Скорость света в вакууме – все о космосе

Как ученые из NASA собираются превысить скорость света в космосе

Со школьной скамьи нас учили — превысить скорость света невозможно, и поэтому перемещение человека в космическом пространстве является большой неразрешимой проблемой (как долететь до ближайшей солнечной системы, если свет сможет преодолеть это расстояние только за несколько тысяч лет?). Возможно, американские ученые нашли способ летать на сверхскоростях, не только не обманув, но и следуя фундаментальным законам Альберта Эйнштейна. Во всяком случае так утверждает автор проекта двигателя деформации пространства Гарольд Уайт.

Мы в редакции сочли новость совершенно фантастической, поэтому сегодня, в преддверии Дня космонавтики, публикуем репортаж Константина Какаеса для журнала Popular Science о феноменальном проекте NASA, в случае успеха которого человек сможет отправиться за пределы Солнечной системы.

В сентябре 2012 года несколько сотен ученых, инженеров и космических энтузиастов собрались вместе для второй публичной встречи группы под названием 100 Year Starship. Группой руководит бывший астронавт Май Джемисон, и основана она DARPA.

Цель конференции — «сделать возможным путешествие человека за пределы Солнечной системы к другим звездам в течение ближайших ста лет». Большинство участников конференции признают, что подвижки в пилотируемом изучении космического пространства слишком незначительны.

Несмотря на миллиарды долларов, затраченных в последние несколько кварталов, космические агентства могут почти столько же, сколько могли в 1960-х. Собственно, 100 Year Starship созвана, чтобы все это исправить. 

Но ближе к делу. Спустя несколько дней конференции ее участники дошли до самых фантастических тем: регенерация органов, проблема организованной религии на борту корабля и так далее.

Одна из наиболее любопытных презентаций на собрании 100 Year Starship называлась «Механика деформационного поля 102», и провел ее Гарольд «Сонни» Уайт из NASA. Ветеран агентства, Уайт руководит продвинутой импульсной программой в космическом центре Джонсона (JSC).

Вместе с пятью коллегами он создал «Дорожную карту космических двигательных систем», которая озвучивает цели NASA в ближайших космических путешествиях.

На плане перечисляются все виды двигательных проектов: от усовершенствованных химических ракет до далеко идущих разработок, вроде антиматерии или ядерных машин. Но область исследований Уайта самая футуристичная из всех: она касается двигателя деформации пространства.

так обычно изображают пузырь Алькубьерре Согласно плану, такой двигатель обеспечит перемещения в пространстве со скоростью, превышающей скорость света. Общепризнанно, что это невозможно, поскольку является явным нарушением теории относительности Эйнштейна. Но Уайт утверждает обратное. В качестве подтверждения своих слов он апеллирует к так называемым пузырям Алькубьерре (уравнения, выходящие из теории Эйнштейна, согласно которым тело в космическом пространстве способно достигать сверхсветовых скоростей, в отличие от тела в нормальных условиях). В презентации он рассказал, как недавно сумел добиться теоретических результатов, которые напрямую ведут к созданию реального двигателя деформации пространства.

Понятно, что звучит это все совершенно фантастически: подобные разработки — это настоящая революция, которая развяжет руки всем астрофизикам мира. Вместо того, чтобы тратить 75 тысяч лет на путешествие к Альфа-Центавре, ближайшей к нашей звездной системе, астронавты на корабле с таким двигателем смогут совершить это путешествие за пару недель.

В свете закрытия программы запуска шаттлов и все возрастающей роли частных полетов к околоземной орбите NASA заявляет, что переориентируется на далекоидущие, намного более смелые планы, выходящие далеко за рамки путешествий на Луну.

Достичь этих целей можно только с помощью развития новых двигательных систем — чем быстрее, тем лучше.

Несколько дней спустя после конференции глава NASA Чарльз Болден, повторил слова Уайта: «Мы хотим перемещаться быстрее скорости света и без остановок на Марсе».

ОТКУДА МЫ ЗНАЕМ ПРО ЭТОТ ДВИГАТЕЛЬ

Первое популярное использование выражения «двигатель деформации пространства» датируется 1966 годом, когда Джен Родденберри выпустил «Звездный путь». Следующие 30 лет этот двигатель существовал только как часть этого фантастического сериала.

Физик по имени Мигель Алькубьерре посмотрел один из эпизодов этого сериала как раз в тот момент, когда трудился над докторской в области общей теории относительности и задавался вопросом, возможно ли создание двигателя деформации пространства в реальности.

В 1994 году он опубликовал документ, излагающий эту позицию.

Алькубьерре представил в космосе пузырь. В передней части пузыря время-пространство сокращается, а в задней — расширяется (как было при Большом взрыве, по мнению физиков). Деформация заставит корабль гладко скользить в космическом пространстве, как если бы он серфил на волне, несмотря на окружающий шум.

В принципе деформированный пузырь может двигаться сколько угодно быстро; ограничения в скорости света, по теории Эйнштейна, распространяются только в контексте пространства-времени, но не в таких искажениях пространства-времени.

Внутри пузыря, как предполагал Алькубьерре, пространство-время не изменится, а космическим путешественникам не будет нанесено никакого вреда.

Уравнения Эйнштейна в общей теории относительности сложно решить в одном направлении, выясняя, как материя искривляет пространство, но это осуществимо. Используя их, Алькубьерре определил, что распределение материи есть необходимое условие для создания деформированного пузыря. Проблема только в том, что решения приводили к неопределенной форме материи под названием отрицательная энергия.

