Im 19. Jahrhundert gab es mehrere wissenschaftliche Experimente, die zur Entdeckung einer Reihe neuer Phänomene führten. Zu diesen Phänomenen gehört Hans Oersteds Entdeckung der Erzeugung magnetischer Induktion durch elektrischen Strom. Später entdeckte Michael Faraday den gegenteiligen Effekt, der elektromagnetische Induktion genannt wurde.

James Maxwells Gleichungen – die elektromagnetische Natur des Lichts

Als Ergebnis dieser Entdeckungen wurde die sogenannte „Wechselwirkung aus der Ferne“ festgestellt, was zu der von Wilhelm Weber formulierten neuen Theorie des Elektromagnetismus führte, die auf Fernwirkung basierte. Später definierte Maxwell das Konzept elektrischer und magnetischer Felder, die sich gegenseitig erzeugen können, also eine elektromagnetische Welle. Anschließend verwendete Maxwell in seinen Gleichungen die sogenannte „elektromagnetische Konstante“ – Mit.

Zu diesem Zeitpunkt waren Wissenschaftler bereits der Tatsache nahe gekommen, dass Licht elektromagnetischer Natur ist. Die physikalische Bedeutung der elektromagnetischen Konstante ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Erregungen. Zur Überraschung von James Maxwell selbst stellte sich heraus, dass der gemessene Wert dieser Konstante in Experimenten mit Einheitsladungen und -strömen der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum entsprach.

Vor dieser Entdeckung trennte die Menschheit Licht, Elektrizität und Magnetismus. Maxwells Verallgemeinerung ermöglichte uns einen neuen Blick auf die Natur des Lichts als ein bestimmtes Fragment elektrischer und magnetischer Felder, das sich unabhängig im Raum ausbreitet.

Die folgende Abbildung zeigt ein Diagramm der Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle, bei der es sich ebenfalls um Licht handelt. Dabei ist H der Vektor der magnetischen Feldstärke, E der Vektor der elektrischen Feldstärke. Beide Vektoren stehen senkrecht zueinander sowie zur Wellenausbreitungsrichtung.

Michelson-Experiment – ​​die Absolutheit der Lichtgeschwindigkeit

Die damalige Physik basierte weitgehend auf Galileis Relativitätsprinzip, wonach die Gesetze der Mechanik in jedem gewählten Trägheitsbezugssystem gleich aussehen. Gleichzeitig sollte die Ausbreitungsgeschwindigkeit durch Addition der Geschwindigkeiten von der Geschwindigkeit der Quelle abhängen. Allerdings würde sich die elektromagnetische Welle in diesem Fall je nach Wahl des Bezugssystems unterschiedlich verhalten, was gegen das Relativitätsprinzip von Galileo verstößt. Daher befand sich Maxwells scheinbar wohlgeformte Theorie in einem wackeligen Zustand.

Experimente haben gezeigt, dass die Lichtgeschwindigkeit wirklich nicht von der Geschwindigkeit der Quelle abhängt, was bedeutet, dass eine Theorie erforderlich ist, die solch eine seltsame Tatsache erklären kann. Als beste Theorie erwies sich damals die Theorie des „Äthers“ – eines bestimmten Mediums, in dem sich Licht ausbreitet, so wie sich Schall in der Luft ausbreitet. Dann würde die Lichtgeschwindigkeit nicht durch die Bewegungsgeschwindigkeit der Quelle bestimmt, sondern durch die Eigenschaften des Mediums selbst – des Äthers.

Zur Entdeckung des Äthers wurden viele Experimente durchgeführt, das berühmteste davon ist das Experiment des amerikanischen Physikers Albert Michelson. Kurz gesagt: Es ist bekannt, dass sich die Erde im Weltraum bewegt. Dann ist es logisch anzunehmen, dass es sich auch durch den Äther bewegt, da die vollständige Bindung des Äthers an die Erde nicht nur den höchsten Grad an Egoismus darstellt, sondern einfach durch nichts verursacht werden kann. Wenn sich die Erde durch ein bestimmtes Medium bewegt, in dem sich Licht ausbreitet, dann ist es logisch anzunehmen, dass hier die Addition der Geschwindigkeiten stattfindet. Das heißt, die Ausbreitung des Lichts muss von der Bewegungsrichtung der Erde abhängen, die durch den Äther fliegt. Als Ergebnis seiner Experimente entdeckte Michelson keinen Unterschied zwischen der Lichtausbreitungsgeschwindigkeit in beide Richtungen von der Erde aus.

