Чаму роўная хуткасць святла

Хоць у штодзённым жыцці рэдка каму даводзіцца непасрэдна разлічваць, чаму роўная хуткасць святла, цікавасць да дадзенага пытання выяўляецца яшчэ ў дзяцінстве. Дзіўна, але ўсе мы штодня сутыкаемся з прыкметай канстанты хуткасці распаўсюджвання электрамагнітных хваль. Хуткасць святла - гэта фундаментальная велічыня, дзякуючы якой уся сусвет існуе менавіта ў тым выглядзе, які мы яе ведаем.

Напэўна, кожны, назіраючы ў дзяцінстве за выбліскам маланкі і наступным за ёй грукатам грому, спрабаваў зразумець, чым выкліканая затрымка паміж першым і другім з'явай. Нескладаныя мысленне развагі хутка прыводзілі да заканамернага высновы: хуткасць святла і гуку розная. Гэта першае знаёмства з двума важнымі фізічнымі велічынямі. Пасля нехта атрымліваў неабходныя веды і мог лёгка растлумачыць тое, што адбываецца. Што ж з'яўляецца прычынай дзіўных паводзін грому? Адказ заключаецца ў тым, што хуткасць святла, складнік каля 300 тыс. Км / с, амаль у мільён разоў перавышае хуткасць распаўсюджвання гукавых ваганняў у паветры (330 м / с). Таму чалавек спачатку бачыць выбліск святла ад электрычнай дугі маланкі і толькі праз час чуе грукат грому. Напрыклад, калі ад эпіцэнтра да назіральніка 1 км, то святло пераадолее гэтую адлегласць за 3 мікрасекунды, а вось гуку спатрэбіцца цэлых 3 с. Ведаючы хуткасць святла і час затрымкі паміж выбліскам і громам, можна вылічыць адлегласць.

Спробы вымераць яе прадпрымаліся даўно. Цяпер даволі пацешна чытаць пра эксперыментах, аднак, у тыя далёкія часы, да з'яўлення дакладных прыбораў, усё было больш чым сур'ёзна. Пры спробах даведацца, якая хуткасць святла, быў праведзены адзін цікавы вопыт. З аднаго канца вагона хутка перамяшчаецца цягніка знаходзіўся чалавек з дакладным хранометрам, а з процілеглага боку яго памочнік па камандзе адкрываў засланку лямпы. Паводле задумкі, хранометр павінен быў дазволіць вызначыць хуткасць распаўсюджвання фатонаў святла. Прычым дзякуючы змене пазіцый лямпы і хранометра (пры захоўваецца напрамку руху цягніка), атрымалася б даведацца, сталая Ці хуткасць святла, або яе можна павялічыць / паменшыць (у залежнасці ад кірунку прамяня, тэарэтычна, шпаркасць руху цягніка магла б уплываць на вымяраную ў эксперыменце хуткасць ). Вядома, нічога не атрымалася, так як хуткасць святла і рэгістрацыя хранометрам несупастаўная.

Упершыню максімальна дакладнае вымярэнне было выканана ў 1676 годзе, дзякуючы назіраннях за спадарожнікам Юпітэра. Олаф Рэмер звярнуў увагу, што рэальнае з'яўленне Іо і разліковыя дадзеныя адрозніваліся на 22 хвіліны. Калі планеты збліжаліся, затрымка памяншалася. Ведаючы адлегласць, удалося вылічыць хуткасць святла. Яна склала каля 215 тыс. Км / с. Затым, у 1926 годзе, Д. Брэдлі, вывучаючы змена бачных палажэнняў зорак (аберацый), звярнуў увагу на заканамернасць. Кропка размяшчэння зоркі змянялася ў залежнасці ад пары года. Такім чынам, уплыў аказвала становішча планеты адносна Сонца. Можна прывесці аналогію - кроплі дажджу. Без ветру яны ляцяць вертыкальна ўніз, але варта пабегчы - і іх бачная траекторыя змяняецца. Ведаючы хуткасць кручэння планеты вакол Сонца, удалося вылічыць хуткасць святла. Яна склала 301 тыс. Км / с.

У 1849 году А. Физо правёў наступны досвед: паміж крыніцай святла і люстэркам, выдаленым на 8 км, знаходзілася якое верціцца зубчастае кола. Хуткасць яго кручэння павялічвалі да таго часу, пакуль у наступным зазоры паток адлюстраванага святла не ператвараўся ў пастаянны (немерцающий). Разлікі далі 315 тыс. Км / с. Праз тры гады Л. Фуко замяніў кола верціцца люстэркам і атрымаў 298 тыс. Км / с.

Далейшыя эксперыменты станавіліся ўсё дакладней, улічваючы пераламленне ў паветры і інш. У цяперашні час актуальнымі лічацца дадзеныя, атрыманыя з дапамогай цэзіевай гадзін і лазернага прамяня. Згодна з імі, хуткасць святла ў вакууме роўная 299 тыс. Км / с.