Shpejtësia e përhapjes së dritës varet nga ajo. Si u mat shpejtësia e dritës dhe cila është vlera e saj reale?

(përfshirë dritën); një nga fondet fizike i përhershëm; paraqet shpejtësinë maksimale të përhapjes së çdo fizike. ndikimet (shih Teoria e relativitetit) dhe është i pandryshueshëm gjatë kalimit nga një sistem referimi në tjetrin.

S. s. në mjedis me" varet nga indeksi i thyerjes n i mediumit, i cili është i ndryshëm për frekuenca të ndryshme v ( Shpërndarja e dritës):. Kjo varësi çon në ndryshim shpejtësia e grupit nga shpejtësia e fazës dritë në mjedis, nëse nuk po flasim për monokromatike. drita (për rrezatimin diellor në vakum këto dy sasi përkojnë). Duke përcaktuar eksperimentalisht me", mat gjithmonë grupin S. s. ose të ashtuquajturat shpejtësia e sinjalit ose shpejtësia e transferimit të energjisë, vetëm në disa raste të veçanta. rastet jo të barabarta me grupin e parë.

Për herë të parë S. s. përcaktuar në 1676 nga O. Ch Roemer nga ndryshimi në intervalet kohore midis eklipseve të satelitëve të Jupiterit. Në 1728 u themelua nga J. Bradley, bazuar në vëzhgimet e tij të devijimit të dritës së yjeve. Në 1849, A.I.L Fizeau ishte i pari që mati S. s. në kohën kur i duhet dritës për të kaluar një distancë të njohur saktësisht (bazë); Meqenëse indeksi i thyerjes së ajrit ndryshon shumë pak nga 1, matjet në tokë japin një vlerë shumë afër c. Në eksperimentin e Fizeau, një rreze drite nga një burim S(Fig. 1), reflektuar nga një pasqyrë e tejdukshme N, ndërprerë periodikisht nga një disk me dhëmbë rrotullues W, kaloi bazën MN(rreth 8 km) n, e reflektuar nga pasqyra M, u kthye në disk. Kur godet një dhëmb, drita nuk arrinte te vëzhguesi dhe drita që binte midis dhëmbëve mund të vëzhgohej përmes okularit. E. Në bazë të shpejtësive të njohura të rrotullimit të diskut, u përcaktua koha që iu desh dritës për të kaluar nëpër bazë. Fizeau mori vlerën c = 313300 km/s Në vitin 1862, J. B. L. Foucault zbatoi idenë e shprehur në 1838 nga D. Arago, duke përdorur një pasqyrë me rrotullim të shpejtë (512 rpm). Duke reflektuar nga pasqyra, rrezja e dritës u drejtua në bazë dhe pas kthimit ra përsëri në të njëjtën pasqyrë, e cila kishte kohë të rrotullohej përmes një këndi të vogël të caktuar (Fig. 2). Me një bazë prej vetëm 20 m, Foucault zbuloi se S. s. e barabartë me 298000 500 km/s. Skemat dhe bazat Idetë e eksperimenteve të Fizeau dhe Foucault u përdorën në mënyrë të përsëritur në veprat e mëvonshme mbi përkufizimin e S. s. Marrë nga A. Michelson (shih. Përvoja e Michelson) në vitin 1926, vlera e km/s ishte atëherë më e sakta dhe u përfshi në ndërkombëtare. tabelat fizike sasive

Oriz. 1. Përcaktimi i shpejtësisë së dritës me metodën Fizeau.

Oriz. 2. Përcaktimi i shpejtësisë së dritës me metodën e pasqyrës rrotulluese (metoda Foucault): S - burim drite; R - pasqyrë me rrotullim të shpejtë; C është një pasqyrë konkave fikse, qendra e së cilës përkon me boshtin e rrotullimit R (prandaj, drita e reflektuar nga C gjithmonë bie përsëri në R); M-pasqyrë e tejdukshme; L - lente; E - okular; RC - distanca (baza) e matur me saktësi. Vija me pika tregon pozicionin R, i cili ka ndryshuar gjatë kohës që drita përshkon shtegun RC dhe mbrapa, dhe shtegun e kundërt të rrezes së rrezeve përmes thjerrëzës L, e cila mbledh rrezen e reflektuar në pikën S", dhe jo përsëri. në pikën S, siç do të ishte rasti me një pasqyrë të palëvizshme L. Dritat e shpejtësisë vendosen duke matur zhvendosjen SS".

Matjet e S. s. në shekullin e 19-të luajti një rol të madh në, duke konfirmuar më tej teorinë e valës së dritës. Një krahasim i S. s i bërë nga Foucault në 1850. e njëjta frekuencë v në ajër dhe ujë tregoi se shpejtësia në ujë është në përputhje me parashikimin e teorisë së valëve. U krijua gjithashtu një lidhje midis optikës dhe teorisë së elektromagnetizmit: mati S. s. përkoi me shpejtësinë e el-magn. valët e llogaritura nga raporti el-magnetik. dhe el-statike. njësi të energjisë elektrike ngarkuar [eksperimentet e W. Weber dhe F. Kohlrausch në 1856 dhe matje të mëvonshme më të sakta nga J. C. Maxwell]. Kjo rastësi ishte një nga pikat fillestare për krijimin e magnetit elektrik nga Maxwell në 1864-73. teoritë e dritës.

Në moderne matjet e S. s. përdoret i modernizuar. Metoda Fizeau (metoda e modulimit) me zëvendësimin e një rrote ingranazhi me një interferencë el-optike, ., ose të tjera. një tjetër modulator i dritës që ndërpret ose dobëson plotësisht rrezen e dritës (shih Modulimi i dritës Marrësi i rrezatimit është një fotocelë ose tub fotoshumëzues.Aplikacion lazer si një burim drite, modulator tejzanor me stabilizues. frekuenca dhe rritja e saktësisë së matjes së gjatësisë bazë bënë të mundur reduktimin e gabimeve të matjes dhe marrjen e një vlere km/s. Përveç matjeve të drejtpërdrejta të S. s. bazuar në kohën e kalimit të një baze të njohur, përdoren gjerësisht metoda indirekte, duke dhënë saktësi më të madhe. Pra, duke përdorur fshesa me korrent me mikrovalë. [TE. Froome (K. Froome), 1958] në një gjatësi vale rrezatimi = 4 cm, është marrë vlera km/s. S. s përcaktohet me një gabim edhe më të vogël. si herësi i pjesëtimit të gjetur në mënyrë të pavarur dhe v atomike ose molekulare vijat spektrale. K. Evenson dhe bashkëpunëtorët e tij në 1972 mbi standardin e frekuencës së ceziumit (shih Standardet e frekuencës kuantike) gjeti frekuencën e rrezatimit të lazerit CH 4 me një saktësi deri në shifrën e 11-të, dhe duke përdorur standardin e frekuencës së kriptonit - gjatësinë e valës së tij (afërsisht 3,39 μm) dhe mori ± 0,8 m/s. Me vendim të Asamblesë së Përgjithshme të Komitetit Ndërkombëtar për të Dhënat Numerike për Shkencën dhe Teknologjinë - KODATA (1973), i cili analizoi të gjitha të dhënat e disponueshme, besueshmërinë dhe gabimin e tyre, S. f. në vakum konsiderohet të jetë e barabartë me 299792458 ±1.2 m/s.