Говоря простым языком, гравитация — это сила притяжения между двумя объектами. Каждый объект вне зависимости от его размеров оказывает некоторую силу притяжения на окружающую материю. По мнению Эйнштейна, эта сила является искривлением пространства-времени.

Отрицательная энергия, однако, гравитационно отрицательна, то есть отталкивающа. Вместо того чтобы соединять время и пространство, отрицательная энергия отталкивает и разобщает их.

Грубо говоря, чтобы такая модель работала, Алькубьерре необходима отрицательная энергия, чтобы расширять пространство-время позади корабля.

Слабое место модели Алькубьерре в том, что для ее осуществления требуется огромное количество отрицательной энергии.

Несмотря на то, что никто и никогда особенно не измерял отрицательную энергию, согласно квантовой механике, она существует, а ученые научились создавать ее в лабораторных условиях.

Один из способов ее воссоздания — через Казимиров эффект: две параллельно проводящие пластины, расположенные близко друг к другу, создают некоторое количество отрицательной энергии.

Слабое место модели Алькубьерре в том, что для ее осуществления требуется огромное количество отрицательной энергии, на несколько порядков выше, чем, по оценкам ученых, ее можно произвести.

Уайт говорит, что он нашел, как пойти в обход этого ограничения.

В компьютерном симуляторе Уайт изменил геометрию деформационного поля так, что в теории он мог бы производить деформированный пузырь, используя в миллионы раз меньше отрицательной энергии, чем требовалось по оценкам Алькубьерра, и, возможно, достаточно мало, чтобы космический корабль мог нести средства его производства. «Открытия, — говорит Уайт, — меняют метод Алькубьерре с непрактичного на вполне правдоподобный».

РЕПОРТАЖ ИЗ ЛАБОРАТОРИИ УАЙТА

Космический центр Джонсона расположился рядом с лагунами Хьюстона, откуда открывается путь к заливу Гальвестон. Центр немного напоминает пригородный кампус колледжа, только направленный на подготовку астронавтов.

В день моего посещения Уайт встречает меня в здании 15, многоэтажном лабиринте коридоров, офисов и лабораторий, в которых проводятся испытания двигателя.

На Уайте рубашка поло с эмблемой Eagleworks (так он называет свои эксперименты по созданию двигателя), на которой вышит орел, парящий над футуристическим космическим кораблем. 

Уайт начинал свою карьеру с работы инженером — проводил исследования в составе роботической группы.

Со временем он взял на себя командование всем крылом, занимающимся роботами на МКС, одновременно заканчивая писать докторскую в области физики плазмы.

Только в 2009-м он сменил свои интересы на изучение движения, и эта тема захватила его настолько, что стала основной причиной, по которой он отправился работать на NASA.

«Он довольно необычный человек, — говорит его босс Джон Эпплуайт, возглавляющий отделение двигательных систем. — Он совершенно точно большой фантазер, но одновременно и талантливый инженер. Он умеет превращать свои фантазии в реальный инженерный продукт».

Примерно в то же время, когда он присоединился к NASA, Уайт попросил разрешения открыть собственную лабораторию, посвященную продвинутым двигательным системам. Он сам и придумал название Eagleworks и даже попросил NASA создать логотип для его специализации.

Тогда и началась эта работа. 

Приспособление внешне похоже на огромный красный бархатный пончик с проводами, плотно оплетающими сердцевину.

Уайт ведет меня к своему офису, который делит с коллегой, занимающимся поисками воды на Луне, а после ведет вниз к Eagleworks. На ходу он рассказывает мне про свою просьбу открыть лабораторию и называет это «долгим трудным процессом поиска продвинутого движения, чтобы помочь человеку исследовать космос». 

Уайт демонстрирует мне объект и показывает его центральную функцию — нечто, что он называет «квантовый вакуумный плазменный двигатель» (QVPT). Это приспособление внешне похоже на огромный красный бархатный пончик с проводами, плотно оплетающими сердцевину. Это одна из двух инициатив Eagleworks (вторая — деформационный двигатель).

Еще это секретная разработка. Когда я спрашиваю, что это, Уайт отвечает, что может сказать только, что эта технология даже круче, чем деформационный двигатель).

Согласно отчету NASA за 2011 год, написанному Уайтом, аппарат использует квантовые флуктации в пустом пространстве в качестве источника топлива, а значит, космический корабль, приводимый в движение QVPT, не требует топлива.

https://www.youtube.com/watch?v=AEfSP0hIrkI

Двигатель использует квантовые флуктации в пустом пространстве в качестве источника топлива, а значит, космический корабль,

приводимый в движение QVPT, не требует топлива.

Когда девайс работает, система Уайта выглядит кинематографически идеально: цвет лазера красный, и два луча скрещены, как сабли. Внутри кольца находятся четыре керамических конденсатора, сделанных из титаната бария, который Уайт заряжает до 23 тысяч вольт.

Уайт провел последние два с половиной года, разрабатывая эксперимент, и он говорит, что конденсаторы демонстрируют огромную потенциальную энергию. Однако, когда я спрашиваю, как создать отрицательную энергию, необходимую для деформированного пространства-времени, он уклоняется от ответа. Он объясняет, что подписал соглашение о неразглашении, и потому не может раскрывать подробности.

Я спрашиваю, с кем он заключал эти соглашения. Он говорит: «С людьми. Они приходят и хотят поговорить. Больше подробностей я вам сообщить не могу».