Der niederländische Physiker Hendrik Lorentz versuchte, dieses Problem zu lösen. Seiner Annahme zufolge beeinflusste der „ätherische Wind“ Körper in der Weise, dass sie ihre Größe in Richtung ihrer Bewegung verringerten. Basierend auf dieser Annahme erlebten sowohl die Erde als auch Michelsons Gerät diese Lorentz-Kontraktion, wodurch Albert Michelson die gleiche Geschwindigkeit für die Lichtausbreitung in beide Richtungen erhielt. Und obwohl es Lorentz einigermaßen gelang, den Tod der Äther-Theorie hinauszuzögern, hielten Wissenschaftler diese Theorie immer noch für „weit hergeholt“. So soll der Äther eine Reihe „märchenhafter“ Eigenschaften haben, darunter Schwerelosigkeit und die Abwesenheit von Widerstand gegenüber sich bewegenden Körpern.

Das Ende der Geschichte des Äthers kam 1905 mit der Veröffentlichung des Artikels „Über die Elektrodynamik bewegter Körper“ des damals wenig bekannten Albert Einstein.

Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie

Der 26-jährige Albert Einstein vertrat eine völlig neue, andere Sicht auf die Natur von Raum und Zeit, die im Widerspruch zu den damaligen Vorstellungen stand und insbesondere gegen Galileis Relativitätsprinzip grob verstieß. Laut Einstein lieferte Michelsons Experiment keine positiven Ergebnisse, da Raum und Zeit solche Eigenschaften haben, dass die Lichtgeschwindigkeit ein absoluter Wert ist. Das heißt, egal in welchem ​​Bezugssystem sich der Beobachter befindet, die Lichtgeschwindigkeit relativ zu ihm ist immer gleich, 300.000 km/s. Daraus folgte die Unmöglichkeit, Geschwindigkeiten relativ zum Licht zu addieren – egal wie schnell sich die Lichtquelle bewegt, die Lichtgeschwindigkeit ändert sich nicht (addiert oder subtrahiert).

Einstein nutzte die Lorentz-Kontraktion, um Änderungen in den Parametern von Körpern zu beschreiben, die sich mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. So wird beispielsweise die Länge solcher Körper abnehmen und ihre eigene Zeit wird sich verlangsamen. Der Koeffizient solcher Änderungen wird Lorentz-Faktor genannt. Einsteins berühmte Formel E=mc 2 beinhaltet eigentlich auch den Lorentz-Faktor ( E= ymc 2), was im Allgemeinen gleich Eins ist, wenn die Körpergeschwindigkeit vorliegt v gleich Null. Wenn sich die Körpergeschwindigkeit nähert v zur Lichtgeschwindigkeit C Lorentz-Faktor j eilt der Unendlichkeit entgegen. Daraus folgt, dass, um einen Körper auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, unendlich viel Energie benötigt wird und es daher unmöglich ist, diese Geschwindigkeitsbegrenzung zu überschreiten.

Für diese Aussage gibt es auch ein Argument namens „Relativität der Gleichzeitigkeit“.

Paradoxon der Relativität der Gleichzeitigkeit von SRT

Kurz gesagt besteht das Phänomen der Relativität der Gleichzeitigkeit darin, dass Uhren, die sich an verschiedenen Punkten im Raum befinden, nur dann „gleichzeitig“ laufen können, wenn sie sich im gleichen Inertialsystem befinden. Das heißt, die Uhrzeit hängt von der Wahl des Referenzsystems ab.

Daraus folgt das Paradoxon, dass Ereignis B, das eine Folge von Ereignis A ist, gleichzeitig mit diesem eintreten kann. Darüber hinaus ist es möglich, Referenzsysteme so zu wählen, dass Ereignis B früher eintritt als das Ereignis A, das es verursacht hat. Ein solches Phänomen verstößt gegen das in der Wissenschaft fest verankerte und nie in Frage gestellte Kausalitätsprinzip. Diese hypothetische Situation wird jedoch nur dann beobachtet, wenn der Abstand zwischen den Ereignissen A und B größer ist als das Zeitintervall zwischen ihnen multipliziert mit der „elektromagnetischen Konstante“ – Mit. Also die Konstante C, die der Lichtgeschwindigkeit entspricht, ist die maximale Geschwindigkeit der Informationsübertragung. Andernfalls würde das Kausalitätsprinzip verletzt.