Matja më e saktë e c është jashtëzakonisht e rëndësishme jo vetëm në çështjet e përgjithshme teorike. plani dhe për të përcaktuar vlerën e të tjera fizike. sasive, por edhe për qëllime praktike. qëllimet. Këto përfshijnë, në veçanti, përcaktimin e distancave bazuar në kohën e udhëtimit të sinjaleve të radios ose dritës radar, rreze optike, rreze drite, në sistemet e gjurmimit satelitor etj.

Lit.: Vafiadi V. G., Popov Yu. Shpejtësia e dritës dhe rëndësia e saj në shkencë dhe teknologji, Minsk, 1970; Taylor W., Parker W., Langenberg D., Fundamental Constants and Quantum, përkth. nga anglishtja, M., 1972. A. M. Bonch-Bruevich.

Vërtet, si? Si të matni shpejtësinë më të lartë në Universi në kushtet tona modeste, tokësore? Ne nuk kemi më nevojë të rrëmbejmë trurin tonë për këtë - në fund të fundit, gjatë disa shekujve, kaq shumë njerëz kanë punuar në këtë çështje, duke zhvilluar metoda për matjen e shpejtësisë së dritës. Le ta fillojmë historinë me radhë.

Shpejtësia e dritës– shpejtësia e përhapjes së valëve elektromagnetike në vakum. Shënohet me shkronjën latine c. Shpejtësia e dritës është afërsisht 300,000,000 m/s.

Në fillim, askush nuk mendoi për çështjen e matjes së shpejtësisë së dritës. Ka dritë - kjo është e mrekullueshme. Pastaj, në epokën e antikitetit, mendimi mbizotërues midis filozofëve shkencorë ishte se shpejtësia e dritës është e pafundme, domethënë e menjëhershme. Pastaj ndodhi Mesjeta me Inkuizicionin, kur pyetja kryesore e njerëzve të menduar dhe përparimtar ishte "Si të shmangim kapjen në zjarr?" Dhe vetëm në epoka Rilindja Dhe iluminizmi Mendimet e shkencëtarëve u shumëfishuan dhe, natyrisht, u ndanë.

Kështu që, Dekarti, Keplerit Dhe Fermë ishin të të njëjtit mendim si shkencëtarët e lashtësisë. Por ai besonte se shpejtësia e dritës është e kufizuar, megjithëse shumë e lartë. Në fakt, ai bëri matjen e parë të shpejtësisë së dritës. Më saktësisht, ai bëri përpjekjen e parë për ta matur atë.

Eksperimenti i Galileos

Përvoja Galileo Galilei ishte e shkëlqyer në thjeshtësinë e saj. Shkencëtari kreu një eksperiment për të matur shpejtësinë e dritës, i armatosur me mjete të thjeshta të improvizuara. Në një distancë të madhe dhe të njohur nga njëri-tjetri, në kodra të ndryshme, Galileo dhe ndihmësi i tij qëndronin me fenerë të ndezur. Njëri prej tyre hapi qepen në fener dhe i dyti duhej të bënte të njëjtën gjë kur pa dritën e fenerit të parë. Duke ditur distancën dhe kohën (vonesa përpara se asistenti të hapte fenerin), Galileo priste të llogariste shpejtësinë e dritës. Fatkeqësisht, që ky eksperiment të kishte sukses, Galileo dhe ndihmësi i tij duhej të zgjidhnin kodrat që ishin disa milionë kilometra larg njëra-tjetrës. Dua t'ju kujtoj se mundeni duke plotësuar një aplikacion në faqen e internetit.

Eksperimentet e Roemer dhe Bradley

Eksperimenti i parë i suksesshëm dhe çuditërisht i saktë në përcaktimin e shpejtësisë së dritës ishte ai i një astronomi danez Olaf Roemer. Roemer përdori metodën astronomike të matjes së shpejtësisë së dritës. Në vitin 1676, ai vëzhgoi satelitin e Jupiterit Io përmes një teleskopi dhe zbuloi se koha e eklipsit të satelitit ndryshon ndërsa Toka largohet nga Jupiteri. Koha maksimale e vonesës ishte 22 minuta. Duke llogaritur se Toka po largohet nga Jupiteri në një distancë të diametrit të orbitës së Tokës, Roemer ndau vlerën e përafërt të diametrit me kohën e vonesës dhe mori një vlerë prej 214,000 kilometra në sekondë. Sigurisht, një llogaritje e tillë ishte shumë e përafërt, distancat midis planetëve njiheshin vetëm përafërsisht, por rezultati doli të ishte relativisht afër së vërtetës.

Përvoja e Bradley-t. Në 1728 James Bradley vlerësoi shpejtësinë e dritës duke vëzhguar devijimin e yjeve. Abberimiështë një ndryshim në pozicionin e dukshëm të një ylli i shkaktuar nga lëvizja e tokës në orbitën e tij. Duke ditur shpejtësinë e Tokës dhe duke matur këndin e devijimit, Bradley mori një vlerë prej 301,000 kilometra në sekondë.

Përvoja e Fizeau

Bota shkencore e asaj kohe reagoi me mosbesim ndaj rezultatit të eksperimentit të Roemer dhe Bradley. Sidoqoftë, rezultati i Bradley ishte më i saktë për më shumë se njëqind vjet, deri në 1849. Atë vit, një shkencëtar francez Armand Fizeau mati shpejtësinë e dritës duke përdorur metodën e grilave rrotulluese, pa vëzhguar trupat qiellorë, por këtu në Tokë. Në fakt, kjo ishte metoda e parë laboratorike për matjen e shpejtësisë së dritës që nga Galileo. Më poshtë është një diagram i konfigurimit të tij laboratorik.

Drita e reflektuar nga pasqyra kalonte nëpër dhëmbët e timonit dhe reflektohej nga një pasqyrë tjetër, 8.6 kilometra larg. Shpejtësia e timonit u rrit derisa drita u bë e dukshme në hendekun tjetër. Llogaritjet e Fizeau dhanë një rezultat prej 313,000 kilometrash në sekondë. Një vit më vonë, një eksperiment i ngjashëm me një pasqyrë rrotulluese u krye nga Leon Foucault, i cili mori një rezultat prej 298,000 kilometrash në sekondë.

Me ardhjen e maserëve dhe lazerëve, njerëzit kanë mundësi dhe mënyra të reja për të matur shpejtësinë e dritës, dhe zhvillimi i teorisë bëri të mundur edhe llogaritjen e shpejtësisë së dritës në mënyrë indirekte, pa bërë matje të drejtpërdrejta.

Vlera më e saktë e shpejtësisë së dritës

Njerëzimi ka grumbulluar përvojë të madhe në matjen e shpejtësisë së dritës. Sot, vlera më e saktë për shpejtësinë e dritës konsiderohet të jetë 299.792.458 metra në sekondë, marrë në vitin 1983. Është interesante se matja e mëtejshme, më e saktë e shpejtësisë së dritës doli të jetë e pamundur për shkak të gabimeve në matje metra. Aktualisht, vlera e një metri është e lidhur me shpejtësinë e dritës dhe është e barabartë me distancën që drita kalon në 1/299,792,458 të sekondës.

Në fund, si gjithmonë, ju sugjerojmë të shikoni një video edukative. Miq, edhe nëse përballeni me një detyrë të tillë si matja e pavarur e shpejtësisë së dritës duke përdorur mjete të improvizuara, mund t'i drejtoheni me siguri autorëve tanë për ndihmë. Ju mund të plotësoni një aplikim në faqen e internetit të Studentit të Korrespondencës. Ju dëshirojmë një studim të këndshëm dhe të lehtë!

