Yorug'lik tezligi nima va u nimaga teng. Yorug'lik tezligi qanday

Oddiy hayotda biz yorug'lik tezligini hisoblashimiz shart emasligiga qaramay, ko'pchilik bu miqdorga bolaligidan qiziqishgan.


Momaqaldiroq paytida chaqmoqni tomosha qilgan har bir bola, ehtimol, chaqnash va momaqaldiroq o'rtasidagi kechikishga nima sabab bo'lganini tushunishga harakat qildi. Shubhasiz, yorug'lik va tovush turli xil tezliklarga ega. Nima uchun bu sodir bo'lmoqda? Yorug'lik tezligi nima va uni qanday o'lchash mumkin?

Fanda yorug'lik tezligi nurlarning havoda yoki vakuumda harakatlanish tezligidir. Yorug'lik - bu inson ko'zi tomonidan qabul qilinadigan elektromagnit nurlanish. U har qanday muhitda harakatlana oladi, bu uning tezligiga bevosita ta'sir qiladi.

Bu miqdorni o'lchashga urinishlar qadim zamonlardan beri qilingan. Qadimgi davr olimlari yorug'lik tezligi cheksiz ekanligiga ishonishgan. Xuddi shu fikrni 16-17-asrlar fiziklari ham bildirishgan, garchi o'sha paytda ham ba'zi tadqiqotchilar, masalan, Robert Guk va Galileo Galiley, cheklovni qabul qilishgan.

Yorug'lik tezligini o'rganishda katta yutuq daniyalik astronom Olaf Romer tufayli yuz berdi, u birinchi bo'lib Yupiterning Io yo'ldoshining tutilishining dastlabki hisob-kitoblarga nisbatan kechikishiga e'tibor qaratdi.

Keyin olim taxminiy tezlik qiymatini soniyasiga 220 ming metr deb aniqladi. Britaniyalik astronom Jeyms Bredli o‘z hisoblarida biroz xatoga yo‘l qo‘ygan bo‘lsa-da, bu qiymatni aniqroq hisoblay oldi.


Keyinchalik yorug'likning haqiqiy tezligini hisoblashga urinishlar turli mamlakatlar olimlari tomonidan amalga oshirildi. Biroq, faqat 1970-yillarning boshlarida, barqaror nurlanish chastotasiga ega bo'lgan lazerlar va maserlarning paydo bo'lishi bilan tadqiqotchilar aniq hisob-kitoblarni amalga oshirishga muvaffaq bo'lishdi va 1983 yilda nisbiy xatolik uchun korrelyatsiya bilan zamonaviy qiymat qabul qilindi. asos sifatida.

Oddiy qilib aytganda, yorug'lik tezligi - bu quyosh nurining ma'lum masofani bosib o'tish vaqti. Vaqt birligi sifatida ikkinchidan, masofa birligi sifatida esa metrdan foydalanish odatiy holdir. Fizika nuqtai nazaridan yorug'lik ma'lum bir muhitda doimiy tezlikka ega bo'lgan noyob hodisadir.

Faraz qilaylik, odam 25 km/soat tezlikda yugurib, 26 km/soat tezlikda ketayotgan mashinaga yetib olishga harakat qilyapti. Ma’lum bo‘lishicha, mashina yuguruvchidan 1 km/soat tezroq harakatlanadi. Nur bilan hamma narsa boshqacha. Avtomobil va odamning harakat tezligidan qat'i nazar, nur doimo ularga nisbatan doimiy tezlikda harakat qiladi.

Yorug'lik tezligi ko'p jihatdan nurlar tarqaladigan moddaga bog'liq. Vakuumda u doimiy qiymatga ega, ammo shaffof muhitda u turli ko'rsatkichlarga ega bo'lishi mumkin.

Havoda yoki suvda uning qiymati har doim vakuumga qaraganda kamroq. Masalan, daryolar va okeanlarda yorug'lik tezligi kosmosdagi tezlikning ¾ ga yaqin, havoda esa 1 atmosfera bosimida vakuumdagidan 2% kamroq.


Bu hodisa shaffof fazoda nurlarning yutilishi va ularni zaryadlangan zarrachalar tomonidan qayta emissiyasi bilan izohlanadi. Effekt refraktsiya deb ataladi va teleskoplar, durbinlar va boshqa optik uskunalar ishlab chiqarishda faol qo'llaniladi.

