Скорость света
Что такое свет? Этот вопрос занимает умы учёных много лет. О природе света размышляли с древних времен: Пифагор около 580–500 лет до нашей эры, Ибн ал-Хайсам 11й век, Исаак Ньютон 17й век, Эйнштейн 20й век и т. д. Со временем оказалось, что свет это излучение фотонов в определённых пределах частоты волн излучения. Но, и радиоволны, и тепловое излучение это тоже излучение фотонов. Можно задаться вопросом – постоянна ли скорость света? Все измерения скорости света, которые производились в пределах малых расстояний, давали один и тот же ответ… «да, скорость света постоянна». Эйнштейн, проанализировав достижения физики того времени пришёл к выводу, что скорость света является величиной неизменной и максимально возможной скоростью движения. На этом постулате он основал свои работы. «Ско́рость све́та – абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c» (произносится как [цэ]). Скорость света в вакууме – фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела, а свойства пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме – предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий» [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE% D1%81%D1%82%D1%8C_%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%B0] А что такое свет? Учёные постепенно приходят к выводу, что фотоны, из которых состоит световая волна, это не кванты электромагнитной энергии, а частицы. Откуда же берутся эти частицы? Из того материального тела, из которого происходит излучение. Что материальное тело может излучать из себя?.. Только то, из чего состоит оно само, – материю. Если бы это было не так, не перегорали бы у нас лампочки накаливания. Отсюда вывод такой, что и излучение в диапазоне радиоволн и ультрафиолетовое излучение, это излучение фотонов. Итак, излучение(свет) – это волна сомкнутых фотонов. Если расссматривать свет таким образом, то скорость отдельного фотонаможет быть больше, так как в волне фотоны увеличиваются в бъёме и толкают друг друга вперёд. Таким образом, фотоны переднего фронта волны относительно системы отчёта, находящейся неподвижно в пространстве, мимо которого следует световая волна, двигаются быстрее, чем фотоны, находящиеся на задней кромке волны. Поэтому длина волны увеличивается. Если и далее рассмотреть весь поток (столб излучения), то становится ясным, что чем дальше от источника излучения мы это излучение, изучаем, тем более у него длина волны и менее частота. Отсюда и наличие в космических излучениях и звуковых частот и гравитационных волн. Фотон, это движущийся вне материального тела квант материи и из этого надо исходить при определении свойств света. В физике пока не исследовался квант материи, но о фотоне кое какие сведения есть. Фотон не имеет массы покоя. Хитрое определение. Факт, который вытекает из самого определения фотона. Но масса характеризует не состояние тела, а количество содержащейся в нём материи и для этой характеристики материи не имеет значения, движется тело или не движется. Масса фотона оценена в 1,1х10-52 кг. При излучении из источника излучения вылетает не один, а целый сонм фотонов. Эти фотоны объединены своими гравитационными полями и их квантовые поля ещё сильно сдавлены. Это и есть волна излучения. Упругие квантовые поля фотонов этой волны создают усилие, которое и двигает волну излучения в пространстве. Через некоторое время, называемое периодом колебаний, процесс выталкивания материальным телом своих активных квантов повторяется. Так происходит процесс излучения, в том числе и светового. Теперь о скорости движения волны излучения. Давайте представим себе, что мы заготовили необходимое количество воздушных шаров. Радиус каждого из этих шаров в надутом состоянии составляет 100 м. Сдавим эти шары до радиуса в 1мм, склеим их, и устелем ими в сжатом состоянии Землю. Затем одновременно освободим все шары от усилия, удерживающего их в сжатом состоянии. Шары, конечно же, единой волной устремятся прочь от Земли в сторону меньшей плотности среды. Эти