> Shpejtësia e dritës

Zbuloni se cila shpejtësia e dritës në vakum është një konstante themelore në fizikë. Lexoni me çfarë është e barabartë shpejtësia e përhapjes së dritës m/s, ligjin, formulën e matjes.

Shpejtësia e dritës në vakum– një nga konstantet themelore në fizikë.

Objektivi mësimor

• Krahasoni shpejtësinë e dritës me indeksin e thyerjes së mediumit.

Pikat kryesore

• Treguesi maksimal i mundshëm i shpejtësisë së dritës është drita në vakum (e pandryshuar).
• C është simboli i shpejtësisë së dritës në vakum. Arrin 299.792.458 m/s.
• Kur drita hyn në një mjedis, shpejtësia e saj ngadalësohet për shkak të thyerjes. Llogaritur duke përdorur formulën v = c/n.

Kushtet

• Shpejtësia e veçantë e dritës: harmonizimi i parimit të relativitetit dhe qëndrueshmërisë së shpejtësisë së dritës.
• Indeksi i thyerjes është raporti i shpejtësisë së dritës në ajër/vakum ndaj një mediumi tjetër.

Shpejtësia e dritës

Shpejtësia e dritës vepron si një pikë krahasimi për të përcaktuar diçka si jashtëzakonisht të shpejtë. Por çfarë është ajo?

Rrezja e dritës lëviz nga Toka në Hënë në periudhën kohore të nevojshme për kalimin e një impulsi drite - 1.255 s në distancën mesatare orbitale

Përgjigja është e thjeshtë: ne po flasim për shpejtësinë e fotoneve dhe grimcave të dritës. Sa është shpejtësia e dritës? Shpejtësia e dritës në vakum arrin 299,792,458 m/s. Kjo është një konstante universale e zbatueshme në fusha të ndryshme të fizikës.

Le të marrim ekuacionin E = mc 2 (E është energji dhe m është masë). Është ekuivalenti i masës-energjisë, duke përdorur shpejtësinë e dritës për të lidhur hapësirën dhe kohën. Këtu mund të gjeni jo vetëm një shpjegim për energjinë, por edhe të identifikoni pengesat për shpejtësinë.

Shpejtësia e valës së dritës në vakum përdoret në mënyrë aktive për qëllime të ndryshme. Për shembull, teoria speciale e relativitetit thotë se ky është një kufi natyror i shpejtësisë. Por ne e dimë se shpejtësia varet nga mediumi dhe nga thyerja:

v = c/n (v është shpejtësia aktuale e dritës që kalon nëpër mjedis, c është shpejtësia e dritës në vakum dhe n është indeksi i thyerjes). Indeksi i thyerjes së ajrit është 1.0003, dhe shpejtësia e dritës së dukshme është 90 km/s më e ngadaltë se s.

Koeficienti i Lorencit

Objektet që lëvizin me shpejtësi tregojnë karakteristika të caktuara që bien ndesh me pozicionin e mekanikës klasike. Për shembull, kontaktet e gjata dhe koha po zgjerohen. Zakonisht këto efekte janë minimale, por janë më të dukshme me shpejtësi kaq të larta. Koeficienti i Lorencit (γ) është faktori ku ndodh zgjerimi i kohës dhe tkurrja e gjatësisë:

γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2 γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2 γ = (1 - v 2 /c 2) -1/2.

Me shpejtësi të ulët v 2 /c 2 i afrohet 0, dhe γ afërsisht = 1. Megjithatë, kur shpejtësia i afrohet c, γ rritet në pafundësi.

Doktor i Shkencave Teknike A. GOLUBEV.

Në mesin e vitit të kaluar, një mesazh i bujshëm u shfaq në revista. Një grup studiuesish amerikanë kanë zbuluar se një impuls lazer shumë i shkurtër lëviz në një mjedis të zgjedhur posaçërisht qindra herë më shpejt sesa në vakum. Ky fenomen dukej krejtësisht i pabesueshëm (shpejtësia e dritës në një mjedis është gjithmonë më e vogël se në një vakum) dhe madje ngriti dyshime për vlefshmërinë e teorisë speciale të relativitetit. Ndërkohë, një objekt fizik superluminal - një impuls lazer në një mjedis fitimi - u zbulua për herë të parë jo në vitin 2000, por 35 vjet më parë, në 1965, dhe mundësia e lëvizjes superluminale u diskutua gjerësisht deri në fillim të viteve '70. Sot, diskutimi rreth këtij fenomeni të çuditshëm është ndezur me energji të përtërirë.

Shembuj të lëvizjes "superluminale".

Në fillim të viteve '60, pulset e shkurtra të dritës me fuqi të lartë filluan të merren duke kaluar një blic lazer përmes një amplifikuesi kuantik (një medium me popullsi të përmbysur).

Në një mjedis amplifikues, rajoni fillestar i një pulsi drite shkakton emetim të stimuluar të atomeve në mjedisin amplifikues dhe rajoni i tij përfundimtar shkakton thithjen e tyre të energjisë. Si rezultat, vëzhguesit do t'i duket se pulsi po lëviz më shpejt se drita.

Eksperimenti i Lijun Wong.

Një rreze drite që kalon nëpër një prizëm të bërë nga një material transparent (për shembull, qelqi) thyhet, domethënë, përjeton shpërndarje.

Një impuls drite është një grup lëkundjesh me frekuenca të ndryshme.

Ndoshta të gjithë - madje edhe njerëzit larg fizikës - e dinë se shpejtësia maksimale e mundshme e lëvizjes së objekteve materiale ose përhapja e ndonjë sinjali është shpejtësia e dritës në vakum. Ajo shënohet me shkronjën Me dhe është gati 300 mijë kilometra në sekondë; vlerën e saktë Me= 299,792,458 m/s. Shpejtësia e dritës në vakum është një nga konstantet themelore fizike. Pamundësia për të arritur shpejtësi të tejkaluara Me, rrjedh nga teoria speciale e relativitetit të Ajnshtajnit (STR). Nëse do të mund të vërtetohej se transmetimi i sinjaleve me shpejtësi superluminale është i mundur, teoria e relativitetit do të binte. Deri më tani kjo nuk ka ndodhur, pavarësisht përpjekjeve të shumta për të hedhur poshtë ndalimin e ekzistencës së shpejtësive më të mëdha se Me. Megjithatë, studimet e fundit eksperimentale kanë zbuluar disa dukuri shumë interesante, që tregojnë se në kushte të krijuara posaçërisht shpejtësi superluminale mund të vërehen pa shkelur parimet e teorisë së relativitetit.

Për të filluar, le të kujtojmë aspektet kryesore që lidhen me problemin e shpejtësisë së dritës. Para së gjithash: pse është e pamundur (në kushte normale) të tejkalohet kufiri i dritës? Sepse atëherë shkelet ligji themelor i botës sonë - ligji i shkakësisë, sipas të cilit efekti nuk mund t'i paraprijë shkakut. Askush nuk e ka parë ndonjëherë që, për shembull, një ari fillimisht ra i vdekur dhe më pas gjuetari qëlloi. Me shpejtësi që tejkalojnë Me, sekuenca e ngjarjeve bëhet e kundërt, shiriti i kohës kthehet prapa. Kjo është e lehtë për t'u verifikuar nga arsyetimi i thjeshtë i mëposhtëm.