Agar aniq moddalarni ko'rib chiqsak, distillangan suvda yorug'lik tezligi sekundiga 226 ming kilometrni, optik oynada - sekundiga taxminan 196 ming kilometrni tashkil qiladi.

Vakuumda sekundiga yorug'lik tezligi doimiy qiymatga ega 299 792 458 metr, ya'ni 299 ming kilometrdan bir oz ko'proq. Zamonaviy nuqtai nazarga ko'ra, bu eng yuqori darajadir. Boshqacha aytganda, hech bir zarracha, hech bir samoviy jism yorug'lik kosmosda rivojlanadigan tezlikka erisha olmaydi.

Agar biz Supermen paydo bo'ladi va katta tezlikda uchadi deb taxmin qilsak ham, nur baribir undan katta tezlikda qochib ketadi.

Yorug'lik tezligi vakuum fazosida erishish mumkin bo'lgan maksimal tezlik bo'lsa-da, tezroq harakatlanadigan jismlar borligiga ishoniladi.

Masalan, quyosh nurlari, soyalar yoki to'lqinlardagi tebranish fazalari bunga qodir, ammo bitta ogohlantirish bilan - ular super tezlikni rivojlantirsa ham, energiya va ma'lumotlar ularning harakat yo'nalishiga to'g'ri kelmaydigan yo'nalishda uzatiladi.


Shaffof muhitga kelsak, Yerda yorug'likdan tezroq harakatlana oladigan ob'ektlar mavjud. Misol uchun, agar shishadan o'tadigan nur o'z tezligini pasaytirsa, elektronlar harakat tezligida cheklanmaydi, shuning uchun shisha sirtlardan o'tayotganda ular yorug'likdan tezroq harakat qilishlari mumkin.

Ushbu hodisa Vavilov-Cherenkov effekti deb ataladi va ko'pincha yadroviy reaktorlarda yoki okeanlarning tubida kuzatiladi.

Garchi kundalik hayotda yorug'lik tezligi nima ekanligini to'g'ridan-to'g'ri hisoblash uchun hech kim kamdan-kam hollarda bo'lsa-da, bu masalaga qiziqish bolalikda namoyon bo'ladi. Ajablanarlisi shundaki, biz har kuni elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi konstantasi belgisiga duch kelamiz. Yorug'lik tezligi asosiy miqdor bo'lib, shuning uchun butun olam biz bilganimizdek mavjud.

Shubhasiz, har bir kishi bolaligida chaqmoq chaqishini va momaqaldiroqning qarsak chaqishini tomosha qilib, birinchi va ikkinchi hodisa o'rtasidagi kechikishga nima sabab bo'lganini tushunishga harakat qildi. Oddiy aqliy fikrlash tezda mantiqiy xulosaga olib keldi: yorug'lik va tovush tezligi boshqacha. Bu ikkita muhim jismoniy miqdorga birinchi kirish. Keyinchalik, kimdir kerakli bilimlarni oldi va nima bo'layotganini osongina tushuntira oldi. Momaqaldiroqning g'alati xatti-harakatlariga nima sabab bo'ladi? Javob: taxminan 300 ming km/s bo‘lgan yorug‘lik tezligi havodagi tarqalish tezligidan (330 m/s) deyarli million marta yuqori. Shuning uchun, odam birinchi navbatda chaqmoqni ko'radi va bir muncha vaqt o'tgach, momaqaldiroqning shovqinini eshitadi. Masalan, agar epitsentrdan kuzatuvchigacha 1 km bo'lsa, yorug'lik bu masofani 3 mikrosekundda bosib o'tadi, lekin tovush 3 sekundgacha davom etadi. Yorug'lik tezligini va chaqnash va momaqaldiroq o'rtasidagi kechikish vaqtini bilib, siz masofani hisoblashingiz mumkin.

