
15.06.2008, 22:56
jasen писал(а):
Цитата:
Вот если два фотона летят в противоположные стороны, то скорость каждого из них относительно другого должна быть 2c. Ну, то есть, мне так кажется, потому что я использую для этого простой закон сложения скоростей. Объясните, пожалуйста, этот момент — почему скорость между ними не будет равна 2с?
Ответ очень прост. Для того, чтобы определить скорость чего-то нужна система отсчета, которая состоит из реальных или мысленных тел. И начало отсчета в это системе отсчета неподвижно. Но свет не может быть неподвижным нив какой системе отсче6та. Нет таких систем отсчета, в начале которой был бы фотон. Потому что он есть кинетон и в неподвижном состоянии относительно любого массового (массона) объекта быть не может. Потому измерить в несуществующей системе отсчета скорость чего бы то ни было, в том числе и фотона невозможно.
Добавлено спустя 44 минуты 44 секунды:
СТО и квантовая механика — близнецы-братья.
Поясню еще дополнительно.
Рассмотрим пушку, которая стреляет ядрами. Скорость ядра относительно пушки не зависит от того, стоит ли она на берегу или на корабле. Или даже на космической ракете. Если мы с пушкой свяжем систему отсчета, то получаем, что в этом случае имеет место закон независимости скорости движения частицы (а ядро есть, естественно, частица) относительно источника от движения самого источника. Но, естественно, скорость частицы в системе отсчета, не связанной с источником, зависит уже от движения источника. Скорость ядра пушки, установленной на корабле, относительно другого корабля или земли зависит от движения корабля, на котором стоит пушка.
А теперь рассмотрим другой механический агент. Волну. С какой бы скоростью ни двигалась подводная лодка, скорость движения акустической волны одна и та же на неподвижном относительно воды эхолоте или сонаре. Но вот если сонар или эхолот начнет двигаться, то скорость звуковых волн будет уже меняться. Если мы с эхолотом, т.е. приемником, свяжем систему отсчета, то в волновой среде скорость зависит от движения приемника, но не от источника.
Итак, для волн имеем, что скорость волны не зависит от движения источника.
Итак, повторим. Для частиц скорость их относительно источника не зависит от движения самого источника. Для волн скорость волн по отшению к приемнику не зависит от движения источника.
Свет есть волна, и, следовательно, все фотоны имеют одну и ту же скорость вне зависимости от движения источника света.
Но свет есть и частица. Потому скорость фотонов не зависит от движения самой системы отсчета, т.е. от движения приемника.
Фотон есть дуальный объект. Существует дуализм волна-частица для фотонов. Именно потому скорость фотона не зависит ни от движения системы отсчета, т.е. от движения приемника, ни от движения источника. Такова вот природа света. Между прочим, этот дуализм лежит в основе квантовой механики. Мы видим, что квантовая механика и релятивистская механика (СТО) внутренне связаны. Если вы отвергаете СТО, то этим самым вы должны отвергнуть и принципы квантовой механики, а вместе с этим и всю микромеханику и микрофизику.
Таков вот прикол для противников СТО.