Le të supozojmë se jemi në një lloj anijeje mrekullie hapësinore, që lëviz më shpejt se drita. Pastaj gradualisht do të kapnim dritën e emetuar nga burimi në kohët e hershme dhe më të hershme. Së pari, ne do të kapnim foton e emetuar, të themi, dje, pastaj ato të emetuara pardje, pastaj një javë, një muaj, një vit më parë, e kështu me radhë. Nëse burimi i dritës do të ishte një pasqyrë që pasqyron jetën, atëherë ne fillimisht do të shihnim ngjarjet e djeshme, pastaj pardje, e kështu me radhë. Mund të shihnim, le të themi, një plak që gradualisht shndërrohet në një mesoburrë, pastaj në një djalë të ri, në një rini, në një fëmijë... Dmth koha do të kthehej pas, do të kalonim nga e tashmja në e shkuara. Më pas, shkaqet dhe pasojat do të ndryshonin vendet.

Megjithëse ky diskutim injoron plotësisht detajet teknike të procesit të vëzhgimit të dritës, nga një këndvështrim themelor tregon qartë se lëvizja me shpejtësi superluminale çon në një situatë që është e pamundur në botën tonë. Sidoqoftë, natyra ka vendosur kushte edhe më të rrepta: lëvizja jo vetëm me shpejtësi superluminale është e paarritshme, por edhe me një shpejtësi të barabartë me shpejtësinë e dritës - mund t'i afrohesh asaj. Nga teoria e relativitetit rezulton se kur shpejtësia e lëvizjes rritet, lindin tre rrethana: masa e një objekti në lëvizje rritet, madhësia e tij në drejtim të lëvizjes zvogëlohet dhe rrjedha e kohës në këtë objekt ngadalësohet (nga pika këndvështrimi i një vëzhguesi të jashtëm "pushues"). Në shpejtësitë e zakonshme këto ndryshime janë të papërfillshme, por ndërsa i afrohen shpejtësisë së dritës ato bëhen gjithnjë e më të dukshme, dhe në kufi - me një shpejtësi të barabartë me Me, - masa bëhet pafundësisht e madhe, objekti humbet plotësisht madhësinë në drejtim të lëvizjes dhe koha ndalon mbi të. Prandaj, asnjë trup material nuk mund të arrijë shpejtësinë e dritës. Vetëm drita në vetvete ka një shpejtësi të tillë! (Dhe gjithashtu një grimcë "gjithpërfshirëse" - një neutrino, e cila, si një foton, nuk mund të lëvizë me një shpejtësi më të vogël se Me.)

Tani për shpejtësinë e transmetimit të sinjalit. Këtu është e përshtatshme të përdoret paraqitja e dritës në formën e valëve elektromagnetike. Çfarë është një sinjal? Ky është një informacion që duhet të transmetohet. Një valë elektromagnetike ideale është një sinusoid i pafund me rreptësisht një frekuencë dhe nuk mund të mbajë asnjë informacion, sepse çdo periudhë e një sinusoidi të tillë saktësisht përsërit atë të mëparshmen. Shpejtësia e lëvizjes së fazës së një vale sinus - e ashtuquajtura shpejtësia e fazës - mund në një mjedis në kushte të caktuara të tejkalojë shpejtësinë e dritës në vakum. Këtu nuk ka kufizime, pasi shpejtësia e fazës nuk është shpejtësia e sinjalit - nuk ekziston ende. Për të krijuar një sinjal, duhet të bëni një lloj "shenje" në valë. Një shenjë e tillë mund të jetë, për shembull, një ndryshim në cilindo nga parametrat e valës - amplituda, frekuenca ose faza fillestare. Por sapo të bëhet shenja, vala humbet sinusoidalitetin e saj. Ai bëhet i moduluar, i përbërë nga një grup valësh të thjeshta sinusi me amplituda, frekuenca dhe faza fillestare të ndryshme - një grup valësh. Shpejtësia me të cilën lëviz shenja në valën e moduluar është shpejtësia e sinjalit. Kur përhapet në një mjedis, kjo shpejtësi zakonisht përkon me shpejtësinë e grupit, e cila karakterizon përhapjen e grupit të valëve të lartpërmendura në tërësi (shih "Shkenca dhe jeta" nr. 2, 2000). Në kushte normale, shpejtësia e grupit, dhe rrjedhimisht shpejtësia e sinjalit, është më e vogël se shpejtësia e dritës në vakum. Nuk është rastësi që këtu përdoret shprehja "në kushte normale", sepse në disa raste shpejtësia e grupit mund të tejkalojë Me ose humbet fare kuptimin e tij, por atëherë nuk lidhet me përhapjen e sinjalit. Stacioni i shërbimit konstaton se është e pamundur të transmetohet një sinjal me një shpejtësi më të madhe se Me.

Pse është kështu? Sepse ka një pengesë për transmetimin e çdo sinjali me një shpejtësi më të madhe se Me I njëjti ligj i shkakësisë shërben. Le të imagjinojmë një situatë të tillë. Në një pikë A, një blic drite (ngjarja 1) ndez një pajisje që dërgon një sinjal të caktuar radio, dhe në një pikë të largët B, nën ndikimin e këtij sinjali radio, ndodh një shpërthim (ngjarja 2). Është e qartë se ngjarja 1 (shpërthimi) është shkaku, dhe ngjarja 2 (shpërthimi) është pasoja, që ndodh më vonë se shkaku. Por nëse sinjali i radios përhapet me shpejtësi superluminale, një vëzhgues afër pikës B fillimisht do të shihte një shpërthim dhe vetëm atëherë do ta arrinte atë me shpejtësi Me një ndezje drite, shkaku i shpërthimit. Me fjalë të tjera, për këtë vëzhgues, ngjarja 2 do të kishte ndodhur më herët se ngjarja 1, domethënë, efekti do t'i kishte paraprirë shkakut.

Është me vend të theksohet se “ndalimi superluminal” i teorisë së relativitetit vendoset vetëm mbi lëvizjen e trupave materialë dhe transmetimin e sinjaleve. Në shumë situata, lëvizja me çdo shpejtësi është e mundur, por kjo nuk do të jetë lëvizja e objekteve ose sinjaleve materiale. Për shembull, imagjinoni dy sundimtarë mjaft të gjatë të shtrirë në të njëjtin plan, njëri prej të cilëve ndodhet horizontalisht dhe tjetri e kryqëzon atë në një kënd të vogël. Nëse vizori i parë zhvendoset poshtë (në drejtimin e treguar nga shigjeta) me shpejtësi të madhe, pika e kryqëzimit të vizoreve mund të bëhet që të vrapojë aq shpejt sa dëshironi, por kjo pikë nuk është një trup material. Një shembull tjetër: nëse merrni një elektrik dore (ose, të themi, një lazer që jep një rreze të ngushtë) dhe përshkruani shpejt një hark në ajër me të, atëherë shpejtësia lineare e pikës së dritës do të rritet me distancën dhe në një distancë mjaft të madhe do të tejkalojnë Me. Pika e dritës do të lëvizë ndërmjet pikave A dhe B me shpejtësi superluminale, por kjo nuk do të jetë një transmetim sinjali nga A në B, pasi një pikë e tillë drite nuk mbart asnjë informacion për pikën A.