Uni o'lchashga urinishlar uzoq vaqtdan beri qilingan. Endi o'tkazilayotgan tajribalar haqida o'qish juda kulgili, ammo o'sha uzoq vaqtlarda, aniq asboblar paydo bo'lishidan oldin, hamma narsa jiddiyroq edi. Yorug'lik tezligi nima ekanligini aniqlashga urinayotganda, bitta qiziqarli tajriba o'tkazildi. Tez harakatlanuvchi poyezd vagonining bir chekkasida aniq xronometrga ega odam, qarama-qarshi tomonda esa uning jamoadagi yordamchisi chiroq qopqog‘ini ochdi. G'oyaga ko'ra, xronometr yorug'lik fotonlarining tarqalish tezligini aniqlash imkonini berishi kerak edi. Bundan tashqari, chiroq va xronometrning o'rnini o'zgartirish orqali (poezdning harakat yo'nalishini saqlab qolgan holda) yorug'lik tezligi doimiy yoki yo'qligini yoki uni oshirish/kamaytirish mumkinmi (bo'lganiga qarab) aniqlash mumkin edi. nurning yo'nalishi, nazariy jihatdan, poezdning tezligi tajribada o'lchangan tezlikka ta'sir qilishi mumkin). Albatta, tajriba muvaffaqiyatsiz bo'ldi, chunki yorug'lik tezligi va xronometr tomonidan ro'yxatga olish tengsizdir.

Birinchi marta eng aniq o'lchov 1676 yilda Olaf Roemerning kuzatishlari tufayli amalga oshirildi, Ioning haqiqiy ko'rinishi va hisoblangan ma'lumotlar 22 daqiqaga farq qilganini payqadi. Sayyoralar yaqinlashganda, kechikish kamaydi. Masofani bilib, yorug'lik tezligini hisoblash mumkin edi. Bu taxminan 215 ming km/s edi. Keyin, 1926 yilda D. Bredli yulduzlarning ko'rinadigan pozitsiyalaridagi o'zgarishlarni (aberatsiya) o'rganar ekan, bir naqshga e'tibor qaratdi. Yulduzning joylashuvi yil vaqtiga qarab o'zgargan. Shunday qilib, sayyoraning Quyoshga nisbatan pozitsiyasi ta'sir ko'rsatdi. O'xshatish mumkin - yomg'ir tomchilari. Shamolsiz ular vertikal ravishda pastga qarab uchishadi, lekin yugurish bilanoq ularning ko'rinadigan traektoriyasi o'zgaradi. Sayyoraning Quyosh atrofida aylanish tezligini bilib, yorug'lik tezligini hisoblash mumkin edi. U 301 ming km/s ni tashkil etdi.

1849-yilda A.Fizo quyidagi tajribani oʻtkazdi: yorugʻlik manbai bilan oyna oʻrtasida 8 km masofada aylanuvchisi bor edi.Uning aylanish tezligi keyingi boʻshliqda aks ettirilgan yorugʻlik oqimi doimiy qiymatga aylanmaguncha oshirildi. (miltillamaydigan). Hisob-kitoblar 315 ming km/s tezlikni berdi. Uch yildan so'ng L.Fuko aylanuvchi oynadan foydalangan va 298 ming km/s tezlikka erishgan.

Keyingi tajribalar havodagi sinish va hokazolarni hisobga olgan holda tobora aniqroq bo'lib bordi. Hozirgi vaqtda seziy soati va lazer nurlari yordamida olingan ma'lumotlar dolzarb hisoblanadi. Ularga ko'ra, u 299 ming km/s ga teng.

Qanday o'lchash kerakligi, shuningdek, yorug'lik tezligi qanday mavzu olimlarni qadim zamonlardan beri qiziqtirgan. Bu juda qiziqarli mavzu bo'lib, qadimdan ilmiy munozaralar ob'ekti bo'lib kelgan. Bunday tezlik cheklangan, erishib bo'lmaydigan va doimiy ekanligiga ishoniladi. U cheksizlik kabi erishib bo'lmaydigan va doimiydir. Shu bilan birga, u cheklangan. Bu qiziqarli jismoniy va matematik jumboq bo'lib chiqadi. Ushbu muammoni hal qilish uchun bitta variant mavjud. Axir, yorug'lik tezligi hali ham o'lchangan.

Qadim zamonlarda mutafakkirlar bunga ishonishgan yorug'lik tezligi- bu cheksiz miqdor. Ushbu ko'rsatkichning birinchi bahosi 1676 yilda berilgan. Olaf Roemer. Uning hisob-kitoblariga ko'ra, yorug'lik tezligi taxminan 220 ming km / s edi. Bu mutlaqo aniq qiymat emas edi, lekin haqiqatga yaqin edi.