ПРОТИВНИКИ ИДЕИ ДВИГАТЕЛЯ

Пока что теория деформированного путешествия довольно интуитивна — деформация времени и пространства, чтобы создать движущийся пузырь, — и в ней есть несколько значительных недостатков.

Даже если Уайт значительно уменьшит количество отрицательной энергии, запрашиваемой Алькубьерре, ее все равно потребуется больше, чем способны произвести ученые, заявляет Лоуренс Форд, физик-теоретик в университете Тафтс, за последние 30 лет написавший множество статей на тему отрицательной энергии.

Читайте также:  Звезда лаланд 21185 - все о космосе

Форд и другие физики заявляют, что есть фундаментальные физические ограничения, причем дело не столько в инженерных несовершенствах, сколько в том, что такое количество отрицательной энергии не может существовать в одном месте длительное время.

Другая сложность: для создания деформационного шара, который двигается быстрее света, ученым потребуется произвести отрицательную энергию вокруг космического корабля и в том числе над ним.

Уайт не считает, что это проблема; он весьма туманно отвечает, что двигатель, скорее всего, будет работать благодаря некоему имеющемуся «аппарату, который создает необходимые условия».

Однако создание этих условий перед кораблем будет означать обеспечение постоянной поставки отрицательной энергии, перемещаемой быстрей скорости света, что снова противоречит общей теории относительности.

У дирекции есть какой-то особенный интерес в том, чтобы Уайт продолжал свою работу; это одна из тех теоретических концепций, в случае успехов которых игра меняется полностью.

Наконец, двигатель деформации пространства ставит концептуальный вопрос. В общей теории относительности путешествие на сверхсветовой скорости эквивалентно путешествию во времени. Если такой двигатель реален, Уайт создает машину времени.

Эти препятствия рождают некоторые серьезные сомнения.

«Не думаю, что известная нам физика и ее законы позволяют допустить, что он чего-то добьется своими экспериментами», — говорит Кен Олум, физик из университета Тафтс, который также участвовал в дебатах насчет экзотического движения на собрании «100-летия звездного корабля». Ноа Грэхам, физик из колледжа Миддлбёри, читавший две работы Уайта по моей просьбе, написал мне e-mail: «Не вижу ценных научных доказательств, помимо отсылок к его предыдущим работам».

Алькубьерре, ныне физик в Национальном автономном университете Мексики, и сам высказывает сомнение.

«Даже если я стою на космическом корабле и у меня есть в наличии отрицательная энергия, мне ни за что не поместить ее туда, куда требуется, — говорит он мне по телефону из своего дома в Мехико.

— Нет, идея-то волшебная, мне нравится, я же ее сам и написал. Но в ней есть пара серьезных недостатков, которые я уже сейчас, с годами, вижу, и я не знаю ни единого способа их исправить».

БУДУЩЕЕ СВЕРХСКОРОСТЕЙ

Слева от главных ворот Джонсонского научного центра лежит на боку ракета «Сатурн-В», ее ступени разъединены для демонстрации внутреннего содержимого. Он гигантский — размер одного из множества двигателей равен размеру маленького автомобиля, а сама ракета на пару футов длиннее, чем футбольное поле.

Это, конечно, вполне красноречивое свидетельство особенностей космического плавания. Кроме того, ей 40 лет, и время, которое она представляет — когда NASA было частью огромного национального плана по отправлению человека не Луну, — давно прошло.

Сегодня JSC — это просто место, которое когда-то было великим, но с тех пор покинуло космический авангард.

Прорыв в движении может означать новую эру для JSC и NASA, и в какой-то степени часть этой эры начинается уже сейчас. Зонд Dawn («Рассвет»), запущенный в 2007-м, изучает кольцо астероидов при помощи ионных двигателей.

В 2010-м японцы ввели в эксплуатацию «Икар», первый межпланетный звездный корабль, приводимый в движение солнечным парусом, еще один вид экспериментального движения. И в 2016-м ученые планируют испытать VASMIR, систему, работающую на плазме, сделанную специально для высокой двигательной тяги в ISS.

Но когда эти системы, возможно, доставят астронавтов на Марс, они все еще не будут способны забросить их за пределы Солнечной системы. Чтобы добиться этого, по словам Уайта, NASA потребуется пойти на более рискованные проекты.

Деформационный двигатель — возможно, самое притянутое за уши из насовских усилий по созданию проектов движения. Научное сообщество заявляет, что Уайт не может создать его. Эксперты заявляют, что он работает против законов природы и физики. Несмотря на это, за проектом стоит NASA.

«Его субсидируют не на том высоком государственном уровне, на котором должны были бы, — говорит Апплуайт.

— Я думаю, что у дирекции есть какой-то особенный интерес в том, чтобы он продолжал свою работу; это одна из тех теоретических концепций, в случае успехов которых игра меняется полностью».

В январе Уайт собрал свой деформационный интерферометр и двинулся к следующей цели. Eagleworks перерос собственный дом.

Новая лаборатория больше и, как он заявляет с энтузиазмом, «сейсмически изолирована», имея в виду, что он защищен от колебаний.

Но, возможно, лучшее в новой лаборатории (и самое впечатляющее) — то, что NASA создало Уайту такие же условия, что были у Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луне. Что ж, посмотрим.

Источник: http://www.furfur.me/furfur/culture/culture/163747-dvigatel-deformatsii-prostranstva

Скорость света в вакууме оказалась непостоянной – ПОЛИТ.РУ

Скорость света в вакууме не является постоянной величиной, утверждают авторы сразу двух статей, опубликованных в одном из ведущих физических журналов Европы European Physical Journal D.