Duket se çështja e shpejtësive superluminale është zgjidhur. Por në vitet 60 të shekullit të njëzetë, fizikanët teorikë parashtruan hipotezën e ekzistencës së grimcave superluminale të quajtura takione. Këto janë grimca shumë të çuditshme: teorikisht ato janë të mundshme, por për të shmangur kontradiktat me teorinë e relativitetit, atyre u duhej caktuar një masë pushimi imagjinare. Fizikisht, masa imagjinare nuk ekziston; Sidoqoftë, kjo nuk shkaktoi shumë alarm, pasi takionët nuk mund të jenë në qetësi - ato ekzistojnë (nëse ekzistojnë!) vetëm me shpejtësi që tejkalojnë shpejtësinë e dritës në vakum, dhe në këtë rast masa e takionit rezulton të jetë reale. Këtu ka një analogji me fotonet: një foton ka masë pushimi zero, por kjo thjesht do të thotë që fotoni nuk mund të jetë në qetësi - drita nuk mund të ndalet.

Gjëja më e vështirë doli të ishte, siç mund të pritej, të pajtohej hipoteza tachyon me ligjin e shkakësisë. Përpjekjet e bëra në këtë drejtim, megjithëse mjaft të zgjuara, nuk çuan në sukses të dukshëm. Askush nuk ka qenë në gjendje të regjistrojë në mënyrë eksperimentale as takionët. Si rezultat, interesi për takionët si grimca elementare superluminale u zbeh gradualisht.

Sidoqoftë, në vitet '60 u zbulua eksperimentalisht një fenomen që fillimisht i hutoi fizikantët. Kjo përshkruhet në detaje në artikullin e A. N. Oraevsky "Valët superluminale në media përforcuese" (UFN Nr. 12, 1998). Këtu do të përmbledhim shkurtimisht thelbin e çështjes, duke i referuar lexuesit të interesuar në detaje në artikullin e specifikuar.

Menjëherë pas zbulimit të lazerëve - në fillim të viteve '60 - u shfaq problemi i marrjes së pulseve të dritës të shkurtër (kohëzgjatja rreth 1 ns = 10 -9 s) me fuqi të lartë. Për ta bërë këtë, një impuls i shkurtër lazer kaloi përmes një amplifikuesi kuantik optik. Pulsi u nda në dy pjesë nga një pasqyrë ndarëse e rrezeve. Njëra prej tyre, më e fuqishme, u dërgua në amplifikator, dhe tjetra u përhap në ajër dhe shërbeu si një impuls referues me të cilin mund të krahasohej pulsi që kalonte përmes amplifikatorit. Të dy pulset u furnizuan me fotodetektorë dhe sinjalet e tyre dalëse mund të vëzhgoheshin vizualisht në ekranin e oshiloskopit. Pritej që pulsi i dritës që kalon përmes amplifikatorit do të pësonte një vonesë në të në krahasim me pulsin e referencës, domethënë, shpejtësia e përhapjes së dritës në amplifikator do të ishte më e vogël se në ajër. Imagjinoni habinë e studiuesve kur zbuluan se pulsi përhapet përmes amplifikatorit me një shpejtësi jo vetëm më të madhe se në ajër, por edhe disa herë më të madhe se shpejtësia e dritës në vakum!

Pasi u shëruan nga tronditja e parë, fizikanët filluan të kërkonin arsyen e një rezultati kaq të papritur. Askush nuk kishte as dyshimin më të vogël për parimet e teorisë speciale të relativitetit, dhe kjo është ajo që ndihmoi për të gjetur shpjegimin e saktë: nëse parimet e SRT ruhen, atëherë përgjigja duhet kërkuar në vetitë e mediumit përforcues.

Pa hyrë në detaje këtu, do të theksojmë vetëm se një analizë e hollësishme e mekanizmit të veprimit të mediumit amplifikues e sqaroi plotësisht situatën. Çështja ishte një ndryshim në përqendrimin e fotoneve gjatë përhapjes së pulsit - një ndryshim i shkaktuar nga një ndryshim në fitimin e mediumit deri në një vlerë negative gjatë kalimit të pjesës së pasme të pulsit, kur mediumi tashmë thith energjia, sepse rezerva e saj tashmë është përdorur për shkak të transferimit të saj në pulsin e dritës. Absorbimi shkakton jo rritje, por dobësim të impulsit, dhe kështu impulsi forcohet në pjesën e përparme dhe dobësohet në pjesën e pasme. Le të imagjinojmë se po vëzhgojmë një puls duke përdorur një pajisje që lëviz me shpejtësinë e dritës në mjedisin e amplifikatorit. Nëse mediumi do të ishte transparent, ne do ta shihnim impulsin të ngrirë në palëvizshmëri. Në mjedisin në të cilin ndodh procesi i sipërpërmendur, forcimi i skajit kryesor dhe dobësimi i skajit të pasëm të pulsit do t'i shfaqen vëzhguesit në atë mënyrë që mediumi të duket se e ka çuar pulsin përpara. Por meqenëse pajisja (vëzhguesi) lëviz me shpejtësinë e dritës, dhe impulsi e kapërcen atë, atëherë shpejtësia e impulsit e kalon shpejtësinë e dritës! Është ky efekt që u regjistrua nga eksperimentuesit. Dhe këtu në të vërtetë nuk ka asnjë kontradiktë me teorinë e relativitetit: procesi i amplifikimit është thjesht i tillë që përqendrimi i fotoneve që dolën më herët rezulton të jetë më i madh se ata që dolën më vonë. Nuk janë fotonet që lëvizin me shpejtësi superluminale, por mbështjellja e pulsit, veçanërisht maksimumi i tij, që vërehet në një oshiloskop.

Kështu, ndërsa në mediat e zakonshme ka gjithmonë një dobësim të dritës dhe një ulje të shpejtësisë së saj, e përcaktuar nga indeksi i thyerjes, në median aktive lazer nuk ka vetëm një përforcim të dritës, por edhe përhapje të një pulsi me shpejtësi superluminale.

Disa fizikanë janë përpjekur të provojnë eksperimentalisht praninë e lëvizjes superluminale gjatë efektit të tunelit - një nga fenomenet më të mahnitshme në mekanikën kuantike. Ky efekt konsiston në faktin se një mikrogrimcë (më saktë, një mikroobjekt që në kushte të ndryshme shfaq si vetitë e një grimce ashtu edhe vetitë e një valë) është në gjendje të depërtojë përmes të ashtuquajturës pengesë potenciale - një fenomen që është plotësisht e pamundur në mekanikën klasike (në të cilën një situatë e tillë do të ishte një analog: një top i hedhur në një mur do të përfundonte në anën tjetër të murit, ose lëvizja e ngjashme me valën e dhënë në një litar të lidhur në mur do të transferohej në një litar i lidhur në mur në anën tjetër). Thelbi i efektit të tunelit në mekanikën kuantike është si më poshtë. Nëse një mikro-objekt me një energji të caktuar ndesh gjatë rrugës së tij një zonë me energji potenciale që tejkalon energjinë e mikroobjektit, kjo zonë është një pengesë për të, lartësia e së cilës përcaktohet nga diferenca e energjisë. Por mikro-objekti “rrjedh” përmes barrierës! Këtë mundësi ia jep lidhja e njohur e pasigurisë së Heisenberg-ut, e shkruar për energjinë dhe kohën e ndërveprimit. Nëse ndërveprimi i një mikroobjekti me një pengesë ndodh gjatë një kohe mjaft të caktuar, atëherë energjia e mikroobjektit, përkundrazi, do të karakterizohet nga pasiguria, dhe nëse kjo pasiguri është e rendit të lartësisë së pengesës, atëherë kjo e fundit pushon së qeni një pengesë e pakapërcyeshme për mikroobjektin. Shpejtësia e depërtimit përmes një barriere të mundshme është bërë objekt studimi nga një numër fizikantësh, të cilët besojnë se mund të tejkalojë Me.