Cheklanganlik va yorug'lik tezligini baholash yarim asrdan keyin tasdiqlandi.

Kelajakda olim Fizeau Nurni aniq masofani bosib o'tish uchun nurning tezligini aniqlash mumkin edi.

U tajriba o'tkazdi (rasmga qarang), uning davomida yorug'lik nuri S manbadan chiqib, 3-oynada aks ettirilgan, tishli disk 2 bilan uzilib, asosdan (8 km) o'tib ketgan. Keyin u 1-oynada aks ettirilgan va diskka qaytarilgan. Yorug'lik tishlar orasidagi bo'shliqqa tushdi va uni okulyar 4 orqali kuzatish mumkin edi. Nurning taglik bo'ylab harakat qilish vaqti diskning aylanish tezligiga qarab aniqlandi. Fizeau tomonidan olingan qiymat: c = 313300 km / s edi.

Har qanday muayyan muhitda nurning tarqalish tezligi vakuumdagi bu tezlikdan kamroq. Bundan tashqari, turli moddalar uchun bu ko'rsatkich turli qiymatlarni oladi. Bir necha yildan keyin Fuko diskni tez aylanadigan oyna bilan almashtirdi. Ushbu olimlarning izdoshlari ularning usullari va tadqiqot loyihalarini qayta-qayta ishlatgan.

Linzalar optik asboblarning asosi hisoblanadi. Bu qanday hisoblanganini bilasizmi? Siz bizning maqolalarimizdan birini o'qib bilib olishingiz mumkin.

Bunday linzalardan tashkil topgan optik ko'rishni qanday o'rnatish haqida ma'lumotni topishingiz mumkin. Bizning materialimizni o'qing va sizda mavzu bo'yicha savollaringiz bo'lmaydi.

Vakuumdagi yorug'lik tezligi qanday?

Yorug'lik tezligining eng aniq o'lchovi soatiga 1 079 252 848,8 kilometr yoki 299 792 458 m/s. Bu raqam faqat vakuumda yaratilgan sharoitlar uchun amal qiladi.

Ammo muammolarni hal qilish uchun odatda indikator ishlatiladi 300 000 000 m/s. Vakuumda Plank birliklarida yorug'lik tezligi 1 ga teng. Shunday qilib, yorug'lik energiyasi Plank vaqtining 1 birligida 1 Plank uzunlik birligini yuradi. Agar tabiiy sharoitda vakuum hosil bo'lsa, u holda rentgen nurlari, ko'rinadigan spektrdagi yorug'lik to'lqinlari va tortishish to'lqinlari shunday tezlikda harakatlanishi mumkin.

Olimlar orasida massali zarralar yorug'lik tezligiga imkon qadar yaqin tezlikni olishi mumkinligi haqida aniq fikr mavjud. Ammo ular ko'rsatkichga erisha olmaydi va undan oshib ketmaydi. Yorug'lik tezligiga yaqin bo'lgan eng yuqori tezlik kosmik nurlarni o'rganish paytida va tezlatgichlarda ma'lum zarrachalarning tezlashishi paytida qayd etilgan.

Har qanday muhitdagi yorug'lik tezligi ushbu muhitning sinishi ko'rsatkichiga bog'liq.

Turli chastotalar uchun bu ko'rsatkich boshqacha bo'lishi mumkin. Miqdorni aniq o'lchash boshqa jismoniy parametrlarni hisoblash uchun muhimdir. Masalan, optik diapazonda, radarda, yorug'lik diapazonida va boshqa joylarda yorug'lik yoki radio signallarining o'tishi paytida masofani aniqlash.

Zamonaviy olimlar yorug'lik tezligini aniqlash uchun turli usullardan foydalanadilar. Ba'zi mutaxassislar astronomik usullardan, shuningdek, eksperimental texnologiyadan foydalangan holda o'lchash usullaridan foydalanadilar. Yaxshilangan Fizeau usuli juda tez-tez ishlatiladi. Bunday holda, tishli g'ildirak yorug'lik nurini zaiflashtiradigan yoki to'xtatadigan yorug'lik modulyatori bilan almashtiriladi. Bu erda qabul qiluvchi fotoelektrik multiplikator yoki fotoseldir. Yorug'lik manbai lazer bo'lishi mumkin, bu o'lchov xatosini kamaytirishga yordam beradi. Yorug'lik tezligini aniqlash Bazadan o'tish vaqtiga ko'ra, u to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita usullar yordamida amalga oshirilishi mumkin, bu ham aniq natijalarga erishishga imkon beradi.