Автор одной из них, Марсель Урбан из Университета Париж-Юг 11 в парижском пригороде Орсэ, вместе со своими коллегами убежден, что вакуум (который не пуст и, по сегодняшним воззрениям, наполнен парами виртуальных, то есть возникающих и тут же исчезающих частиц) характеризуется флуктуирующей энергией – и потому некоторые его свойства, в том числе скорость света в нем, тоже должны иметь флуктуирующие значения.

Авторы второй статьи, Герд Лёхс и Луис Санчес-Сото из Института физики света им. Макса Планка в Эрлангене (ФРГ), пришли к тому же выводу, изучив электрические характеристики вакуума.

Концепция вакуума – одна из самых загадочных в физике. Сегодня считается, что полной пустоты в природе вообще не существует. Даже там, где  «вообще ничего нет», постоянно рождаются и тут же исчезают пары, – такие, как «электрон-позитрон» или «кварк-антикварк».

Урбан и его коллеги впервые детально исследовали квантовый механизм, определяющий намагничивание и поляризацию вакуума, получив возможность оценить такие свойства вакуума, как его поляризация, диэлектрическую проницаемость – и, в конечном счете, скорость света в нем.

Сегодня считается, что полной пустоты в природе вообще не существует.

Этот анализ привел исследователей к выводу: в единице объема вакуума может находиться только ограниченное число виртуальных частиц.

Из этого теоретически следует, что скорость фотона в вакууме должна варьироваться – по оценкам группы Урбана, в пределах 50 аттосекунд (аттосекунда – это 10- 18, то есть одна миллиардная часть от одной миллиардной части секунды) при пересечении квадратного метра вакуума. Это очень мелкие флуктуации, но их можно поймать с помощью новых сверхбыстрых лазеров, заявляют ученые.

Лёхс и Санчес-Сото, с другой стороны, рассмотрели пары виртуальных заряженных частиц в вакууме как электрические диполи и постарались на этой основе определить электрические характеристики вакуума. В частности, импеданс (условно говоря, электрическое сопротивление), который, в свою очередь, влияет на величину скорости света в вакууме.

Импеданс вакуума, выяснилось, определяется не массой частиц, а только суммой квадратов их зарядов, иначе говоря, общим количеством элементарных заряженных частиц, имеющихся в природе.

Исследователи утверждают, что имеющиеся экспериментальные результаты говорят в пользу этой гипотезы, а поскольку это число из-за свойств вакуума флуктуирует, то и скорость света тоже должна меняться!

Что же, Эйнштейну и его последователям следовало говорить не о том, что скорость света есть максимум, который нельзя превзойти, а всего лишь о том, что в мире существует максимальная скорость передвижения, без всякой ссылки на свет?

Источник: http://polit.ru/news/2013/03/28/ps_unstable_light_speed/

Вселенная сегодня

Художественное представление космического корабля, совершающего прыжок к “скорости света”. Предоставлено: NASA/Glenn Research Center.

С древних времен философы и ученые стремились понять свет. Кроме того, пытаясь определить его основные свойства (т.е. из чего он состоит – частица или волна и т.д.), они также стремились проделать конечные измерения того, как быстро он движется. С конца 17 века ученые делают именно это, и с возрастающей точностью.

Поступая таким образом, они получили лучшее понимание механики света, и какую важную роль он играет в физике, астрономии и космологии. Проще говоря, свет движется с невероятной скоростью, и это самый быстро движущийся объект во Вселенной. Его скорость является постоянной и неприступным барьером и используется в качестве измерения расстояния. Но насколько же быстро он движется?

Скорость света (с):

Свет движется с постоянной скоростью 1 079 252 848,8 км/ч (1,07 млрд). Что получается 299 792 458 м/с. Расставим все по своим местам. Если вы могли бы двигаться со скоростью света, вы смогли бы обогнуть земной шар примерно семь с половиной раз в секунду. Между тем, у человека, летящего со средней скоростью 800 км/ч, заняло бы более 50 часов, чтобы обогнуть планету.

Иллюстрация, показывающая расстояние, которое свет проходит между Землей и Солнцем. Предоставлено: LucasVB/Public Domain.

Рассмотрим это с астрономической точки зрения, среднее расстояние от Земли до Луны 384 398,25 км. Поэтому свет проходит это расстояние примерно за секунду. Между тем, среднее расстояние от Солнца до Земли 149 597 886 км, что означает, что свету требуется всего около 8 минут, чтобы совершить это путешествие.

Неудивительно тогда, почему скорость света – это показатель, используемый для определения астрономических расстояний. Когда мы говорим, что звезда, такая как Проксима Центавра, находится в 4,25 световых годах, мы подразумеваем, что для того, чтобы добраться туда, потребуется, путешествуя с постоянной скоростью 1,07 млрд км/ч, около 4 лет и 3 месяцев.

Но как же мы пришли к этому весьма конкретному значению скорости света?

История изучения:

До 17 века ученые были уверены в том, что свет путешествовал с конечной скоростью, или мгновенно. Со времен древних греков до средневековых исламских богословов и ученых нового времени шли дебаты. Но до тех пор, пока ни появилась работа датского астронома Оле Рёмера (1644-1710), в которой были проведены первые количественные измерения.