Në qershor 1998, një simpozium ndërkombëtar mbi problemet e lëvizjes superluminale u mbajt në Këln, ku u diskutuan rezultatet e marra në katër laboratorë - në Berkeley, Vjenë, Këln dhe Firence.

Dhe së fundi, në vitin 2000, u shfaqën raporte për dy eksperimente të reja në të cilat u shfaqën efektet e përhapjes superluminale. Një prej tyre u realizua nga Lijun Wong dhe kolegët e tij në Institutin e Kërkimeve Princeton (SHBA). Rezultati i tij është se një puls drite që hyn në një dhomë të mbushur me avull ceziumi rrit shpejtësinë e tij me 300 herë. Doli se pjesa kryesore e pulsit doli nga muri i largët i dhomës edhe më herët se sa pulsi hynte në dhomë përmes murit të përparmë. Kjo situatë bie ndesh jo vetëm me sensin e shëndoshë, por, në thelb, me teorinë e relativitetit.

Mesazhi i L. Wong shkaktoi diskutime intensive midis fizikantëve, shumica e të cilëve nuk ishin të prirur të shihnin shkelje të parimeve të relativitetit në rezultatet e marra. Sfida, besojnë ata, është të shpjegohet saktë ky eksperiment.

Në eksperimentin e L. Wong, pulsi i dritës që hynte në dhomë me avujt e ceziumit kishte një kohëzgjatje prej rreth 3 μs. Atomet e ceziumit mund të ekzistojnë në gjashtëmbëdhjetë gjendje të mundshme mekanike kuantike, të quajtura "nënnivele magnetike hiperfine të gjendjes bazë". Duke përdorur pompimin optik me lazer, pothuajse të gjithë atomet u sollën vetëm në një nga këto gjashtëmbëdhjetë gjendje, që korrespondon me temperaturën pothuajse zero absolute në shkallën Kelvin (-273.15 o C). Gjatësia e dhomës së ceziumit ishte 6 centimetra. Në vakum, drita udhëton 6 centimetra në 0,2 ns. Siç treguan matjet, pulsi i dritës kaloi përmes dhomës me cezium në një kohë që ishte 62 ns më pak se në vakum. Me fjalë të tjera, koha që i duhet një pulsi për të kaluar përmes një mediumi ceziumi ka një shenjë minus! Në të vërtetë, nëse zbresim 62 ns nga 0,2 ns, marrim kohën "negative". Kjo "vonesë negative" në medium - një kërcim kohor i pakuptueshëm - është i barabartë me kohën gjatë së cilës pulsi do të bënte 310 kalime nëpër dhomë në vakum. Pasoja e këtij "kthimi të përkohshëm" ishte se pulsi që dilte nga dhoma arriti të lëvizte 19 metra larg saj përpara se pulsi në hyrje të arrinte në murin e afërt të dhomës. Si mund të shpjegohet një situatë kaq e pabesueshme (përveç nëse, sigurisht, dyshojmë në pastërtinë e eksperimentit)?

Duke gjykuar nga diskutimi në vazhdim, një shpjegim i saktë nuk është gjetur ende, por nuk ka dyshim se vetitë e pazakonta të dispersionit të mediumit luajnë një rol këtu: avulli i ceziumit, i përbërë nga atome të ngacmuara nga drita lazer, është një mjedis me shpërndarje anormale. . Le të kujtojmë shkurtimisht se çfarë është.

Dispersioni i një substance është varësia e indeksit të thyerjes së fazës (e zakonshme). n në gjatësinë e valës së dritës l. Me shpërndarje normale, indeksi i thyerjes rritet me zvogëlimin e gjatësisë valore, dhe ky është rasti në xhami, ujë, ajër dhe të gjitha substancat e tjera transparente ndaj dritës. Në substancat që thithin fuqishëm dritën, kursi i indeksit të thyerjes me një ndryshim në gjatësinë e valës ndryshon dhe bëhet shumë më i pjerrët: me zvogëlimin e l (duke rritur frekuencën w), indeksi i thyerjes zvogëlohet ndjeshëm dhe në një rajon të caktuar gjatësi vale bëhet më pak se uniteti. (shpejtësia e fazës V f > Me). Ky është shpërndarje anormale, në të cilën modeli i përhapjes së dritës në një substancë ndryshon rrënjësisht. Shpejtësia e grupit V gr bëhet më e madhe se shpejtësia fazore e valëve dhe mund të tejkalojë shpejtësinë e dritës në vakum (dhe gjithashtu të bëhet negative). L. Wong thekson këtë rrethanë si arsyen që qëndron në themel të mundësisë për të shpjeguar rezultatet e eksperimentit të tij. Megjithatë, duhet theksuar se kushti V gr > Meështë thjesht formal, pasi koncepti i shpejtësisë së grupit u prezantua për rastin e shpërndarjes së vogël (normale), për mediat transparente, kur një grup valësh pothuajse nuk e ndryshon formën e tij gjatë përhapjes. Në rajonet e shpërndarjes anormale, pulsi i dritës deformohet shpejt dhe koncepti i shpejtësisë së grupit humbet kuptimin e tij; në këtë rast prezantohen konceptet e shpejtësisë së sinjalit dhe shpejtësisë së përhapjes së energjisë, të cilat në media transparente përkojnë me shpejtësinë e grupit dhe në media me absorbim mbeten më pak se shpejtësia e dritës në vakum. Por ja çfarë është interesante për eksperimentin e Wong: një puls drite, që kalon nëpër një medium me shpërndarje anormale, nuk deformohet - ai saktësisht ruan formën e tij! Dhe kjo korrespondon me supozimin se impulsi përhapet me shpejtësi grupore. Por nëse është kështu, atëherë rezulton se nuk ka përthithje në medium, megjithëse shpërndarja anormale e mediumit është pikërisht për shkak të përthithjes! Vetë Wong, ndonëse e pranon se shumë gjëra mbeten të paqarta, beson se ajo që po ndodh në organizimin e tij eksperimental mund, në një përafrim të parë, të shpjegohet qartë si më poshtë.

Një impuls drite përbëhet nga shumë komponentë me gjatësi vale (frekuenca) të ndryshme. Figura tregon tre nga këta komponentë (valët 1-3). Në një moment, të tre valët janë në fazë (maksimumi i tyre përputhet); këtu ata, duke shtuar, përforcojnë njëri-tjetrin dhe formojnë një impuls. Ndërsa përhapen më tej në hapësirë, valët defazohen dhe në këtë mënyrë "anulojnë" njëra-tjetrën.

Në rajonin e dispersionit anormal (brenda qelizës cezium), vala që ishte më e shkurtër (vala 1) bëhet më e gjatë. Anasjelltas, vala që ishte më e gjata nga tre (vala 3) bëhet më e shkurtra.