Yorug'lik tezligini hisoblash uchun qanday formulalar qo'llaniladi?

1. Vakuumda yorug'likning tarqalish tezligi mutlaq qiymatdir. Fiziklar uni "c" harfi bilan belgilaydilar. Bu hisobot tizimini tanlashga bog'liq bo'lmagan va umuman vaqt va makonni tavsiflovchi asosiy va doimiy qiymatdir. Olimlar bu tezlikni zarrachalar harakatining maksimal tezligi deb hisoblashadi.

   Yorug'lik tezligi formulasi vakuumda:

   s = 3 * 10^8 = 299792458 m/s

   bu erda c - vakuumdagi yorug'lik tezligining ko'rsatkichi.

2. Olimlar buni isbotladilar havodagi yorug'lik tezligi vakuumdagi yorug'lik tezligiga deyarli to'g'ri keladi. Uni quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:

Maktab kunlarimizdan beri biz Eynshteyn qonunlariga ko'ra yorug'lik tezligi koinotdagi engib bo'lmaydigan maksimal tezlik ekanligini bilamiz. Yorug'lik Quyoshdan Yergacha bo'lgan masofani 8 daqiqada bosib o'tadi, bu taxminan 150 000 000 km. Neptunga yetib borish uchun bor-yo‘g‘i 6 soat vaqt ketadi, biroq kosmik kemalar bunday masofalarni bosib o‘tish uchun o‘nlab yillar kerak bo‘ladi. Ammo tezlik qiymati yorug'lik o'tadigan muhitga qarab sezilarli darajada o'zgarishi mumkinligini hamma ham bilmaydi.

Yorug'lik tezligi formulasi

Yorug'likning vakuumdagi tezligini (c ≈ 3*10 8 m/s) bilgan holda, biz uni boshqa muhitlarda ularning sindirish ko'rsatkichi n ga qarab aniqlashimiz mumkin. Yorug'lik tezligi formulasining o'zi fizikadagi mexanika qonunlariga, aniqrog'i, vaqt va ob'ekt tezligidan foydalangan holda masofani aniqlashga o'xshaydi.

Misol uchun, biz sinishi indeksi 1,5 bo'lgan oynani olamiz. Yorug'lik tezligi v = c \ n formulasidan foydalanib, biz ushbu muhitdagi tezlik taxminan 200 000 km / s ekanligini aniqlaymiz. Agar suv kabi suyuqlikni oladigan bo'lsak, undagi fotonlarning (yorug'lik zarralari) tarqalish tezligi 1,33 sinishi ko'rsatkichi bilan 226 000 km / s ga teng.

Havodagi yorug'lik tezligi formulasi

Havo ham vositadir. Shunday qilib, agar vakuumda fotonlar o'z yo'lida to'siqlarga duch kelmasa, ular muhitda atom zarralarini hayajonlantiradigan vaqtni o'tkazadilar. Atrof-muhit qanchalik zichroq bo'lsa, bu hayajon paydo bo'lishi uchun ko'proq vaqt kerak bo'ladi. Havodagi sindirish ko'rsatkichi (n) 1,000292 ga teng. Va bu 299 792 458 m / s chegarasidan unchalik uzoqlashmaydi.

Amerikalik olimlar yorug'lik tezligini deyarli nolga tushirishga muvaffaq bo'lishdi. 1/299 792 458 sek dan ortiq. yorug'lik tezlikni yengib chiqa olmaydi. Gap shundaki, yorug'lik rentgen nurlari, radio to'lqinlar yoki issiqlik bilan bir xil elektromagnit to'lqindir. Faqatgina farq to'lqin uzunligi va chastota o'rtasidagi farqdir.

Qizig'i shundaki, fotonning massasi yo'q va bu bu zarracha uchun vaqt yo'qligini ko'rsatadi. Oddiy qilib aytganda, bir necha million, hatto milliardlab yillar oldin tug'ilgan foton uchun bir soniya ham vaqt o'tmagan.