Wie wird die Lichtgeschwindigkeit gemessen?

Beobachtungen von Olaf Roemer

Wissenschaftler der Antike glaubten größtenteils, dass sich Licht mit unendlicher Geschwindigkeit bewegt, und die erste Schätzung der Lichtgeschwindigkeit wurde bereits 1676 erhalten. Der dänische Astronom Olaf Roemer beobachtete Jupiter und seine Monde. In dem Moment, als sich Erde und Jupiter auf gegenüberliegenden Seiten der Sonne befanden, verzögerte sich die Sonnenfinsternis des Jupitermondes Io um 22 Minuten gegenüber der berechneten Zeit. Die einzige Lösung, die Olaf Roemer gefunden hat, ist, dass die Lichtgeschwindigkeit limitierend ist. Aus diesem Grund verzögern sich die Informationen über das beobachtete Ereignis um 22 Minuten, da der Weg vom Io-Satelliten zum Teleskop des Astronomen einige Zeit in Anspruch nimmt. Nach Roemers Berechnungen betrug die Lichtgeschwindigkeit 220.000 km/s.

Beobachtungen von James Bradley

Im Jahr 1727 entdeckte der englische Astronom James Bradley das Phänomen der Lichtaberration. Der Kern dieses Phänomens besteht darin, dass bei der Bewegung der Erde um die Sonne sowie während der Erdrotation eine Verschiebung der Sterne am Nachthimmel beobachtet wird. Da der Erdbeobachter und die Erde selbst ständig ihre Bewegungsrichtung relativ zum beobachteten Stern ändern, legt das vom Stern emittierte Licht mit der Zeit unterschiedliche Entfernungen zurück und fällt in unterschiedlichen Winkeln auf den Beobachter. Die begrenzte Lichtgeschwindigkeit führt dazu, dass die Sterne am Himmel das ganze Jahr über eine Ellipse beschreiben. Dieses Experiment ermöglichte es James Bradley, die Lichtgeschwindigkeit zu schätzen – 308.000 km/s.

Das Louis-Fizeau-Erlebnis

Im Jahr 1849 führte der französische Physiker Louis Fizeau ein Laborexperiment zur Messung der Lichtgeschwindigkeit durch. Der Physiker installierte in Paris einen Spiegel in einer Entfernung von 8.633 Metern von der Quelle, doch nach Roemers Berechnungen wird das Licht diese Strecke in Hunderttausendstelsekunden zurücklegen. Eine solche Genauigkeit der Uhr war damals unerreichbar. Fizeau verwendete dann ein Zahnrad, das sich auf dem Weg von der Quelle zum Spiegel und vom Spiegel zum Beobachter drehte und dessen Zähne das Licht periodisch blockierten. Für den Fall, dass ein Lichtstrahl von der Quelle zum Spiegel zwischen den Zähnen hindurchging und auf dem Rückweg auf einen Zahn traf, verdoppelte der Physiker die Rotationsgeschwindigkeit des Rades. Als die Rotationsgeschwindigkeit des Rades zunahm, hörte das Licht fast auf zu verschwinden, bis die Rotationsgeschwindigkeit 12,67 Umdrehungen pro Sekunde erreichte. In diesem Moment verschwand das Licht wieder.

Eine solche Beobachtung führte dazu, dass das Licht ständig auf die Zähne „prallte“ und keine Zeit hatte, zwischen ihnen „zu schlüpfen“. Fizeau kannte die Rotationsgeschwindigkeit des Rades, die Anzahl der Zähne und den doppelten Abstand von der Quelle zum Spiegel und berechnete die Lichtgeschwindigkeit, die sich als 315.000 km/s herausstellte.

Ein Jahr später führte ein anderer französischer Physiker, Leon Foucault, ein ähnliches Experiment durch, bei dem er einen rotierenden Spiegel anstelle eines Zahnrads verwendete. Für die Lichtgeschwindigkeit in der Luft ermittelte er einen Wert von 298.000 km/s.

Ein Jahrhundert später wurde Fizeaus Methode so weit verbessert, dass ein ähnliches Experiment, das 1950 von E. Bergstrand durchgeführt wurde, einen Geschwindigkeitswert von 299.793,1 km/s ergab. Diese Zahl weicht nur um 1 km/s vom aktuellen Wert der Lichtgeschwindigkeit ab.

