Comments 27
"в настоящее время скорость света определена абсолютно точно и составляет ровно 299 792 458 м/с " звучит двусмысленно. Слово "определена" хочется интерпретировать как "измерена", но измерение не может быть абсолютно точным. "Определена" здесь имеет другой смысл: признана, установлена соглашением. Поэтому точнее будет сказать "Скорость света принята равной точно 299 792 458 м/с".
Хоть кто-нибудь сумел измерить скорость света без отражателя?
Ну вообще, можно. Для этого надо, находясь точно посередине между излучателем и приёмником, дать сигнал старта. Сигнал одновременно придёт к излучателю(который включит светодиод) и приёмнику, который начнёт отсчёт времени от старта до приёма света от светодиода. Ну и т.д.
Скорее всего так уже делали.
А с одновременностью как раз проблема. Для того, чтобы быть уверенным в одновременности, нужно сперва синхронизировать часы, а потом разнести их на некоторое расстояние, и.е. привести в движение относительно друг друга, что внесёт поправки в ход часов, которые будут зависеть от скорости света, которую мы и пытаемся измерить. Так что по факту всегда измеряли среднюю скорость туда-обратно и мы не можем быть уверенными, что в обе стороны она одинакова.
по факту всегда измеряли среднюю скорость туда-обратно и мы не можем быть уверенными, что в обе стороны она одинакова.
В статье не упомянуты опыты Майкельсона-Морли, в которых пытались сделать именно это: измерением скорости света в разных направлениях найти скорость Земли относительно эфира. В результате было установлено, что никакого эфира нет, скорость света одинакова во всех направлениях.
В классическом опыте ММ тоже стоит отражатель. Сравнивается скорость света в продольном и поперечном направлении. Но если в продольном направлении есть анизотропия, то отражатель её скрывает.
Если в продольном направлении есть анизотропия, а в поперечном её нет, то мы увидим разницу: время в пути туда-назад при анизотропии будет больше, чем время в пути туда-назад без анизотропии.
Радикальный пример для простоты расчётов: пусть анизотропия равна 30 000 км/с (0,1 скорости света), то есть в одну сторону скорость равна 330 000 км/с, а в другую - 270 000 км/с. Тогда при измерении на базе, допустим, 30 км мы получим не 0,0001 + 0,0001 = 0,0002 секунды, а 0,000111111111 + 0,00009090909 = 0,000202020201 секунды. Чем меньше анизотропия, тем меньше будет отклонение от результата для поперечного измерения, но полностью оно не исчезнет.
Не понял, откуда берется разница, если время туда-обратно (round trip) в точности равно 2 х расстояние / скорость света.
Оттуда, что как только у вас скорость в разные стороны получается разная, время "туда" уменьшается медленнее, чем увеличивается время "обратно".
Давайте на более бытовом примере. Вот вы плывете по озеру со скоростью 6 км/ч, сначала в одну сторону 6 км, потом в другую 6 км. Итого 12 км, или 2 часа. А теперь вы делаете то же самое на реке, которая течет со скоростью 2 км/ч. Тогда по течению ваша скорость 8 км/ч, а против течения 4 км/ч. Сначала вы плывете по течению, и 6 км проплываете за 6/8 = 0,75 часа. А потом плывете против течения, и 6 км проплываете уже за 6/4 = 1,5 часа. Итого вы потратили 2,25 часа вместо двух.
Мы — сторонний наблюдатель, который пытается вычислить скорость пловца по озеру/реке. По техническим причинам вы можем только засечь время между отплытием и приплытием. Засекли — получили 2 часа. Может быть, скорость течения 0 км/ч (озеро) и скорость пловца 6 км/ч. А может быть, скорость течения 1.25 км/ч (река) и скорость пловца 6.25 км/ч
Тогда мы заставим пловца поплыть в перпендикулярном (относительно первого заплыва) направлении и посмотрим на результат. На озере результат будет одинаковый при плавании в любом направлении, на реке - разный.
Да, вы правы. Спасибо.
Что будем делать, если предположить, что в одну сторону скорость света равна 250 000 км/с, а в другую 375 000 км/с?
это искусственный частный случай. Вы руками ввели коэффициент анизотропии , который позволяет её выявить. Более общее предположение , которое следует из результатов экспериментов: расстояние туда-обратно свет проделывает со средней скоростью равной 299792458 м/с. А какой коэффициент в разных направлениях уже и не столь важно, может в одном направлении распространяется вообще мгновенно, а обратно движется с половиной скорости света.