Rassomning "yorug'lik tezligi" ga sakrab chiqayotgan kosmik kemasi tasviri. Kredit: NASA/Glenn tadqiqot markazi.

Qadim zamonlardan beri faylasuflar va olimlar yorug'likni tushunishga harakat qilishgan. Uning asosiy xususiyatlarini (ya'ni, zarracha yoki to'lqinmi va hokazo) aniqlashga harakat qilishdan tashqari, ular qanchalik tez harakat qilishini chekli o'lchovlarni ham bajarishga harakat qildilar. 17-asrning oxiridan boshlab olimlar buni aniq va aniqroq qilishmoqda.

Shunday qilib, ular yorug'lik mexanikasini va uning fizika, astronomiya va kosmologiyada qanday muhim rol o'ynashini yaxshiroq tushunishdi. Oddiy qilib aytganda, yorug'lik aql bovar qilmaydigan tezlikda tarqaladi va koinotdagi eng tez harakatlanuvchi ob'ektdir. Uning tezligi doimiy va o'tib bo'lmaydigan to'siq bo'lib, masofa o'lchovi sifatida ishlatiladi. Ammo u qanchalik tez harakat qilmoqda?

Yorug'lik tezligi (s):

Nur 1 079 252 848,8 km/soat (1,07 mlrd) doimiy tezlikda harakat qiladi. Bu 299 792 458 m/s ni tashkil qiladi. Keling, hamma narsani o'z o'rniga qo'yaylik. Agar siz yorug'lik tezligida sayohat qila olsangiz, dunyo bo'ylab soniyada etti yarim marta aylana olasiz. Ayni paytda, o'rtacha 800 km/soat tezlikda uchadigan odamga sayyorani aylanib chiqish uchun 50 soatdan ko'proq vaqt kerak bo'ladi.

Yorug'lik Yer va Quyosh o'rtasidagi masofani ko'rsatadigan rasm. Kredit: LucasVB/Public Domain.

Keling, buni astronomik nuqtai nazardan ko'rib chiqaylik, o'rtacha masofa 384 398,25 km. Shuning uchun yorug'lik bu masofani taxminan bir soniyada bosib o'tadi. Ayni paytda, o'rtacha 149,597,886 km, ya'ni yorug'lik bu sayohatni amalga oshirish uchun atigi 8 daqiqa vaqt oladi.

Nega yorug'lik tezligi astronomik masofalarni aniqlash uchun ishlatiladigan ko'rsatkich ekanligi ajablanarli emas. , kabi yulduz bizdan 4,25 yorug'lik yili uzoqlikda, deganda, biz 1,07 milliard km/soat doimiy tezlikda sayohat qilish uchun u erga taxminan 4 yil 3 oy vaqt ketishini nazarda tutamiz. Ammo biz yorug'lik tezligi uchun juda aniq qiymatga qanday erishdik?

O'qish tarixi:

17-asrgacha olimlar yorug'likning cheklangan tezlikda yoki bir lahzada harakatlanishiga ishonch hosil qilishgan. Qadimgi yunonlar davridan to o‘rta asrlar islom ilohiyotchilari va zamonaviy olimlarigacha bahs-munozaralar bo‘lib kelgan. Ammo daniyalik astronom Ole Roemerning (1644-1710) ishi paydo bo'lgunga qadar, unda birinchi miqdoriy o'lchovlar amalga oshirildi.

1676 yilda Römer Yupiterning eng ichki yo'ldoshi Ioning davrlari Yer Yupiterga yaqinlashganda, u uzoqlashganiga qaraganda qisqaroq ko'rinishini kuzatdi. Bundan u yorug'lik cheklangan tezlikda harakat qiladi va Yer orbitasining diametrini kesib o'tish uchun taxminan 22 daqiqa vaqt ketadi degan xulosaga keldi.