Weitere Messungen

Mit dem Aufkommen von Lasern und zunehmender Genauigkeit von Messgeräten gelang es, den Messfehler auf bis zu 1 m/s zu reduzieren. Deshalb verwendeten amerikanische Wissenschaftler 1972 einen Laser für ihre Experimente. Durch Messung der Frequenz und Wellenlänge des Laserstrahls konnten sie einen Wert von 299.792.458 m/s ermitteln. Bemerkenswert ist, dass eine weitere Erhöhung der Genauigkeit der Messung der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum nicht aufgrund technischer Unvollkommenheiten der Instrumente, sondern aufgrund des Fehlers des Messgerätnormals selbst unmöglich war. Aus diesem Grund definierte die XVII. Generalkonferenz für Maß und Gewicht 1983 den Meter als die Entfernung, die Licht im Vakuum in einer Zeit von 1/299.792.458 Sekunden zurücklegt.

Fassen wir es zusammen

Aus all dem oben Gesagten folgt also, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum eine grundlegende physikalische Konstante ist, die in vielen grundlegenden Theorien vorkommt. Diese Geschwindigkeit ist absolut, das heißt unabhängig von der Wahl des Referenzsystems, und entspricht auch der maximalen Geschwindigkeit der Informationsübertragung. Mit dieser Geschwindigkeit bewegen sich nicht nur elektromagnetische Wellen (Licht), sondern auch alle masselosen Teilchen. Darunter vermutlich auch das Graviton, ein Teilchen aus Gravitationswellen. Unter anderem aufgrund relativistischer Effekte steht die eigene Zeit des Lichts buchstäblich still.

Solche Eigenschaften des Lichts, insbesondere die Unanwendbarkeit des Prinzips der Addition von Geschwindigkeiten, passen nicht in den Kopf. Viele Experimente bestätigen jedoch die oben aufgeführten Eigenschaften, und eine Reihe grundlegender Theorien basieren genau auf dieser Natur des Lichts.

Die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien variiert erheblich. Die Schwierigkeit besteht darin, dass das menschliche Auge es nicht im gesamten Spektralbereich wahrnimmt. Die Natur des Ursprungs von Lichtstrahlen interessiert Wissenschaftler seit der Antike. Die ersten Versuche, die Lichtgeschwindigkeit zu berechnen, wurden bereits 300 v. Chr. unternommen. Damals stellten Wissenschaftler fest, dass sich die Welle geradlinig ausbreitete.

Schnelle Reaktion

Es gelang ihnen, die Eigenschaften des Lichts und die Flugbahn seiner Bewegung mit mathematischen Formeln zu beschreiben. wurde zweitausend Jahre nach der ersten Forschung bekannt.

Was ist Lichtstrom?

Ein Lichtstrahl ist eine elektromagnetische Welle kombiniert mit Photonen. Unter Photonen versteht man die einfachsten Elemente, die auch Quanten elektromagnetischer Strahlung genannt werden. Der Lichtstrom ist in allen Spektren unsichtbar. Es bewegt sich nicht im herkömmlichen Sinne des Wortes im Raum. Um den Zustand einer elektromagnetischen Welle mit Quantenteilchen zu beschreiben, wird das Konzept des Brechungsindex eines optischen Mediums eingeführt.

Der Lichtstrom wird in Form eines Strahls mit kleinem Querschnitt im Raum übertragen. Die Methode der Bewegung im Raum wird durch geometrische Methoden abgeleitet. Dabei handelt es sich um einen geradlinigen Strahl, der sich an der Grenze zu verschiedenen Medien zu brechen beginnt und eine krummlinige Flugbahn bildet. Wissenschaftler haben bewiesen, dass die maximale Geschwindigkeit im Vakuum entsteht; in anderen Umgebungen kann die Bewegungsgeschwindigkeit erheblich variieren. Wissenschaftler haben ein System entwickelt, bei dem ein Lichtstrahl und ein abgeleiteter Wert die Grundlage für die Ableitung und Ablesung bestimmter SI-Einheiten bilden.

Einige historische Fakten

Vor etwa 900 Jahren schlug Avicena vor, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig vom Nennwert einen endlichen Wert hat. Galileo Galilei versuchte, die Lichtgeschwindigkeit experimentell zu berechnen. Mit zwei Taschenlampen versuchten die Experimentatoren, die Zeit zu messen, in der ein Lichtstrahl von einem Objekt für ein anderes sichtbar sein würde. Doch ein solches Experiment erwies sich als erfolglos. Die Geschwindigkeit war so hoch, dass die Verzögerungszeit nicht erkannt werden konnte.

