Լույսի արագությունը. դարավոր հակասության պարզ լուծում

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Հոդված ժամանակակից ֆիզիկայի զարմանալի պարադոքսի մասին. ավելի քան հարյուր տարի շարունակվում է լույսի արագության կայունության մասին թեզի կողմնակիցների և հակառակորդների առճակատումը: Վեճի թեժ պահին կողմերը բաց են թողել մեկ «մանրուք».

Այս վեճի պատմությունը շատ առումներով հետաքրքիր է։ Ալբերտ Էյնշտեյնը, ով հիմնավորել է լույսի արագության հաստատունության պոստուլատը, և Վալտեր Ռիցը, ով հերքում է այս պոստուլատը իր «բալիստիկ» տեսության մեջ, միասին սովորել են Ցյուրիխի պոլիտեխնիկում։ Հարցի էությունն ամփոփելու համար Էյնշտեյնը պնդում էր, որ լույսի արագությունը կախված չէ աղբյուրի շարժման արագությունից, իսկ Ritz-ը, որ այդ արագությունները ամփոփված են, ինչը նշանակում է, որ լույսի արագությունը վակուումում կարող է փոխվել: Էյնշտեյնի տեսակետը, թվում էր, վերջապես հաղթեց, բայց աստիճանաբար կուտակեց տիեզերական դիտարկումների և տիեզերական ռադարների տվյալները, որոնք SRT-ի հիմնական պոստուլատը վճռականորեն հերքեց, և Վալտեր Ռիցի տեսակետի կողմնակիցների ճամբարը թափ է հավաքում:

Եթե կան շատ համոզիչ ապացույցներ երկու հակադիր կողմերից, ապա կասկած է առաջանում, որ կա որոշակի մեթոդաբանական սխալ։ Ինձ հետաքրքրեց այս պարադոքսալ իրավիճակը և նկատեցի մի պարզ օրինաչափություն. Բայց նախքան հարցի էությանը անդրադառնալը, եկեք սահմանենք երկու պարզ հասկացություն: Նախ, մենք կարող ենք դիտել լույսը անմիջապես ճառագայթման ԱՂԲՅՈՒՐԻՑ, օրինակ, երբ մենք նայում ենք լամպի շիկացած պարույրին: Երկրորդ. մենք կարող ենք տեսնել լուսավոր հոսքը, որը փոխել է իր ուղղությունը աղբյուրից դեպի ընդունիչ ճանապարհին: Հայտնի են անդրադարձման, բեկման, ցրման երեւույթները; Այս երևույթներում տարածված՝ ֆոտոնները հանդիպում են որոշակի խոչընդոտի և փոխում իրենց ուղղությունը։ Այս խոչընդոտները պայմանականորեն միավորենք ընդհանուր հայեցակարգով՝ REFLECTOR։

Կա սկզբունքային տարբերություն ճառագայթման ուղիղ ԱՂԲՅՈՒՐԻ և ԱՆԴՐԱՑՈՒՑԻՉԻ միջև: Առաջինը ստեղծում է ալիքի երկու սիմետրիկ և հակադիր փուլ, իսկ երկրորդը ասիմետրիկորեն ազդում է արդեն գոյություն ունեցող ալիքի վրա։

Այսպիսով, Լույսի արագության հաստատունությունն ապացուցող ԲՈԼՈՐ փորձարարական տվյալները հիմնված են ուղիղ ճառագայթման ԱՂԲՅՈՒՐՆԵՐԻ շարժման վրա։ Լույսի արագության անկայունությունն ապացուցող ԲՈԼՈՐ Դիտողական տվյալները հիմնված են ԱՆԴՐԱՑՈՒՑԻՉՆԵՐԻ շարժման վրա։

Սա նշանակում է, որ եթե ԱՂԲՅՈՒՐՆ ինքն է շարժվում, ապա նրա ճառագայթման արագությունը կախված չէ վերջինիս շարժումից և վակուումում միշտ համապատասխանում է հաստատունի, բայց եթե REFLECTOR-ը շարժվում է, նրա արագությունը ավելանում է արտացոլված ալիքի արագությանը։.