Читайте также:  Космонавт новицкий олег викторович - все о космосе

В 1676 году Рёмер наблюдал, что периоды самой внутренней луны Юпитера Ио казались короче, когда Земля приближалась к Юпитеру, чем когда она удалялась. Из этого он заключил, что свет движется с конечной скоростью, и по оценкам, ему требуется около 22 минут, чтобы пересечь диаметр орбиты Земли.

Профессор Альберт Эйнштейн на 11-й лекции Джозайи Уилларда Гиббса в Технологическом Институте Карнеги 28 декабря 1934 года, где он разъясняет свою теорию о том, что материя и энергия – это одно и то же в разных формах. Предоставлено: AP Photo.

Христиан Гюйгенс использовал эту оценку и объединил её с оценкой диаметра орбиты Земли, чтобы получить оценку в 220000 км/с.

Исаак Ньютон также рассказывал о расчетах Рёмера в своей основополагающей работе “Оптика” 1706 года.

Внося поправки для расстояния между Землей и Солнцем, он подсчитал, что свету потребуется семь или восемь минут, чтобы добраться от одного к другому. В обоих случаях была сравнительно небольшая погрешность.

Более поздние измерения, проведенные французскими физиками Ипполитом Физо (1819-1896) и Леоном Фуко (1819-1868), уточнили эти показатели, приведя к значению 315000 км/с. И ко второй половине 19 века ученым стало известно о связи между светом и электромагнетизмом.

Это было достигнуто физиками за счет измерения электромагнитных и электростатических зарядов. Затем они обнаружили, что числовое значение было очень близко к скорости света (как измерил Физо).

Исходя из его собственной работы, которая показала, что электромагнитные волны распространяются в пустом пространстве, немецкий физик Вильгельм Эдуард Вебер предположил, что свет был электромагнитной волной.

Следующий большой прорыв произошёл в начале 20-го века. В своей статье под названием “К электродинамике движущихся тел” Альберт Эйнштейн утверждает, что скорость света в вакууме, измеренная наблюдателем, имеющим постоянную скорость, одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источника или наблюдателя.

Лазерный луч, светящий через стакан с водой, показывает, скольким изменениям он подвергается, когда проходит из воздуха в стекло, в воду и обратно в воздух. Предоставлено: Bob King.

Взяв это утверждение и принцип относительности Галилео за основу, Эйнштейн вывел специальную теорию относительности, в которой скорость света в вакууме (с) является фундаментальной константой.

До этого соглашение среди ученых гласило, что космос был заполнен “светоносным эфиром”, который отвечает за его распространение – т.е.

свет, движущийся через движущуюся среду будет плестись в хвосте среды.

Это в свою очередь означает, что измеренная скорость света была бы простой суммой его скорости через среду плюс скорость той среды. Тем не менее, теория Эйнштейна сделала концепцию неподвижного эфира бесполезной и изменила представление о пространстве и времени.

Она (теория) не только продвинула идею о том, что скорость света одинакова во всех инерциальных системах, но также была высказана мысль о том, что происходят серьезные изменения, когда вещи движутся близко к скорости света.

К ним относятся пространственно-временные рамки движущегося тела, кажущегося замедляющимся, и направление движения, когда измерение происходит с точки зрения наблюдателя (т.е.

релятивистские замедление времени, где время замедляется при приближении к скорости света).

Его наблюдения также согласуются с уравнениями Максвелла для электричества и магнетизма с законами механики, упрощают математические расчеты, уходя от несвязанных аргументов других ученых, и согласовываются с непосредственным наблюдением скорости света.

Насколько похожи материя и энергия?

Во второй половине 20-го века всё более точные измерения с помощью метода лазерных интерферометров и резонансных полостей далее уточняли оценки скорости света. К 1972 году группа в Национальном бюро стандартов США в Боулдере, Колорадо, использовала метод лазерной интерферометрии, чтобы получить принятое в настоящее время значение 299 792 458 м/с.

Роль в современной астрофизике:

Теория Эйнштейна о том, что скорость света в вакууме не зависит от движения источника и инерциальный системы отсчета наблюдателя, с тех пор неизменно подтверждается множеством экспериментов. Она также устанавливает верхний предел скорости, с которой все безмассовые частицы и волны (включая свет) могут распространяться в вакууме.

Один из результатов этого в том, что космологии теперь рассматривают пространство и время как единую структуру, известную как пространство-время, в которой скорость света может быть использована для определения значения обоих (т.е. световые года, световые минуты и световые секунды). Измерение скорости света также может стать важным фактором при определении ускорения расширения Вселенной.

В начале 1920-х с наблюдениями Леметра и Хаббла ученым и астрономам стало известно, что Вселенная расширяется из точки происхождения. Хаббл также заметил, чем дальше галактика, тем быстрее она движется. То, что сейчас называют постоянной Хаббла – это скорость, с которой расширяется Вселенная, она равна 68 км/с на мегапарсек.

Как быстро расширяется Вселенная?

Это явление, представленное в виде теории, означает, что некоторые галактики на самом деле могут двигаться быстрее скорости света, что может наложить ограничение на то, что мы наблюдаем в нашей Вселенной. По сути, галактики, движущиеся быстрее скорости света, пересекли бы “космологический горизонт событий”, где они больше не видны для нас.

Кроме того, к 1990-м измерения красного смещения далёких галактик показали, что расширение Вселенной ускоряется за последние несколько миллиардов лет. Это привело к теории “Темной Энергии”, где невидимая сила движет расширением самого пространства, а не объектов, движущихся через него (при этом не поставив ограничение на скорость света или нарушение относительности).