Galileo Galilei bemerkte, dass Jupiter einen Abstand zwischen den Finsternissen seiner vier Satelliten von 1320 Sekunden hatte. Basierend auf diesen Entdeckungen berechnete der dänische Astronom Ole Roemer im Jahr 1676 die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Lichtstrahls mit 222.000 km/s. Diese Messung war damals die genaueste, konnte jedoch mit irdischen Maßstäben nicht überprüft werden.

Nach 200 Jahren gelang es Louise Fizeau, die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls experimentell zu berechnen. Er schuf eine besondere Installation mit einem Spiegel und einem Getriebe, das sich mit hoher Geschwindigkeit drehte. Der Lichtstrom wurde vom Spiegel reflektiert und kehrte nach 8 km zurück. Als die Radgeschwindigkeit zunahm, kam es zu einem Moment, in dem das Getriebe den Strahl blockierte. Somit wurde die Geschwindigkeit des Strahls auf 312.000 Kilometer pro Sekunde eingestellt.

Foucault verbesserte diese Ausrüstung, indem er die Parameter reduzierte, indem er den Getriebemechanismus durch einen flachen Spiegel ersetzte. Es stellte sich heraus, dass seine Messgenauigkeit dem modernen Standard am nächsten kam und 288.000 Meter pro Sekunde betrug. Foucault unternahm Versuche, die Lichtgeschwindigkeit in einem fremden Medium auf der Grundlage von Wasser zu berechnen. Der Physiker konnte daraus schließen, dass dieser Wert nicht konstant ist und von den Brechungseigenschaften in einem bestimmten Medium abhängt.

Ein Vakuum ist ein Raum ohne Materie. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum im C-System wird mit dem lateinischen Buchstaben C bezeichnet. Sie ist unerreichbar. Kein Gegenstand kann auf einen solchen Wert übertaktet werden. Physiker können sich nur vorstellen, was mit Objekten passieren könnte, wenn sie so stark beschleunigt werden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Lichtstrahls hat konstante Eigenschaften, sie beträgt:

• konstant und endgültig;
• unerreichbar und unveränderlich.

Wenn wir diese Konstante kennen, können wir die maximale Geschwindigkeit berechnen, mit der sich Objekte im Raum bewegen können. Das Ausmaß der Ausbreitung eines Lichtstrahls wird als Grundkonstante angesehen. Es wird zur Charakterisierung der Raumzeit verwendet. Dies ist der maximal zulässige Wert für bewegte Partikel. Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum? Der aktuelle Wert wurde durch Labormessungen und mathematische Berechnungen ermittelt. Sie entspricht 299.792.458 Metern pro Sekunde mit einer Genauigkeit von ± 1,2 m/s. In vielen Disziplinen, auch in der Schule, werden Näherungsrechnungen zur Lösung von Problemen verwendet. Es wird ein Indikator von 3.108 m/s angenommen.

Lichtwellen im menschlichen sichtbaren Spektrum und Röntgenwellen können auf Messwerte beschleunigt werden, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern. Sie können dieser Konstante weder entsprechen noch ihren Wert überschreiten. Die Konstante wurde basierend auf der Verfolgung des Verhaltens der kosmischen Strahlung zum Zeitpunkt ihrer Beschleunigung in speziellen Beschleunigern abgeleitet. Dies hängt vom Trägheitsmedium ab, in dem sich der Strahl ausbreitet. In Wasser ist die Lichtdurchlässigkeit um 25 % geringer und in Luft hängt sie von der Temperatur und dem Druck zum Zeitpunkt der Berechnungen ab.

Alle Berechnungen wurden unter Verwendung der Relativitätstheorie und des von Einstein abgeleiteten Kausalitätsgesetzes durchgeführt. Der Physiker geht davon aus, dass, wenn Objekte eine Geschwindigkeit von 1.079.252.848,8 Kilometern pro Stunde erreichen und diese überschreiten, es zu irreversiblen Veränderungen in der Struktur unserer Welt kommt und das System zusammenbricht. Die Zeit beginnt herunterzuzählen und stört die Reihenfolge der Ereignisse.

Die Definition von Meter leitet sich von der Geschwindigkeit eines Lichtstrahls ab. Darunter versteht man die Fläche, die ein Lichtstrahl in 1/299792458 Sekunde zurücklegt. Dieses Konzept sollte nicht mit dem Standard verwechselt werden. Der Meterstandard ist ein spezielles technisches Gerät auf Cadmiumbasis mit Schattierung, das es Ihnen ermöglicht, eine bestimmte Entfernung physisch zu sehen.