Professor Albert Eynshteyn 1934-yil 28-dekabrda Karnegi Texnologiya Institutida Joziya Uillard Gibbsning 11-maʼruzasida u materiya va energiya turli shakllarda bir xil narsa ekanligi haqidagi nazariyasini tushuntirdi. Kredit: AP fotosurati

Kristian Gyuygens bu taxmindan foydalangan va uni Yer orbitasining diametrini taxmin qilish bilan birlashtirib, 220 000 km/s ga yetgan. Isaak Nyuton, shuningdek, 1706 yilgi "Optika" asarida Roemerning hisob-kitoblari haqida xabar bergan. Yer va Quyosh o‘rtasidagi masofani moslashtirib, u yorug‘lik biridan ikkinchisiga yetti yoki sakkiz minut o‘tishini hisoblab chiqdi. Ikkala holatda ham nisbatan kichik xatolik yuz berdi.

Keyinchalik frantsuz fiziklari Hippolyte Fizeau (1819-1896) va Léon Foucault (1819-1868) tomonidan o'tkazilgan o'lchovlar bu raqamlarni aniqlab, 315 000 km / s ga olib keldi. 19-asrning ikkinchi yarmiga kelib, olimlar yorug'lik va elektromagnetizm o'rtasidagi bog'liqlikdan xabardor bo'lishdi.

Bunga fiziklar elektromagnit va elektrostatik zaryadlarni o'lchash orqali erishdilar. Keyin ular raqamli qiymat yorug'lik tezligiga (Fizeau tomonidan o'lchangan) juda yaqin ekanligini aniqladilar. Nemis fizigi Vilgelm Eduard Veber elektromagnit to‘lqinlarning bo‘sh fazoda tarqalishini ko‘rsatgan o‘z ishiga asoslanib, yorug‘lik elektromagnit to‘lqin ekanligini taklif qildi.

Keyingi katta yutuq 20-asrning boshlarida sodir bo'ldi. Albert Eynshteyn o'zining "Harakatlanuvchi jismlarning elektrodinamikasi to'g'risida" nomli maqolasida doimiy tezlikka ega bo'lgan kuzatuvchi tomonidan o'lchanadigan vakuumdagi yorug'lik tezligi barcha inertial sanoq sistemalarida bir xil ekanligini va uning harakatidan mustaqil ekanligini ta'kidlaydi. manba yoki kuzatuvchi.

Bir stakan suv orqali porlayotgan lazer nuri havodan stakanga suvga va yana havoga o'tganda qancha o'zgarishlarga duchor bo'lishini ko'rsatadi. Kredit: Bob King.

Ushbu bayonot va Galileyning nisbiylik printsipidan asos qilib, Eynshteyn maxsus nisbiylik nazariyasini yaratdi, bunda vakuumdagi yorug'lik tezligi (c) asosiy konstanta hisoblanadi. Bundan oldin olimlar o'rtasidagi kelishuv bo'sh joy "yorqin efir" bilan to'ldirilganligi, uning tarqalishi uchun javobgar bo'lgan, ya'ni. harakatlanuvchi muhit orqali harakatlanadigan yorug'lik muhitning dumida harakat qiladi.

Bu, o'z navbatida, yorug'likning o'lchanadigan tezligi uning muhit orqali tezligining oddiy yig'indisiga va shu muhit tezligiga teng bo'lishini anglatadi. Biroq, Eynshteyn nazariyasi statsionar efir tushunchasini foydasiz qilib qo'ydi va fazo va vaqt tushunchasini o'zgartirdi.

U nafaqat yorug'lik tezligi barcha inersial tizimlarda bir xil bo'ladi degan fikrni ilgari surdi, balki narsalar yorug'lik tezligiga yaqin harakat qilganda katta o'zgarishlar sodir bo'lishini ham taklif qildi. Bularga harakatlanuvchi jismning sekinlashayotgandek ko'rinadigan fazo-vaqt doirasi va o'lchov kuzatuvchi nuqtai nazaridan bo'lganda harakat yo'nalishi (ya'ni, yorug'lik tezligiga yaqinlashganda vaqt sekinlashishi relativistik vaqt kengayishi) kiradi. .

Uning kuzatishlari, shuningdek, Maksvellning elektr va magnitlanish tenglamalari mexanika qonunlari bilan mos keladi, boshqa olimlarning bir-biriga bog'liq bo'lmagan dalillaridan qochib, matematik hisoblarni soddalashtiradi va yorug'lik tezligini bevosita kuzatish bilan mos keladi.

Modda va energiya qanchalik o'xshash?