Наряду со специальной и общей теорией относительности современное значение скорости света в вакууме сформировалось из космологии, квантовой механики и Стандартной модели физики элементарных частиц. Она остается постоянной, когда речь идет о верхнем пределе, с которым могут двигаться безмассовые частицы и остается недостижимым барьером для частиц, имеющих массу.

Вероятно, когда-нибудь мы найдем способ превысить скорость света. Пока у нас нет практических идей о том, как это может происходить, похоже “умные деньги” на технологиях позволят нам обойти законы пространства-времени, либо путем создания варп-пузырей (ака. варп-двигатель Алькубьерре) либо туннелирование через него (ака. червоточины).

Что такое червоточины?

До этого времени мы просто будем вынуждены довольствоваться Вселенной, которую мы видим, и придерживаться исследования той части, до которой можно добраться с помощью обычных методов.

Название прочитанной вами статьи “Что такое скорость света?”.

Источник: http://universetoday-rus.com/blog/2016-09-02-1726

Скорость света: простое разрешение векового спора

История этого спора любопытна по многим аспектам. Альберт Эйнштейн, который обосновал постулат о постоянстве скорости света, и Вальтер Ритц, опровергающий этот постулат в своей «баллистической» теории, вместе учились в Цюрихском политехе.

Если обозначить вкратце суть вопроса, то Эйнштейн утверждал, что скорость света не зависит от скорости перемещения его источника, а Ритц — что эти скорости суммируются, а значит, что скорость света в вакууме может изменяться.

Точка зрения Эйнштейна, казалось бы, окончательно победила, но постепенно накапливались данные космических наблюдений и космической радиолокации, которые главный постулат СТО решительно опровергали, и стан сторонников точки зрения Вальтера Ритца все больше набирает силу.

Если существуют очень убедительные доказательства у двух противоборствующих сторон, то напрашивается подозрение, что имеет место некая методологическая ошибка. Я заинтересовался этой парадоксальной ситуацией и заметил одну простую закономерность. Но перед тем, как перейти к сути вопроса, определимся с двумя простыми понятиями.

Первое: мы можем наблюдать свет непосредственно от ИСТОЧНИКА излучения, например, когда смотрим на спираль накаливания электрической лампочки. Второе: мы можем видеть световой поток, который по пути от источника к приемнику изменил свое направление. Известны явления отражения, преломления, рассеяния; общее в этих явлениях – фотоны встречаются с неким препятствием и изменяют свое направление.

Объединим условно эти препятствия общим понятием – ОТРАЖАТЕЛЬ.

Между непосредственным ИСТОЧНИКОМ излучения и ОТРАЖАТЕЛЕМ существует принципиальная разница. Первый создает две симметричные и противоположные фазы волны, а второй асимметрично воздействует на уже существующую волну.

Итак, АБСОЛЮТНО ВСЕ экспериментальные данные, доказывающие постоянство скорости света, основаны на перемещении непосредственно ИСТОЧНИКОВ излучения. АБСОЛЮТНО ВСЕ данные наблюдений, доказывающие непостоянство скорости света, основаны на перемещении ОТРАЖАТЕЛЕЙ.

Это значит, что если перемещается сам ИСТОЧНИК, то скорость его излучения от перемещения последнего не зависит и в вакууме всегда соответствует константе, но если же перемещается ОТРАЖАТЕЛЬ — его скорость складывается со скоростью отраженной волны.

Некоторую аналогию этой ситуации можно представить на следующем примере. Теннисист, тренирующийся с теннисной пушкой, отбивая мяч может по своему желанию как остановить его, так и, напротив, еще больше увеличить его скорость. Скорость же подачи пушки при этом остается неизменной.

Чтобы не быть голословным, приведу вкратце аргументы обоих противоборствующих сторон. Если рассматривать их все подробно, то статья получилась бы слишком пространной, однако в этом и нет необходимости.

Данная проблема очень широко и разносторонне представлена на сайте Сергея Семикова «БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РИТЦА (БТР)» http://ritz-btr.narod.ru/index.

html#O
Представленные ниже материалы взяты именно с этого сайта.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ СТОРОННИКОВ СТО

Опыт Майораны заключался в измерении сдвига интерференционных полос в интерферометре Майкельсона с неравновесными плечами при замене неподвижного источника света движущимся — перемещался непосредственно ИСТОЧНИК излучения, ОТРАЖАТЕЛИ при этом были неподвижны.

В опыте Бонч-Бруевича источниками света служили противоположные края солнечного диска, разница скорости которых, в силу вращения Солнца, составляет около 3,5 км/сек. Разница между измеренными временами принимала как положительные, так и отрицательные значения и в несколько раз превосходила указанную выше величину, что обусловливалось флуктуациями в атмосфере, дрожанием зеркал и т. п.

Статистическая обработка 1727 измерений дала среднюю разницу (1,4±3,5)·10–12 сек, что в пределах погрешности эксперимента подтверждает независимость скорости света от скорости источника.

Свет в верхних слоях Солнца рассеивается заряженными частицами больших энергий, скорость которых не сопоставима со скоростью вращения светила — данный эксперимент просто «утонул» в статистической погрешности.

Эксперимент Бабкока и Бергмана – и отражатели и источник оставались неподвижными, а тонкие стеклянные окошки на световую волну практически никак не влияли.

Читайте также:  Семь чудес луны - все о космосе

Опыт Нильсона – измерялось время полета γ-квантов, испускаемых возбуждёнными подвижными и неподвижными ядрами — перемещался непосредственно ИСТОЧНИК излечения.