Um die Geschwindigkeit (zurückgelegte Strecke/verwendete Zeit) zu bestimmen, müssen wir Entfernungs- und Zeitstandards wählen. Unterschiedliche Standards können zu unterschiedlichen Geschwindigkeitsmessungen führen.

Ist die Lichtgeschwindigkeit konstant?

[Tatsächlich hängt die Feinstrukturkonstante von der Energieskala ab, aber hier beziehen wir uns auf ihre untere Energiegrenze.]

Spezielle Relativitätstheorie

Auch die Definition des Meters im SI-System basiert auf der Annahme der Richtigkeit der Relativitätstheorie. Die Lichtgeschwindigkeit ist gemäß dem Grundpostulat der Relativitätstheorie konstant. Dieses Postulat enthält zwei Ideen:

• Die Lichtgeschwindigkeit hängt nicht von der Bewegung des Beobachters ab.
• Die Lichtgeschwindigkeit hängt nicht von zeitlichen und räumlichen Koordinaten ab.

Die Vorstellung, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Geschwindigkeit des Beobachters ist, ist kontraintuitiv. Manche Leute können nicht einmal zustimmen, dass diese Idee logisch ist. Im Jahr 1905 zeigte Einstein, dass diese Idee logisch richtig war, wenn man die Annahme der absoluten Natur von Raum und Zeit aufgab.

Im Jahr 1879 glaubte man, dass sich Licht durch ein Medium im Weltraum ausbreiten muss, so wie sich Schall durch Luft und andere Substanzen ausbreitet. Michelson und Morley führte ein Experiment durch, um den Äther zu erkennen, indem er Änderungen der Lichtgeschwindigkeit beobachtete, wenn sich die Richtung der Erdbewegung relativ zur Sonne im Laufe des Jahres änderte. Zu ihrer Überraschung konnte keine Änderung der Lichtgeschwindigkeit festgestellt werden.

Doktor der technischen Wissenschaften A. GOLUBEV

Das Konzept der Wist nur dann einfach, wenn keine Dispersion vorliegt.

Lin Westergaard Heu in der Nähe der Installation, in der ein einzigartiges Experiment durchgeführt wurde.

Im vergangenen Frühjahr berichteten wissenschaftliche und populärwissenschaftliche Zeitschriften auf der ganzen Welt über sensationelle Neuigkeiten. Amerikanische Physiker führten ein einzigartiges Experiment durch: Es gelang ihnen, die Lichtgeschwindigkeit auf 17 Meter pro Sekunde zu reduzieren.

Jeder weiß, dass sich Licht mit enormer Geschwindigkeit ausbreitet – fast 300.000 Kilometer pro Sekunde. Der genaue Wert seines Wertes im Vakuum = 299792458 m/s ist eine grundlegende physikalische Konstante. Nach der Relativitätstheorie ist dies die maximal mögliche Signalübertragungsgeschwindigkeit.

In jedem transparenten Medium breitet sich Licht langsamer aus. Seine Geschwindigkeit v hängt vom Brechungsindex des Mediums n ab: v = c/n. Der Brechungsindex von Luft beträgt 1,0003, von Wasser 1,33 und von verschiedenen Glasarten 1,5 bis 1,8. Diamant hat einen der höchsten Brechungsindexwerte – 2,42. Somit verringert sich die Lichtgeschwindigkeit in gewöhnlichen Substanzen um nicht mehr als das 2,5-fache.

Anfang 1999 untersuchte eine Gruppe von Physikern des Rowland Institute for Scientific Research der Harvard University (Massachusetts, USA) und der Stanford University (Kalifornien) den makroskopischen Quanteneffekt – die sogenannte selbstinduzierte Transparenz, bei der Laserimpulse durch ein Medium geleitet werden das ist normalerweise undurchsichtig. Dieses Medium bestand aus Natriumatomen in einem besonderen Zustand, dem sogenannten Bose-Einstein-Kondensat. Bei Bestrahlung mit einem Laserpuls erhält es optische Eigenschaften, die die Gruppengeschwindigkeit des Pulses im Vergleich zur Geschwindigkeit im Vakuum um das 20-Millionen-fache reduzieren. Den Experimentatoren gelang es, die Lichtgeschwindigkeit auf 17 m/s zu erhöhen!