шары всей своей волной будут не просто двигаться от Земли, но будут двигаться с ускорением. Это ускорение будет создавать внутренняя сила упругости сжатых шаров. Та же внутренняя энергия сжатых фотонов создаёт силу, которая толкает волну излучения, в составе которой они находятся, от излучающего тела, – звезды, например. Так как световая волна имеет определённую плотность, поле фотонов и здесь сжато и под воздействием сил упругости завоёвывает все большее пространство, двигаясь с ускорением. Но, завоёвывая пространство, фотоны увеличиваются в объёме, внутренняя энергия их уменьшается, уменьшается и сила упругости. В силу того, что сила упругости становится меньше, убывает и темп ускорения. Фотон ускоряется, но ускоряется всё медленнее, скорость его возрастает, но темп её возрастания постоянно замедляется. Что же происходит со световой волной? Период колебания световой волны – Т остаётся одним и тем же, но, если в момент t0 скорость распространения волны была v0, длина волны λ0= v0/Т, то в момент времени t1> t0 скорость фотона будет равной v1> v0, λ1= v1/Т будет больше, чем λ0. Рассмотрим это на примере Рис. 4. Возьмём точечный источник света, который испустил электромагнитную волну длиной λ= δR, с энергией Е. Эта волна в момент времени t0 имеет скорость v0, длину λ0= v0/Т, и занимает объём V0=4πR02 δR0. Через некоторое время в момент времени t1= t0 +∆t эта волна уже пройдёт расстояние ∆R= vсв ∆t и завоюет пространство сферы, радиусом R1=R0+∆R, большим, чем радиус R0. Так как каждый фотон увеличивается в объёме, объём, занимаемый световой волной увеличится и станет равным V1≈4πR12 δR1. Скорость фотона будет равной v1> v0, и λ1= v1/Т будет больше, чем λ0. Вот откуда появляется смещение спектра волны света в красную сторону. Не галактики разлетаясь, двигаются с ускорением, а движутся с ускорением фотоны света. Кроме того, при попадании фотона в действие поля гравитации нашей галактики, сила гравитации действует в направлении движения фотона, что тоже приводит к его ускорению, удлинению волны света и смещению спектров волны света в красную сторону. По мере распространения волны излучения, её плотность уменьшается. Удельная плотность фотона qф напрямую определяет величину ускорения его движения. Энергетическая плотность фотона равна плотности световой волны Iф= Iсв, которая, в свою очередь, равна Iсв=W/V. При сферическом распространении света (рис 4) Iсв= W/4πR2λ. Здесь W это энергия световой волны, она постоянна, так как в ней постоянно количество фотонов, V – её объём, R – расстояние до источника излучения, λ – длина волны. Нетрудно вычислить, что W=Р/ν. Р – мощность излучения ν его частота. На каком-то расстоянии от источника излучения R0 плотность волны излучения достигает плотности окружающей среды (космоса) и волна, как уплотнение материи перестаёт существовать. Она растворяется в космосе. А какова же закономерность ускорения этих волн излучения? Эту закономерность и выявил американский учёный Эдвин Хаббл. В середине января 1929 года он представил в «Труды» Национальной академии наук США небольшую заметку под названием «О связи между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». В ней американский учёный выявил соотношение между скоростью V удаления двух любых галактик и расстоянием между ними R, уравнением V=HR, где Н – коэффициент Хаббла. Эта закономерность получила название «ЗАКОН ХАББЛА». Значение Н0 определяется по наблюдениям галактик, расстояния до которых измерены без помощи красного смещения (прежде всего, по ярчайшим звёздам или цефеидам). Большинство независимых оценок Н0 дают для этого параметра значение 70–80 км/с на мегапарсек!. Это означает, что галактики, находящиеся на расстоянии 100 мегапарсек, удаляются от нас со скоростью 7000–8000 км/с. В настоящее время (2009 г.) наиболее надёжной (хотя и модельно зависимой) считается оценка Н0=(74,2 ± 3,6) км/с/Мпк. Выводы этого закона не отражает действительной физической сущности явления. Эти выводы сформулированы на основе «красного смещения спектров». Но спектр излучения отражает не скорость движения источника света, как это предположили учёные, а величину внутренней энергии фотонов. Следовательно, закон Хаббла отражает изменение внутренней энергии фотона в зависимости от расстояния, преодолённого фотоном. Правильнее его надо бы написать так ΔЕвн. ф~.