Այս իրավիճակի որոշ անալոգիա կարելի է տեսնել հետևյալ օրինակում: Թենիսի թնդանոթով մարզվող թենիսիստը, ցատկելով գնդակը, կարող է կա՛մ կանգնեցնել այն, կա՛մ, ընդհակառակը, է՛լ ավելի մեծացնել արագությունը։ Միևնույն ժամանակ, հրացանի սնուցման արագությունը մնում է անփոփոխ:

Որպեսզի անհիմն չլինեմ, հակիրճ մեջբերեմ երկու պատերազմող կողմերի փաստարկները. Եթե դրանք բոլորը մանրամասն դիտարկենք, ապա հոդվածը չափազանց երկար կստացվի, բայց դա անհրաժեշտ չէ։ Այս խնդիրը շատ լայն և բազմակողմանիորեն ներկայացված է Սերգեյ Սեմիկովի «ՌԻՑԻ ԲԱԼԻՍՏԱԿԱՆ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ (APC)» կայքում։

Ստորև ներկայացված նյութերը վերցված են այս կայքից։

ՍՏՕ ԱՋԱԿՑՈՂՆԵՐԻ ՓՈՐՁԱՐԿՄԱՆ ՏՎՅԱԼՆԵՐ

Մայորանայի փորձը ներառում էր Մայքելսոնի ինտերֆերոմետրի միջակայքի եզրերի տեղաշարժը ոչ հավասարակշռված թևերով, երբ լույսի անշարժ աղբյուրը փոխարինում էր շարժվողով. ճառագայթման ԱՂԲՅՈՒՐԸ ուղղակիորեն շարժվում էր, մինչդեռ ԱՆԴՐԱՑՈՒՑԻՉՆԵՐԸ անշարժ էին:

Բոնչ-Բրյուևիչի փորձարկումներում լույսի աղբյուրները արեգակնային սկավառակի հակառակ եզրերն էին, որոնց արագության տարբերությունը Արեգակի պտույտի պատճառով կազմում է մոտ 3,5 կմ/վ։ Չափված ժամանակների միջև տարբերությունը վերցրել է և՛ դրական, և՛ բացասական արժեքներ և մի քանի անգամ ավելի բարձր է եղել վերը նշված արժեքից, ինչը պայմանավորված է մթնոլորտի տատանումներով, հայելիների ցնցումներով և այլն: 1727 չափումների վիճակագրական մշակումը տվել է միջին տարբերություն (1, 4 ± 3, 5) · 10–12 վրկ, որը փորձարարական սխալի շրջանակներում հաստատում է լույսի արագության անկախությունն աղբյուրի արագությունից։ Արեգակի վերին շերտերում լույսը ցրվում է բարձր էներգիաների լիցքավորված մասնիկներով, որոնց արագությունը համեմատելի չէ աստղի պտտման արագության հետ. այս փորձը պարզապես «խեղդվեց» վիճակագրական սխալի մեջ։

Բաբքոկի և Բերգմանի փորձը՝ և՛ ռեֆլեկտորները, և՛ աղբյուրը մնացին անշարժ, իսկ բարակ ապակե պատուհանները գործնականում ոչ մի ազդեցություն չունեին լույսի ալիքի վրա:

Նիլսոնի փորձը` չափելով γ-քվանտների թռիչքի ժամանակը, որոնք արտանետվում են գրգռված շարժական և անշարժ միջուկներից, ուղղակիորեն տեղափոխեց բուժման ԱՂԲՅՈՒՐԸ:

Սադի փորձը` γ-քվանտների արտադրությունը թռչող էլեկտրոնի հետ պոզիտրոնի ոչնչացման միջոցով, շարժվեց անմիջապես ճառագայթման ԱՂԲՅՈՒՐԻ միջոցով:

Leway-ի և Weil-ի փորձը՝ էլեկտրոններ, որոնք արձակում են bremsstrahlung, ուներ լույսի արագության հետ համեմատելի արագություն. ճառագայթման ԱՂԲՅՈՒՐԸ ուղղակիորեն շարժվեց:

STO-ի հակառակորդների դիտորդական տվյալներ

Նախ նշեմ, որ տիեզերական օբյեկտները դիտարկելով՝ մենք գործնականում զրկված ենք լույս տեսնելու ուղիղ ճառագայթման ԱՂԲՅՈՒՐՆԵՐԻՑ։ Մինչ մեզ հասնելը, յուրաքանչյուր ֆոտոն անցել է լիցքավորված մասնիկների միջոցով ցրվելու երկար գործընթաց: Այսպիսով, մեր աստղի փորոտիքներում ծնված մի ֆոտոն, որպեսզի դուրս գա իր սահմաններից և թռչի դեպի «ազատություն», անհրաժեշտ է մոտ մեկ միլիոն տարի։ Այդ իսկ պատճառով Բոնչ-Բրուևիչի վերոհիշյալ փորձը դժվար թե կարելի է ճիշտ անվանել։

Հայտնի է, որ տեղակայման մեթոդը բաղկացած է զոնդավորման ազդանշանի արձակումից և թիրախից արտացոլված ստանալուց։ SRT-ի դեմ անոմալիաները բազմիցս գրանցվել են Վեներայի տիեզերական ռադարի և Լուսնի լազերային հեռահարության ժամանակ:

Աստղագետները բոլոր տեսություններին հակառակ դիտում են էկզոտիկ գալակտիկաներ՝ ծուռ եզրերով, որոնք իրականում գոյություն չունեն։

Քանի որ լույսը թռչում է տարբեր արագություններով՝ ետ մնալով որոշ տարածքներից և ավելի շուտ է ժամանում մյուսներից, աստղը կամ գալակտիկան իր թռիչքի ճանապարհով մշուշոտ է թվում: Նմանատիպ դեպք՝ լույսը միաժամանակ գալիս է ուղեծրի տարբեր պահերից և կետերից, և միևնույն ժամանակ, տեսանելի են գալակտիկայի «ուրվականները», կարծես լուսանկարը նորից բացահայտված լինի։

Բարձր լուծաչափով աստղադիտակ-ինտերֆերոմետրերը բացահայտում են աստղերի անոմալ երկարացում, որը չի կարելի բացատրել նույնիսկ մեծ կենտրոնախույս ուժով։ Նման աստղը, ըստ աստղագետների հաշվարկների, անկայուն է և պետք է անմիջապես պայթի։

Հայտնաբերվել են իրենց աստղին մոտ էկզոմոլորակների շատ հակասական երկարաձգված ուղեծրեր (մոլորակ HD 80606b): Սակայն երկարաձգված էլիպսը դեռ ամենը չէ. շատ էկզոմոլորակների համար ճառագայթային արագության գրաֆիկը ճշգրիտ չի համապատասխանում էլիպսաձև ուղեծրին: Աստղագետ Է. Ֆրեյնդլիխը դա կանխատեսել է Ռիցի տեսությունից դեռ 1913 թվականին։

Այնպիսի մոլորակների համար, ինչպիսիք են WASP-18b, WASP-33b, HAT-P-23b, HAT-P-33b, HAT-P-36b, որոնք այնքան մոտ են իրենց աստղերին, որ նրանց ուղեծրերը պետք է կատարյալ կլոր լինեն, պարզվեց. ձգված դեպի Երկիր… Աստղագետները հասկացել են, որ Դոպլերի արագության գծապատկերները, որոնք օգտագործվում են ուղեծրերը հաշվարկելու համար, խեղաթյուրված են ինչ-որ ազդեցությունից, օրինակ՝ մակընթացային: Մեկ դար առաջ այս և այլ աղավաղումները կանխատեսվել էին Ռիցի բալիստիկ տեսության մեջ՝ հաշվի առնելով աստղերի արագության ազդեցությունը լույսի արագության վրա։