Bevor wir das Wesentliche dieses einzigartigen Experiments beschreiben, erinnern wir uns an die Bedeutung einiger physikalischer Konzepte.

Gruppengeschwindigkeit. Wenn sich Licht durch ein Medium ausbreitet, werden zwei Geschwindigkeiten unterschieden: Phase und Gruppe. Phasengeschwindigkeit v f charakterisiert die Bewegung der Phase einer idealen monochromatischen Welle – einer unendlichen Sinuswelle mit genau einer Frequenz und bestimmt die Richtung der Lichtausbreitung. Die Phasengeschwindigkeit im Medium entspricht dem Phasenbrechungsindex – dem gleichen, dessen Werte für verschiedene Stoffe gemessen werden. Der Phasenbrechungsindex und damit die Phasengeschwindigkeit hängen von der Wellenlänge ab. Diese Abhängigkeit wird Dispersion genannt; es führt insbesondere zur Zerlegung des durch ein Prisma fallenden weißen Lichts in ein Spektrum.

Eine echte Lichtwelle besteht jedoch aus einer Reihe von Wellen unterschiedlicher Frequenz, die in einem bestimmten Spektralintervall gruppiert sind. Eine solche Menge wird als Wellengruppe, Wellenpaket oder Lichtimpuls bezeichnet. Diese Wellen breiten sich aufgrund der Dispersion mit unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten durch das Medium aus. In diesem Fall wird der Impuls gedehnt und seine Form verändert. Um die Bewegung eines Impulses, einer Wellengruppe als Ganzes zu beschreiben, wird daher das Konzept der Gruppengeschwindigkeit eingeführt. Dies macht nur bei einem schmalen Spektrum und in einem Medium mit schwacher Dispersion Sinn, wenn der Unterschied in den Phasengeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten gering ist. Um die Situation besser zu verstehen, können wir eine klare Analogie geben.

Stellen wir uns vor, dass sieben Athleten an der Startlinie stehen, gekleidet in verschiedenfarbige Trikots entsprechend den Farben des Spektrums: Rot, Orange, Gelb usw. Auf das Signal der Startpistole hin beginnen sie gleichzeitig zu laufen, aber das „Rot.“ „Athlet läuft schneller als der „Orange“. , „Orange“ ist schneller als „Gelb“ usw., so dass sie sich zu einer Kette strecken, deren Länge kontinuierlich zunimmt. Stellen Sie sich nun vor, wir betrachten sie von oben aus einer solchen Höhe, dass wir einzelne Läufer nicht unterscheiden können, sondern nur einen bunten Fleck sehen. Ist es möglich, über die Bewegungsgeschwindigkeit dieses Ortes als Ganzes zu sprechen? Es ist möglich, aber nur, wenn es nicht sehr verschwommen ist und der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Läufern unterschiedlicher Farbe gering ist. Andernfalls kann sich der Spot über die gesamte Länge der Strecke erstrecken und die Frage nach seiner Geschwindigkeit verliert an Bedeutung. Dies entspricht einer starken Streuung – einer großen Geschwindigkeitsspreizung. Wenn Läufer Trikots tragen, die fast die gleiche Farbe haben und sich nur in den Farbtönen unterscheiden (z. B. von Dunkelrot bis Hellrot), liegt ein schmales Spektrum vor. Dann unterscheiden sich die Geschwindigkeiten der Läufer kaum, die Gruppe bleibt bei der Bewegung recht kompakt und lässt sich durch einen ganz bestimmten Geschwindigkeitswert charakterisieren, der als Gruppengeschwindigkeit bezeichnet wird.

Bose-Einstein-Statistik. Dies ist eine der Arten der sogenannten Quantenstatistik – eine Theorie, die den Zustand von Systemen beschreibt, die eine sehr große Anzahl von Teilchen enthalten, die den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen.