20-asrning ikkinchi yarmida lazer interferometrlari va rezonans bo'shliqlari yordamida tobora aniqroq o'lchovlar yorug'lik tezligini baholashni yanada aniqladi. 1972 yilga kelib Kolorado shtatining Boulder shahridagi AQSh Milliy standartlar byurosi guruhi lazer interferometriyasidan foydalanib, hozirda qabul qilingan 299 792 458 m/s qiymatga erishdi.

Zamonaviy astrofizikadagi roli:

Eynshteynning vakuumdagi yorug'lik tezligi manbaning harakatiga va kuzatuvchining inertial sanoq tizimiga bog'liq emasligi haqidagi nazariyasi o'shandan beri ko'plab tajribalar bilan tasdiqlangan. Shuningdek, u barcha massasiz zarralar va to'lqinlar (jumladan, yorug'lik) vakuumda harakat qilish tezligining yuqori chegarasini belgilaydi.

Buning natijalaridan biri shundaki, kosmologiyalar endi fazo va vaqtni kosmik vaqt deb nomlanuvchi yagona tuzilma sifatida ko'rishadi, bunda yorug'lik tezligi ikkalasining qiymatini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin (ya'ni yorug'lik yillari, yorug'lik daqiqalari va yorug'lik soniyalari). Yorug'lik tezligini o'lchash ham Olam kengayishining tezlashishini aniqlashda muhim omil bo'lishi mumkin.

1920-yillarning boshlarida, Lemaitr va Xabblning kuzatishlari bilan olimlar va astronomlar olamning kelib chiqish nuqtasidan kengayib borayotganini bilishdi. Xabbl shuningdek, galaktika qanchalik uzoqda bo'lsa, u shunchalik tez harakat qilishini payqadi. Endi Xabbl doimiysi deb ataladigan narsa koinotning kengayish tezligi bo'lib, u megaparsek uchun 68 km/s ga teng.

Koinot qanchalik tez kengaymoqda?

Nazariya sifatida taqdim etilgan bu hodisa, ba'zi galaktikalar haqiqatda yorug'lik tezligidan tezroq harakatlanishi mumkinligini anglatadi, bu bizning koinotimizda kuzatayotgan narsalarimizga cheklov qo'yishi mumkin. Aslini olganda, yorug'lik tezligidan tezroq harakatlanadigan galaktikalar endi bizga ko'rinmaydigan "kosmologik hodisalar ufqini" kesib o'tadi.

Bundan tashqari, 1990-yillarga kelib, uzoq galaktikalarning qizil siljishi o'lchovlari koinotning kengayishi so'nggi bir necha milliard yil ichida tezlashayotganini ko'rsatdi. Bu "qorong'u energiya" nazariyasiga olib keldi, bu erda ko'rinmas kuch kosmosning kengayishiga unda harakatlanadigan jismlar emas, balki (yorug'lik tezligiga cheklov qo'ymasdan yoki nisbiylikni buzmasdan) o'zi harakat qiladi.

Maxsus va umumiy nisbiylik bilan bir qatorda, vakuumdagi yorug'lik tezligining zamonaviy qiymati kosmologiya, kvant mexanikasi va zarralar fizikasining standart modelidan paydo bo'ldi. Massasiz zarralar harakatlanishi mumkin bo'lgan yuqori chegaraga kelganda u doimiy bo'lib qoladi va massali zarralar uchun erishib bo'lmaydigan to'siq bo'lib qoladi.

Biz, ehtimol, qachondir yorug'lik tezligidan oshib ketish yo'lini topamiz. Bu qanday sodir bo'lishi haqida amaliy g'oyalarimiz yo'q bo'lsa-da, texnologiyadagi "aqlli pullar" bizga fazoviy vaqt qonunlarini aylanib o'tishga imkon beradi, yoki burish pufakchalari (aka. Alcubierre warp drive) yoki u orqali tunnel o'tkazish (aka. qurt teshiklari).

Chuvalchang teshiklari nima?

Ungacha biz ko'rayotgan koinotdan mamnun bo'lishimiz va an'anaviy usullar yordamida erishish mumkin bo'lgan qismni o'rganishimiz kerak bo'ladi.

Siz o'qigan maqolaning nomi "Yorug'lik tezligi qanday?".