Эксперимент Садэ – получение γ-квантов аннигиляцией позитрона с электроном на лету — перемещался непосредственно ИСТОЧНИК излучения.

Эксперимент Льюкея и Уэйла – электроны, испускающие тормозное излучение, имели скорость, сравнимую со световой – перемещался непосредственно ИСТОЧНИК излучения.

http://ritz-btr.narod.ru/baranov-2.html

ДАННЫЕ НАБЛЮДЕНИЙ ПРОТИВНИКОВ СТО

Прежде всего хочу заметить, что наблюдая космические объекты, мы практически лишены возможности видеть свет непосредственно от ИСТОЧНИКОВ излучения.

Перед тем, как долететь до нас, каждый фотон прошел длительный процесс рассеивания заряженными частицами.

Так, фотону, рожденному в недрах нашего светила, для того чтобы покинуть его границы и вылететь на «свободу», требуется порядка миллиона лет. Именно поэтому приведенный выше опыт Бонч-Бруевича трудно назвать корректным.

Известно, что метод локации заключается в излучении зондирующего сигнала и приеме его отраженным от цели. Аномалии, свидетельствующие против СТО, многократно зафиксированы при космической радиолокации Венеры и лазерной локации Луны.

http://ritz-btr.narod.ru/navi.html
Астрономы наблюдают противоречащие всем теориям экзотические галактики с деформированными краями, которые в реальности не могут существовать.

Так как свет летит с разной скоростью, запаздывая от одних участков и приходя раньше от других, звезда или галактика выглядят размытыми вдоль траектории полёта. Аналогичный случай — свет одновременно приходит из разных моментов и точек орбиты, и при этом видны «привидения» галактики, как при повторной экспозиции фотоснимка.

Телескопы-интерферометры с высокой разрешающей способностью выявляют аномальную вытянутость звёзд, которую не объяснишь даже большой центробежной силой. Такая звезда, по расчётам астрономов, неустойчива и должна сразу разорваться.

http://ritz-btr.narod.ru/privid.html
Обнаружены очень спорные вытянутые орбиты экзопланет, близких к своей звезде (планета HD 80606b). Но вытянутый эллипс – это ещё не всё: для многих экзопланет график лучевых скоростей неточно соответствует эллиптической орбите! Астроном Э. Фрейндлих ещё в 1913 г. предсказал это из теории Ритца. http://ritz-btr.narod.ru/exo.html

У планет типа WASP-18b, WASP-33b, HAT-P-23b, HAT-P-33b, HAT-P-36b, столь близких к своим звёздам, что их орбиты должны быть идеально круглыми, они оказались вытянуты по направлению к Земле.

Астрономы признали, что графики доплеровских скоростей, по которым рассчитаны орбиты, искажены неким эффектом, например, приливным.

Ещё век назад эти и другие искажения предсказали в баллистической теории Ритца, учтя влияние скорости звёзд на скорость света.
http://ritz-btr.narod.ru/polet.html

Как видите, у одних перемещаются только ИСТОЧНИКИ, а у других — только ОТРАЖАТЕЛИ. А ведь сторонники Ритца могли бы окончательно доказать свою, пусть и неполную, правоту, проведя несложный эксперимент, в котором в качестве перемещающегося отражателя можно было бы использовать вращающееся зеркало, изогнутое в форме логарифмической спирали.

Одним из важных препятствий, мешающих научной общественности признать «баллистическую» теорию, на мой взгляд является аномальный коэффициент преломления опровергающих СТО фотонов, который, как известно, непосредственно связан со скоростью света в оптически плотной среде, в данном случае в стекле. В обычный телескоп мы сможем увидеть свет, скорость которого лишь незначительно отличается от константы, а остальные лучи просто не попадут в поле зрения. Для более быстрых или более медленных, таким образом, понадобятся особенные телескопы – «для дальнозорких» и «для близоруких».

Итальянский ученый Руджеро Сантилли не проявил «близорукость» в научном поиске и сделал телескоп с вогнутыми линзами, в который по законам оптики разглядеть что-то определенное невозможно в принципе. И тем не менее ему удалось обнаружить странные перемещающиеся объекты, невидимые через обычные телескопы Галилея с выпуклыми линзами.

Что наиболее любопытно, полученные Сантилли изображения имеют общие черты с некоторыми фотографиями галактик, сделанными через обычный телескоп.

На этих снимках присутствуют «призраки», то есть наложения в различных точках изображений одного и того же объекта. Благодаря различиям в скорости света мы можем наблюдать один и тот же объект одновременно в различных его положениях.

Изображение, полученное Руджеро Сантилли, тоже напоминает цепочку таких «призраков».

По углу преломления аномального света даже нетрудно вычислить скорость этих загадочных объектов. Вот в радиоастрономии, к сожалению, отделить сверхсветовые сигналы будет более затруднительно. В целом есть надежда, в обозримом будущем появиться даже новое направление в наблюдательной астрономии.

А как же быть с СТО? Сдать в утиль? Нет, но теоретики должны понять, что область применения этой теории намного уже, чем им представлялось — многие аспекты придется пересмотреть и от многого отказаться. Хотя в обозримом ли будущем?

Источник: https://kosmos-x.net.ru/publ/nauchnye_stati/skorost_sveta_prostoe_razreshenie_vekovogo_spora/14-1-0-317

25 Невероятных фактов о Космосе. Продолжение

12

Каждый год Луна сдвигается на 3,8 см дальше от Земли. Вследствие этого, в течение прошлого века вращение Земли замедлялось на 0,002 секунды каждый день.

