[вернуться к содержанию сайта]

Т. IV "Оптика", (М.:Наука, 1980), с. 629.

    1. Помимо принципа или постулата относительности, Эйнштейн положил в основу теории относительности постулат о независимости скорости света в вакууме от движения источника. Его обычно называют принципом “постоянства скорости света”, хотя, как заметил ещё Паули (1900–1958), такое название может повести к недоразумениям. Об универсальности постоянства скорости света в вакууме не может быть речи уже потому, что эта скорость постоянна только в инерциальных системах отсчёта, а независимость скорости света от движения источника сохраняется и в общей теории относительности, где на выбор систем отсчёта не накладывается никаких ограничений.

    2. Предположение о зависимости скорости света от движения источника ввёл Ритц (1878–1909). Согласно этому предположению скорость света в вакууме постоянна и равна с только относительно источника. Если же источник света движется со скоростью v относительно какой-либо системы отсчёта, то скорость света с' в этой системе векторно складывается из с и v, т. е. с' = с + v, как это происходит со скоростью снаряда при стрельбе из движущегося орудия. Такая гипотеза получила название баллистической. Ритц систематически перестроил электродинамику Максвелла, приведя её в соответствие с этой гипотезой. Ясно, что баллистическая гипотеза объясняет отрицательный результат опыта Майкельсона, если только источник света неподвижен относительно интерферометра.

    Убедительное доказательство несостоятельности баллистической гипотезы, как показал в 1913 г. голландский астроном де Ситтер (1872–1934), дают астрономические наблюдения над движением двойных звёзд. Действительно, допустим, что баллистическая гипотеза верна. Предположим для простоты, что компоненты двойной звезды вращаются вокруг их центра масс по круговым орбитам в той же плоскости, в которой расположена Земля. Рассмотрим движение одной из этих двух звёзд. Пусть v – скорость движения её по круговой орбите. В положении звезды, когда она удаляется от Земли вдоль соединяющей их прямой, скорость света равна (с – v), а в положении, когда звезда приближается, равна (с + v). Если отсчитывать время от момента, когда звезда находилась в первом положении, то свет из этого положения дойдёт до Земли в момент t₁ = L/(c – v), а из второго положения – в момент t₂ = Т/2 + L/(c + v), где Т – период обращения звезды, a L – расстояние до неё. При громадных расстояниях до звёзд наблюдаемые движения звезды могли бы заметно отступать от законов Кеплера. В частности, при очень больших L могло бы случиться, что t₂≤t₁, т. е. звезда одновременно была бы видна в двух (и даже нескольких) положениях или обращалась бы в противоположном направлении. Ничего подобного, как показали астрономические наблюдения, не происходит.

    Если бы баллистическая гипотеза была верна, то опыт Майкельсона должен был бы дать положительный результат, если его произвести не с земным источником света, а со светом от звёзд. Томашек в 1926 г. так и поступил, но получил отрицательный результат.

    Наконец, ставились специальные опыты, в которых сравнивались скорости γ-квантов, испускаемых движущимися возбуждёнными ядрами углерода (*С¹²) и неподвижными возбуждёнными ядрами кислорода (*O¹⁶). Ставились также опыты по аннигиляции электрона с позитроном, специально приспособленные для проверки независимости скорости света от движения источника. По сравнению с астрономическими опытами, в которых используются космические источники света со сравнительно малыми скоростями, в опытах с атомными ядрами и элементарными частицами скорость источников гораздо выше (сравнима со скоростью самого света). Опыты подтвердили, что с точностью около 10% скорость γ-квантов не зависит от движения источников.

    3. Заметим в заключение, что теория относительности вообще была бы невозможна, если бы не был установлен фундаментальный факт конечности скорости распространения света. Изучение методов и результатов измерения скорости света представляет громадный, не только исторический интерес. В частности, уточнение численного значения этой постоянной необходимо для точных измерений астрономических расстояний методами радиолокации. Это в свою очередь необходимо для целей космонавтики. Однако мы не будем касаться этих вопросов. Ограничимся замечанием, что в 1972 г. скорость света была определена на основе независимых измерений длины волны λ и частоты света ν. Источником света служил гелий-неоновый лазер, генерировавший излучение с длиной волны 3,39 мкм. Длина волны измерялась интерферометрически сравнением её с эталоном длины, т. е. с длиной волны в вакууме оранжевой линии изотопа криптона-86. Ошибка таких измерений ~ 10^–5 нм. Частота лазерного излучения измерялась путём сравнения её с атомным стандартом частоты, т. е. с частотой перехода между двумя сверхтонкими квантовыми уровнями атома цезия-133 в нулевом магнитном поле. При этом использовались методы нелинейной оптики – генерация излучений с суммарной и разностной частотами. В итоге для скорости света c= λν было найдено значение

c = 299 792 458 ± 1,2 м/с,

[вернуться к содержанию сайта]

W