ΔС = HR. В этом уравнении ΔЕвн.ф. – изменение внутренней энергии фотона, Н – коэффициент Хаббла в единицах энергии, С – скорость света, R – расстояние, пройденное светом. Ошибка эта произошла от того, что свет тогда считался, да и сейчас считается электромагнитной волной, и характеристики его считаются неизменными. Физически же это выглядит так. Длина волны излучения λ рана скорости движения этой волны (скорости света) с помноженной на период колебаний Т. λ= сТ. Так как скорость движения световой волны увеличивается, становится равной с + Δс, а время Т остаётся неизменным, происходит прирост λ равный Δ λ. Но по сравнению с величиной скорости этот прирост настолько мал, что при «небольших» расстояниях прохождения света он практически не заметен и выявляется только на расстояниях дальних галактик. Какими приборами можно уловить разницу в скорости света в пределах Галактики, когда на один световой год (это9,46 млрд км) прирост скорости света составляет, примерно 2,3 см/сек. Таким образом «Теория элементарных частиц материи» утверждает, что скорость света величина не постоянная и это доказано опытами В. Слайфера и Э. Хаббла. А уменьшается ли скорость света? Свет это излучение квантов материи в определённом диапазоне частоты. В этом диапазоне внутренняя энергия фотонов ещё велика и скорость волны излучения будет расти. Затем световые волны превратятся в радиоволны. Таким образом, длина волны будет расти, а внутренняя энергия фотонов будет падать. Наконец, когда плотность материи в волне излучения сравняется с плотностью окружающей среды (космоса), в фотонах внутренняя энергия иссякнет, но между фотонами ещё сохраняется гравитационная связь. Тогда сила гравитационной связи начинает тормозить движение распространения волны излучения, и скорость движения волны фотонов может уменьшиться. Австралийские физики под руководством теоретика Пола Дэвиса из университета Маккваре в Сиднее предположили, что при прохождении миллиардов световых лет скорость света в вакууме снижается. Если это подтвердится, то специальная теория относительности Альберта Эйнштейна потребует некоторых уточнений. Это предположение основано на астрономических данных наблюдений света от квазара, находящегося на огромном расстоянии от Земли. Наблюдения показали, что для того, чтобы свет от квазара достиг Земли, ему потребуется около 10 млрд. лет. При этом ключевая константа, характеризующая отношение световых фотонов и электронов на квазаре, изменилась. Другими словами, характеристики света, идущего от квазара до Земли, после 12 миллиардов лет пути не соответствуют тем, что предсказывает теория относительности. Это расхождение можно объяснить либо изменением электронного заряда, либо изменением скорости света. И то и другое допущение, как вы понимаете, может свернуть мозги набекрень любому физику. И все-таки изменение заряда – более "сумасшедшее" предположение, так как это потребует признания недействительным уже самого, что ни на есть святого в физике – второго начала термодинамики. Остается все пенять на скорость света… "Это, возможно, начало смены парадигмы в физике", – отмечает соавтор Пола Дэвиса – Тамара Дэвис. В частности, может оказаться, что 6-10 млрд. лет назад скорость света могла быть выше, чем сейчас (300 тыс. км/с). «Покушение на мировые константы». Однако это не так. На самом деле за миллиарды лет следования света до Земли скорость фотонов излучённых квазарами миллиарды лет назад выросла, увеличилась и длина волны, уменьшилось количество внутренней энергии в фотоне, увеличился его объём. Эту картину и описывают учёные в своих работах. Все описанные факты доказывают правоту теории элементарных частиц материи. [Авт].