11

Большинство из нас знают, что свет достигает Земли за 8 минут, преодолевая 93 млн. миль между нашей кожей и поверхностью Солнца. Но знаете ли вы, что энергия этих лучей зародилась более 30000 лет назад глубоко в солнечном ядре? Они были сформированы вследствие интенсивной реакции на слияние и провели большую часть времени, прокладывая путь к поверхности Солнца.

10

На самом деле это астеризм. В ночном небе всего 88 официальных созвездий, а все остальное, включая Большой Ковш, попадает под другую категорию. Несмотря на это, он включает в себя 7 ярчайших звезд созвездия Большой Медведицы.

9

Вы стоите на Планете, которая вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Солнце в свою очередь, вращается вокруг центра Галактики и все это движется в Космосе. У вас уже закружилась голова, верно? Прежде чем вы сделаете грустную гримасу, прочтите следующий пункт.

8

Как вы определяете, что автобус, который везет вас на работу, на самом деле движется? Что если вы сидите в единственном статичном объекте во Вселенной, а все остальное, включая дорогу под колесами, движется? Правда в том, что невозможно доказать, что движется, а что нет.

Все относится к границам вашего понимания. Для вас человек в проходе между рядами статичен, так как ваше понимание ограничивается автобусом. Для человека с тротуара, вы оба движетесь со скоростью 60 км/ч по трафику, так как предел его понимания – вся Земля.

Давайте зайдем еще дальше и перенесемся к следующему пункту…

7

Вернемся к примеру с автобусом. Если вы выпустите стрелу из окна в мишень, стоящую на дороге впереди вас, с какой скоростью она будет двигаться? По сути, скорость будет примерно равна скорости автобуса – около 60 км/ч – плюс как быстро вы запустите стрелу.

А что, если просто посветить в мишень? Так как свет распространяется со скоростью 186 000 миль в секунду, мы просто прибавим 60 км/ч? Нет. Ученые доказали, что скорость света одинакова всегда, вне зависимости от условий.

Что приводит нас к следующему пункту…

6

Выше было упомянуто, что скорость света не может превышать 186 000 миль/сек. Вследствие этого было выведено такое понятие как «космический предел скорости». Это имеет некоторые интересные последствия и ведет нас прямо к…

5

Альберт Эйнштейн вывел революционную теорию, которая относится не только к движению, но и ко времени. На самом деле, эти понятия связаны друг с другом. Чем быстрее вы движетесь, тем медленнее это время будут воспринимать окружающие. Почему? Представьте такую ситуацию. Вы сидите в автобусе и светите фонариком на противоположную стену.

Скажем, за одну секунду луч покрывает 2 метра, прежде чем достичь другой стороны автобуса. А сейчас давайте посмотрим на это с точки зрения человека на улице. Для него автобус движется так же, но луч света покрывает 15 метров в ту же самую секунду. Почему это странно? Подумайте об этом. У нас есть объект, который только что прошел на 12 метров больше в тот же отрезок времени.

Но двигался он с аналогичной скоростью… Единственное логическое объяснение тому, что человек видит с улицы, это то, что луч света ему кажется длиннее. Это значит, что пока для вас то или иное событие проходит за одну секунду, для него оно проходит за две. Для них часы тикают медленнее.

В то время как ученые считали это нонсенсом и старались избегать обсуждения этой темы, Эйнштейн вывел свою теорию. Все еще не верите? Вот почему мы переходим к…

4

Все, о чем мы сейчас говорим, очень значимо для современных технологий. Современные разработчики часов в бортовых компьютерах и навигационном оборудовании должны принимать во внимание теорию относительности. К примеру, если вы посмотрите на часы пилота истребителя, то обнаружите, что они отстают от ваших на несколько наносекунд.

3

Помните школьные уроки физики? Сила тяжести возрастает возле поверхности Земли, а ускорение приводит к замедлению времени.

Это очень существенно для современного общества, потому что на разных высотах часы тикают с разной скоростью.

Также вы должны помнить, что, так как Земля вращается, кто-то стоящий возле экватора движется быстрее, чем кто-то на Северном Полюсе. И его часы также идут медленнее.

2

Знаменитый Парадокс Близнецов заключается в том, что если одного близнеца посадить в космический корабль, движущийся со скоростью, близкой к скорости света в космосе, а другого оставить на Земле, то по теории относительности, близнец в космическом корабле вернется на Землю гораздо моложе, чем его «земной» брат.

1

Когда-то эти межгалактические вакуумы были сверхмассивными звездами. Когда она из таких звезд умирает, ее газообразные внешние слои «сдуваются», а ядро превращается в экстремально маленькую и плотную сферу.

Представьте, к примеру, попытку поднять теннисный мяч, масса которого равна массе Солнца. Для такой астрономически высокой плотности понадобится сильнейшее гравитационное поле.

Для того, чтобы избавиться от какого-либо гравитационного поля, вам необходимо путешествовать быстрее, чем с космической скоростью. Космическому кораблю удается достигнуть скорости 7 миль/сек.

Чтобы преодолеть некоторые черные дыры, он должен был бы двигаться со скоростью больше чем 186000 миль/сек. – что превышает ее космический предел. Это значит, что ничто, даже свет – не может пройти сквозь черную дыру.

Источник: http://o-kosmose.net/25-neveroyatnyih-faktov-o-kosmose-prodolzhenie/

Ссылка на основную публикацию