Космос

Чому швидкість світла дорівнює саме 300 000 км/с?

Згідно спеціальної теорії відносності, швидкість світла є фундаментальною постійною, вона не залежить від того, чи рухається джерело світла або знаходиться в стані спокою і становить 299792458 м/с, але зазвичай це число округляють до 300 000 км/с.

Але звідки відомо, що швидкість світла саме така? Чому б їй не бути більше або менше?

Спостереження Ремера за супутниками Юпітера. Джерело: wikipedia.org

Вперше швидкість світла була виміряна датським астрономом Олафом Ремером. У 1666-1668 рр. він проводив спостереження за супутниками Юпітера і помітив закономірності, які можна було пояснити тільки кінцівкою швидкості світла, а в той час швидкість світла вважалася нескінченно великою. Трохи пізніше, у 1672-1675 роках, Ремер, працюючи у Франції разом з “Кассіні”, зауважив, що коли Земля і Юпітер зближуються, час між затемнень супутників Юпітера зменшується, а коли планети віддаляються, навпаки, збільшується.

На основі цього Ремер і Кассіні розрахували швидкість світла і отримали значення 135 000 км/с і 220 000 км/с відповідно. Незважаючи на суттєву похибку, результат вражає, адже в той час у астрономів були досить примітивні інструменти і, відповідно, дані про відстані між об’єктами. (саме з-за цього настільки велика різниця між обчисленнями Ремера і Кассіні)

З тих пір швидкість світла багато разів уточнювався завдяки вдосконаленню вимірювальних пристроїв, за сучасними даними, вона становить 299792,458 км/с.

Поділ світу в призмі. Джерело: wikipedia.org

У 19-му столітті Джеймсу Максвеллу вдалося довести, що світло це електромагнітна хвиля. Він вивів систему рівнянь, яка описує поведінку стаціонарних зарядів, зарядів, що перебувають у русі, і електричних струмів, а також об’єднує електродинаміку і магнетизм. Зараз ці рівняння називають рівняннями Максвелла.

Рівняння Максвелла вибиті на підніжжі пам’ятника Джеймсу Максвеллу. Джерело: wikipedia.org

Система має кілька можливих рішень і одне з них коливаються, збігаються по фазі і перпендикулярні між собою електричне і магнітне поля – електромагнітні хвилі. Максвелл розрахував швидкість їх поширення і отримав приблизно 300 000 км/с, тобто вже відому до того часу швидкість світла!

Коливні, взаємно перпендикулярні, що збігаються по фазі електромагнітні поля. Джерело: wikipedia.org

З тих пір ця швидкість спливала в самих різних областях фізики:

  • Саме з такою швидкістю рухаються будь-які частинки безмасові
  • З такою швидкістю поширюються електромагнітні коливання
  • З нею поширяться гравітаційні хвилі
  • Це максимально можлива швидкість передачі інформації
  • Вона пов’язує між собою масу і енергію (знамените – E = mc2)

Але чому швидкість світла саме така?

Швидкість світла є однією з фундаментальних постійних нашого Всесвіту, на основі якої будуються багато інші постійні. Якщо б швидкість світла була більше або менше, то атоми могли і не утворитися, а значить не з’явилися б галактики, зірки, планети і, зрештою, саме життя, яка може замислюватися про швидкості світла.

Джерело: eoht.info

Прихильники креаціонізму вважають це доказом розумного задуму, що вищий розум присвоїв фундаментальним постійним саме ті значення, які необхідні для існування всесвіту і появи розумного життя. Але креаціонізм не є єдиним можливим і, тим більш, найбільш вірогідним поясненням того, чому постійні мають саме відомі нам значення.

Більшість учених дотримуються антропного принципу, який свідчить, що ми бачимо всесвіт такий, яка вона є тому, що саме такий збіг постійних дало початок розумного життя, а чи їх значення іншими і нас би просто не існувало і ніхто б не замислювався над цими питаннями.

Джерело: livescience.com

Згідно теорії мультивселенной: кожен раз коли народжується якась всесвіт, вона набуває деякий набір фундаментальних постійних і в залежності від того, які значення вони набудуть, всесвіт може тут же схопитися, розірватися або продовжити жити в тій або іншій формі і там просто може не бути того, хто б ставив собі подібними питаннями.

Related posts

Leave a Comment