А какой коэффициент в разных направлениях уже и не столь важно
Важно. Именно поэтому Майкельсон с Морли и крутили свою установку. И пришли к выводу, что при любой ориентации установки время прохождения света "туда-обратно" не меняется. Что вдоль некоей оси, что поперек, что по диагонали.
И как-то до сих пор никому не удалось построить такую модель, в которой скорость света разная в разных направлениях, но при этом "туда-назад" она неизменна в любом направлении.
По моей версии, если поразмышлять, скорость одинакова - см. статью 1.3 https://habr.com/ru/articles/1035566/
Так речь не про теоретическую модель , а про экспериментальную проверку. В теории скорость света должна быть одинакова во всех направлениях (здесь пока опускаем эффекты ото), в частности потому, что законы физики симметричны относительно поворота в пространстве. И никто всерьез в этом не сомневается. Но без проверки этого на практике, нельзя это утверждение считать установленным фактом. А вот именно в данном случае нельзя исключить такую трактовку проводимых экспериментов, о которой я говорил выше: свет распространяется так, чтобы его средняя скорость в направлении туда-обратно была равна постоянной величине. И это кстати так и есть: вариант с одинаковой скоростью во всех направлениях - частный случай этого принципа.
без проверки этого на практике, нельзя это утверждение считать установленным фактом
Если постараться, то в физике можно найти очень много того, что нельзя считать "установленным фактом". Например, с тем же светом. Может, его скорость не постоянна, а переменна, но меняется так, чтобы при любых измерениях казаться постоянной? А может, и распространяется он не по прямой, а по кривой типа синусоиды, но так, чтобы всегда попадать в цель? И ещё тысячу "а может ..." можно придумать, если захотеть.
Только смысла в этом никакого нет. Модель "свет распространяется прямолинейно (гравитационное линзирование пока не берем), со скоростью сколько-то там километров в секунду, независимо от направления" полностью описывает наблюдаемую реальность. Если мы хотим описать реальность другой моделью - мы должны построить эту модель, причём она должна описывать как минимум все наблюдаемые явления, которые объясняет старая модель, а желательно - ещё и те, которые уже наблюдаются, но старой моделью ещё не объясняются. А потом провести или хотя бы предложить эксперимент или наблюдение, в котором бы было показано, что старая модель предсказывает А, новая модель предсказывает Б, мы видим Б - значит, старая модель неверна, а новая верна.
И вот только после всего этого появится смысл сколь-нибудь серьезно говорить о том, что может быть скорость света зависит от направления. Собственно, именно это и делали Майкельсон-Морли. Они построили модель, в которой Земля плывёт в эфире, поэтому скорость света будет разная в разном направлении, а величина этой разницы и будет скоростью Земли. Проверили - модель с треском провалилась. Если кому-то удастся построить модель, в которой анизотропия такова, что скорость туда-назад всегда постоянна, и поставить эксперимент, который покажет скорость туда не равной скорости назад, но туда-назад всегда одинакова - честь ему и хвала, и Нобелевская премия заодно.
Вы утрируете. Я не говорю о экспериментальной проверке любого предположения. Я говорю как раз о проверке существующей модели, которая, как вы и сказали, предполагает, что скорость света постоянна и не зависит от направления в пространстве. И прямой способ измерить это: пустить свет из точки А в точку Б, замерить время в пути,потом пустить свет из точки Б в точку А и снова замерить время, а потом сравнить полученные результаты. Но такой эксперимент мы провести не в состоянии, а те что можем не дают сделать однозначный вывод .
Т.е. ещё раз :мы не пытаемся проверить предположение, что скорость света зависит от направления или любое другое спекулятивное предположение. Мы пытаемся проверить утверждение, следующее из теоритической модели, что скорость света не зависит от направления. И такой эксперимент нужно поставить так, чтобы не допускать неоднозначности.
Я бы поставил ешё один вопрос по теме измерения скорости э/м волн (=света):
Зависит ли скорость света от длины базы, на которой её измеряют ?
Может ли получиться так, то на малых масштабах типа атомного скорость света одна, больше,а на больших масштабах она падает до опрелеленного уровня (стандартного)?
Точнее говоря, скорость света на атомных масштабах не мерили и , соответственно, зависимости скорости света от длины базы,на которой её измеряют ,просто не измеряли.
А если такая,зависимость есть, то СТО и электродинамика на соответствующих (атомных) масштабах не верна - и требуется их соответствующая модернизация.
Что ,кстати и привело к возникновению квантовой теории.
Часть 1. Измерения скорости электромагнитного излучения