Rrjedhimisht, fazat e valëve ndryshojnë në përputhje me rrethanat. Pasi valët të kenë kaluar nëpër qelizën e ceziumit, frontet e tyre valore rikthehen. Pasi i janë nënshtruar një modulimi fazor të pazakontë në një substancë me shpërndarje anormale, të tre valët në fjalë e gjejnë veten përsëri në fazë në një moment. Këtu ata mblidhen përsëri dhe formojnë një puls të së njëjtës formë si ai që hyn në mjedisin cezium.

Në mënyrë tipike në ajër, dhe në fakt në çdo mjedis transparent me shpërndarje normale, një puls drite nuk mund të ruajë me saktësi formën e tij kur përhapet në një distancë të largët, domethënë, të gjithë përbërësit e tij nuk mund të vendosen në faza në asnjë pikë të largët përgjatë rrugës së përhapjes. Dhe në kushte normale, një puls drite shfaqet në një pikë kaq të largët pas ca kohësh. Sidoqoftë, për shkak të vetive anormale të mediumit të përdorur në eksperiment, pulsi në një pikë të largët rezultoi të jetë i ndarë në të njëjtën mënyrë si kur hynte në këtë medium. Kështu, pulsi i dritës sillet sikur të kishte një vonesë kohore negative në rrugën e tij drejt një pike të largët, domethënë do të arrinte në të jo më vonë, por më herët se sa kishte kaluar përmes mediumit!

Shumica e fizikanëve janë të prirur ta lidhin këtë rezultat me shfaqjen e një pararendësi me intensitet të ulët në mjedisin shpërndarës të dhomës. Fakti është se gjatë zbërthimit spektral të një pulsi, spektri përmban përbërës të frekuencave arbitrare të larta me amplitudë të papërfillshme, të ashtuquajturin pararendës, duke shkuar përpara "pjesës kryesore" të pulsit. Natyra e krijimit dhe forma e pararendësit varen nga ligji i dispersionit në medium. Me këtë në mendje, sekuenca e ngjarjeve në eksperimentin e Wong-ut propozohet të interpretohet si më poshtë. Vala hyrëse, duke "shtrirë" pararojën përpara vetes, i afrohet kamerës. Përpara se kulmi i valës hyrëse të godasë murin e afërt të dhomës, pararendësi fillon shfaqjen e një pulsi në dhomë, i cili arrin në murin e largët dhe reflektohet prej tij, duke formuar një "valë të kundërt". Kjo valë përhapet 300 herë më shpejt Me, arrin në murin afër dhe takohet me valën hyrëse. Majat e njërës valë takohen me koritë e tjetrës, kështu që shkatërrojnë njëra-tjetrën dhe si rrjedhojë nuk ka mbetur asgjë. Rezulton se vala e hyrjes "shlyen borxhin" ndaj atomeve të ceziumit, të cilët "i dhanë hua" energji në skajin tjetër të dhomës. Kushdo që shikonte vetëm fillimin dhe fundin e eksperimentit do të shihte vetëm një puls drite që "kërceu" përpara në kohë, duke lëvizur më shpejt. Me.

L. Wong beson se eksperimenti i tij nuk është në përputhje me teorinë e relativitetit. Deklarata për paarritshmërinë e shpejtësisë superluminale, beson ai, vlen vetëm për objektet me masë pushimi. Drita mund të përfaqësohet ose në formën e valëve, për të cilat koncepti i masës është përgjithësisht i pazbatueshëm, ose në formën e fotoneve me një masë pushimi, siç dihet, e barabartë me zero. Prandaj, shpejtësia e dritës në vakum, sipas Wong, nuk është kufiri. Megjithatë, Wong pranon se efekti që ai zbuloi nuk bën të mundur transmetimin e informacionit me një shpejtësi më të madhe se Me.

"Informacioni këtu gjendet tashmë në skajin kryesor të pulsit," thotë P. Milonni, një fizikant në Laboratorin Kombëtar të Los Alamos në Shtetet e Bashkuara "Dhe mund të japë përshtypjen e dërgimit të informacionit më shpejt se drita, edhe kur ju nuk po e dërgojnë atë.”

Shumica e fizikanëve besojnë se puna e re nuk u jep një goditje dërrmuese parimeve themelore. Por jo të gjithë fizikanët besojnë se problemi është zgjidhur. Profesor A. Ranfagni, nga grupi kërkimor italian që kreu një tjetër eksperiment interesant në vitin 2000, beson se pyetja është ende e hapur. Ky eksperiment, i kryer nga Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni dhe Rocco Ruggeri, zbuloi se valët e radios me valë centimetër në udhëtimin normal ajror me shpejtësi që tejkalojnë Me me 25%.

Për ta përmbledhur, mund të themi sa vijon. Puna në vitet e fundit tregon se, në kushte të caktuara, shpejtësia superluminale mund të ndodhë në të vërtetë. Por çfarë saktësisht po lëviz me shpejtësi superluminale? Teoria e relativitetit, siç është përmendur tashmë, e ndalon një shpejtësi të tillë për trupat materialë dhe për sinjalet që bartin informacion. Megjithatë, disa studiues po përpiqen me shumë këmbëngulje të demonstrojnë tejkalimin e barrierës së dritës posaçërisht për sinjalet. Arsyeja për këtë qëndron në faktin se në teorinë speciale të relativitetit nuk ekziston një justifikim i rreptë matematikor (bazuar, le të themi, në ekuacionet e Maxwell për fushën elektromagnetike) të pamundësisë së transmetimit të sinjaleve me shpejtësi më të mëdha se Me. Një pamundësi e tillë në STR përcaktohet, mund të thuhet, thjesht aritmetikisht, bazuar në formulën e Ajnshtajnit për shtimin e shpejtësive, por kjo konfirmohet në thelb nga parimi i shkakësisë. Vetë Ajnshtajni, duke pasur parasysh çështjen e transmetimit të sinjalit superluminal, shkroi se në këtë rast “...ne jemi të detyruar të konsiderojmë të mundshëm një mekanizëm të transmetimit të sinjalit, në të cilin veprimi i arritur i paraprin shkakut, por, edhe pse kjo rezulton nga një pikë thjesht logjike këndvështrimi nuk përmban vetveten, për mendimin tim, nuk ka kontradikta, megjithatë bie në kundërshtim me natyrën e gjithë përvojës sonë, saqë pamundësia për të supozuar V > s duket se është vërtetuar mjaftueshëm." Parimi i shkakësisë është gurthemeli që qëndron në themel të pamundësisë së transmetimit të sinjalit superluminal. Dhe, me sa duket, të gjitha kërkimet për sinjale superluminale pa përjashtim do të pengohen mbi këtë gur, pavarësisht se sa shumë do të donin eksperimentuesit të zbulonin të tillë. sinjale, sepse e tillë është natyra e botës sonë.