Ինչպես տեսնում եք, ոմանք տեղափոխում են միայն ԱՂԲՅՈՒՐՆԵՐ, իսկ մյուսները՝ միայն ԱՆԴՐԱՑՈՒՑԻՉՆԵՐ: Բայց Ռիցի կողմնակիցները վերջապես կարողացան ապացուցել իրենց, թեև թերի, իրավացիությունը՝ անցկացնելով մի պարզ փորձ, որում լոգարիթմական պարույրի տեսքով կորացած պտտվող հայելին կարող էր օգտագործվել որպես շարժվող ռեֆլեկտոր:

Կարևոր խոչընդոտներից մեկը, որը խանգարում է գիտական հանրությանը ճանաչել «բալիստիկ» տեսությունը, իմ կարծիքով, SRT-ն հերքող ֆոտոնների անոմալ բեկման ինդեքսն է, որը, ինչպես գիտեք, ուղղակիորեն կապված է օպտիկականորեն խիտ միջավայրում լույսի արագության հետ։, այս դեպքում ապակու մեջ։Սովորական աստղադիտակում մենք կկարողանանք տեսնել լույսը, որի արագությունը միայն մի փոքր է տարբերվում հաստատունից, իսկ մնացած ճառագայթները պարզապես չեն ընկնի տեսադաշտ: Ավելի արագ կամ դանդաղ, հետևաբար, ձեզ հարկավոր են հատուկ աստղադիտակներ՝ «հեռատեսների համար» և «հեռատեսների համար»:

Իտալացի գիտնական Ռուջիերո Սանտիլլին գիտական հետազոտություններում «կարճատեսություն» չի ցույց տվել և գոգավոր ոսպնյակներով աստղադիտակ է պատրաստել, որում, ըստ օպտիկայի օրենքների, սկզբունքորեն անհնար է որոշակի բան տեսնել։ Եվ այնուամենայնիվ, նա կարողացավ հայտնաբերել տարօրինակ շարժվող առարկաներ, որոնք անտեսանելի էին սովորական Գալիլեոյի աստղադիտակների միջոցով ուռուցիկ ոսպնյակներով:

Ամենահետաքրքիրն այն է, որ Սանտիլիի կողմից արված նկարները նմանություններ ունեն սովորական աստղադիտակով արված գալակտիկաների որոշ լուսանկարների հետ: Այս նկարները պարունակում են «ուրվականներ», այսինքն՝ համընկնում են նույն օբյեկտի պատկերների տարբեր կետերում։ Լույսի արագության տարբերության պատճառով մենք կարող ենք միաժամանակ դիտարկել նույն առարկան տարբեր դիրքերում։ Նման «ուրվականների» շղթա է հիշեցնում նաև Ռուջիերո Սանտիլիի արած կերպարը։

Անոմալ լույսի բեկման անկյան տակ նույնիսկ հեշտ է հաշվարկել այս առեղծվածային օբյեկտների արագությունը: Ռադիոաստղագիտության մեջ, ցավոք, ավելի դժվար կլինի առանձնացնել գերլուսավոր ազդանշանները։ Ընդհանուր առմամբ, հույս կա, որ տեսանելի ապագայում նույնիսկ նոր ուղղություն կհայտնվի դիտողական աստղագիտության մեջ։

Բայց ինչ վերաբերում է սպասարկման կայանին: Հանձնե՞լ աղբին: Ոչ, բայց տեսաբանները պետք է հասկանան, որ այս տեսության շրջանակը շատ ավելի նեղ է, քան նրանք պատկերացնում էին. շատ ասպեկտներ պետք է վերանայվեն և շատ բաներից հրաժարվել: Չնայած տեսանելի ապագայում?