Si përfundim, duhet theksuar se të gjitha sa më sipër vlejnë në mënyrë specifike për botën tonë, për Universin tonë. Ky rezervim është bërë sepse kohët e fundit janë shfaqur hipoteza të reja në astrofizikë dhe kozmologji, duke lejuar ekzistencën e shumë Universeve të fshehura prej nesh, të lidhur me tunele topologjike - kërcyes. Ky këndvështrim ndahet, për shembull, nga astrofizikani i famshëm N.S. Për një vëzhgues të jashtëm, hyrjet në këto tunele tregohen nga fusha gravitacionale anormale, si vrimat e zeza. Lëvizjet në tunele të tilla, siç sugjerojnë autorët e hipotezave, do të bëjnë të mundur anashkalimin e kufizimit të shpejtësisë së lëvizjes të imponuar në hapësirën e zakonshme nga shpejtësia e dritës dhe, për rrjedhojë, realizimin e idesë së krijimit. një makinë kohe... Është e mundur që në Universe të tilla diçka e pazakontë për ne mund të ndodhë në të vërtetë gjëra. Dhe megjithëse tani për tani hipoteza të tilla të kujtojnë shumë histori nga trillimet shkencore, vështirë se duhet të refuzohet kategorikisht mundësia themelore e një modeli me shumë elementë të strukturës së botës materiale. Një gjë tjetër është se të gjitha këto Universe të tjera, ka shumë të ngjarë, do të mbeten ndërtime thjesht matematikore të fizikantëve teorikë që jetojnë në Universin tonë dhe, me fuqinë e mendimeve të tyre, do të përpiqen të gjejnë botë të mbyllura për ne...

Shihni çështjen në të njëjtën temë

Shumë kohë përpara se shkencëtarët të matnin shpejtësinë e dritës, ata duhej të punonin shumë për të përcaktuar vetë konceptin e "dritës". Aristoteli ishte një nga të parët që mendoi për këtë, i cili e konsideroi dritën si një lloj lënde të lëvizshme që përhapet në hapësirë. Kolegu dhe ndjekësi i tij i lashtë romak Lucretius Carus këmbënguli në strukturën atomike të dritës.

Deri në shekullin e 17-të, ishin formuar dy teori kryesore të natyrës së dritës - korpuskulare dhe valë. Njutoni ishte një nga adhuruesit e të parit. Sipas mendimit të tij, të gjitha burimet e dritës lëshojnë grimca të vogla. Gjatë "fluturimit" ata formojnë linja të ndritshme - rreze. Kundërshtari i tij, shkencëtari holandez Christiaan Huygens, këmbënguli se drita është një lloj lëvizje valore.

Si rezultat i mosmarrëveshjeve shekullore, shkencëtarët kanë arritur në një konsensus: të dyja teoritë kanë të drejtën e jetës, dhe drita është një spektër i valëve elektromagnetike të dukshme për syrin.

Pak histori. Si u mat shpejtësia e dritës?

Shumica e shkencëtarëve të lashtë ishin të bindur se shpejtësia e dritës është e pafundme. Sidoqoftë, rezultatet e hulumtimit nga Galileo dhe Hooke lejuan natyrën e tij ekstreme, e cila u konfirmua qartë në shekullin e 17-të nga astronomi dhe matematikani i shquar danez Olaf Roemer.

Ai bëri matjet e tij të para duke vëzhguar eklipset e Io-s, satelitit të Jupiterit, në një kohë kur Jupiteri dhe Toka ndodheshin në anët e kundërta në krahasim me Diellin. Roemer regjistroi se ndërsa Toka u largua nga Jupiteri me një distancë të barabartë me diametrin e orbitës së Tokës, koha e vonesës ndryshoi. Vlera maksimale ishte 22 minuta. Si rezultat i llogaritjeve, ai mori një shpejtësi prej 220,000 km/sek.

50 vjet më vonë në 1728, falë zbulimit të devijimit, astronomi anglez J. Bradley e "përsosi" këtë shifër në 308,000 km/sek. Më vonë, shpejtësia e dritës u mat nga astrofizikanët francezë François Argot dhe Leon Foucault, duke marrë një prodhim prej 298,000 km/sek. Një teknikë matjeje edhe më e saktë u propozua nga krijuesi i interferometrit, fizikani i famshëm amerikan Albert Michelson.

Eksperimenti i Michelson për të përcaktuar shpejtësinë e dritës

Eksperimentet zgjatën nga 1924 deri në 1927 dhe përbëheshin nga 5 seri vëzhgimesh. Thelbi i eksperimentit ishte si më poshtë. Një burim drite, një pasqyrë dhe një prizëm tetëkëndor rrotullues u instaluan në malin Wilson në afërsi të Los Anxhelosit dhe një pasqyrë reflektuese u instalua 35 km më vonë në malin San Antonio. Së pari, drita përmes një lente dhe një çarje godet një prizëm që rrotullohet me një rotor me shpejtësi të lartë (me një shpejtësi prej 528 rps).

Pjesëmarrësit në eksperimente mund të rregullonin shpejtësinë e rrotullimit në mënyrë që imazhi i burimit të dritës të ishte qartë i dukshëm në okular. Meqenëse distanca midis kulmeve dhe frekuencës së rrotullimit ishte e njohur, Michelson përcaktoi shpejtësinë e dritës - 299,796 km/sek.

Shkencëtarët më në fund vendosën për shpejtësinë e dritës në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të, kur u krijuan maserët dhe lazerët, të karakterizuar nga qëndrueshmëria më e lartë e frekuencës së rrezatimit. Nga fillimi i viteve 70, gabimi në matje kishte rënë në 1 km/sek. Si rezultat, me rekomandimin e Konferencës XV të Përgjithshme mbi Peshat dhe Masat, të mbajtur në 1975, u vendos të supozohej se shpejtësia e dritës në vakum tani është e barabartë me 299792.458 km/sek.

A është e arritshme shpejtësia e dritës për ne?

Natyrisht, eksplorimi i skajeve të largëta të Universit është i paimagjinueshëm pa anije kozmike që fluturojnë me shpejtësi të madhe. Mundësisht me shpejtësinë e dritës. Por a është e mundur kjo?

Shpejtësia e pengesës së dritës është një nga pasojat e teorisë së relativitetit. Siç e dini, rritja e shpejtësisë kërkon rritje të energjisë. Shpejtësia e dritës do të kërkonte pothuajse energji të pafundme.

Mjerisht, ligjet e fizikës janë kategorikisht kundër kësaj. Me një shpejtësi anije kozmike prej 300,000 km/sek, grimcat që fluturojnë drejt saj, për shembull, atomet e hidrogjenit, kthehen në një burim vdekjeprurës të rrezatimit të fuqishëm të barabartë me 10,000 sievert/sek. Kjo është pothuajse e njëjtë me të qenit brenda Përplasësit të Madh të Hadronit.

Sipas shkencëtarëve në Universitetin Johns Hopkins, nuk ka mbrojtje adekuate në natyrë nga rrezatimi i tillë monstruoz kozmik. Shkatërrimi i anijes do të përfundojë nga erozioni nga efektet e pluhurit ndëryjor.

Një problem tjetër me shpejtësinë e dritës është zgjerimi i kohës. Mosha e vjetër do të bëhet shumë më e gjatë. Fusha vizuale gjithashtu do të shtrembërohet, si rezultat i së cilës trajektorja e anijes do të kalojë sikur brenda një tuneli, në fund të të cilit ekuipazhi do të shohë një blic shkëlqyes. Pas anijes do të ketë errësirë ​​absolute.

Pra, në të ardhmen e afërt, njerëzimi do të duhet të kufizojë "oreksin" e tij të shpejtësisë në 10% të shpejtësisë së dritës. Kjo do të thotë se do të duhen rreth 40 vjet për të fluturuar drejt yllit më të afërt me Tokën, Proxima Centauri (4,22 vite dritë).