Alle Teilchen – sowohl die in einem Atom enthaltenen als auch die freien – werden in zwei Klassen eingeteilt. Für einen von ihnen gilt das Pauli-Ausschlussprinzip, wonach es auf jedem Energieniveau nicht mehr als ein Teilchen geben kann. Teilchen dieser Klasse werden Fermionen genannt (das sind Elektronen, Protonen und Neutronen; zur gleichen Klasse gehören Teilchen, die aus einer ungeraden Anzahl von Fermionen bestehen), und das Gesetz ihrer Verteilung wird Fermi-Dirac-Statistik genannt. Teilchen einer anderen Klasse werden Bosonen genannt und gehorchen nicht dem Pauli-Prinzip: Auf einem Energieniveau können sich unbegrenzt viele Bosonen ansammeln. In diesem Fall sprechen wir von Bose-Einstein-Statistiken. Zu den Bosonen zählen Photonen, einige kurzlebige Elementarteilchen (z. B. Pi-Mesonen) sowie Atome, die aus einer geraden Anzahl von Fermionen bestehen. Bei sehr niedrigen Temperaturen sammeln sich Bosonen auf ihrem niedrigsten Grundenergieniveau; dann sagt man, dass Bose-Einstein-Kondensation auftritt. Die Kondensatatome verlieren ihre individuellen Eigenschaften, und mehrere Millionen von ihnen beginnen sich wie ein Ganzes zu verhalten, ihre Wellenfunktionen verschmelzen und ihr Verhalten wird durch eine einzige Gleichung beschrieben. Man kann also sagen, dass die Atome des Kondensats kohärent geworden sind, wie Photonen in der Laserstrahlung. Forscher des amerikanischen National Institute of Standards and Technology nutzten diese Eigenschaft des Bose-Einstein-Kondensats, um einen „Atomlaser“ zu schaffen (siehe Science and Life Nr. 10, 1997).

Selbstverursachte Transparenz. Dies ist einer der Effekte der nichtlinearen Optik – der Optik starker Lichtfelder. Es besteht darin, dass ein sehr kurzer und starker Lichtimpuls ungeschwächt ein Medium durchdringt, das kontinuierliche Strahlung oder lange Impulse absorbiert: Ein undurchsichtiges Medium wird für ihn transparent. Selbstinduzierte Transparenz wird in verdünnten Gasen mit einer Pulsdauer in der Größenordnung von 10 –7 – 10 –8 s und in kondensierten Medien – weniger als 10 –11 s – beobachtet. In diesem Fall kommt es zu einer Verzögerung des Impulses – seine Gruppengeschwindigkeit nimmt stark ab. Dieser Effekt wurde erstmals 1967 von McCall und Khan an Rubin bei einer Temperatur von 4 K nachgewiesen. 1970 wurden in Rubidium Verzögerungen erhalten, die Impulsgeschwindigkeiten entsprachen, die drei Größenordnungen (1000-mal) geringer als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum waren Dampf.

Wenden wir uns nun dem einzigartigen Experiment von 1999 zu. Es wurde von Len Westergaard Howe, Zachary Dutton, Cyrus Berusi (Rowland Institute) und Steve Harris (Stanford University) durchgeführt. Sie kühlten eine dichte, magnetisch gehaltene Wolke aus Natriumatomen ab, bis sie in den Grundzustand, das niedrigste Energieniveau, zurückkehrten. Dabei wurden nur die Atome isoliert, deren magnetisches Dipolmoment entgegen der Richtung des Magnetfeldes gerichtet war. Anschließend kühlten die Forscher die Wolke auf weniger als 435 nK (Nanokelvin oder 0,000000435 K, nahezu absoluter Nullpunkt) ab.

Anschließend wurde das Kondensat mit einem „Koppelstrahl“ aus linear polarisiertem Laserlicht mit einer Frequenz beleuchtet, die seiner schwachen Anregungsenergie entspricht. Die Atome erreichten ein höheres Energieniveau und hörten auf, Licht zu absorbieren. Dadurch wurde das Kondensat für die folgende Laserstrahlung transparent. Und hier traten sehr seltsame und ungewöhnliche Effekte auf. Die Messungen zeigten, dass ein Impuls, der ein Bose-Einstein-Kondensat durchquert, unter bestimmten Bedingungen eine Verzögerung erfährt, die der Verlangsamung des Lichts um mehr als sieben Größenordnungen entspricht – also um den Faktor 20 Millionen. Die Geschwindigkeit des Lichtimpulses verlangsamte sich auf 17 m/s und seine Länge verringerte sich um ein Vielfaches – auf 43 Mikrometer.

Die Forscher gehen davon aus, dass sie durch die Vermeidung einer Lasererwärmung des Kondensats das Licht noch weiter verlangsamen können – vielleicht auf eine Geschwindigkeit von mehreren Zentimetern pro Sekunde.

Ein System mit solch ungewöhnlichen Eigenschaften wird es ermöglichen, die quantenoptischen Eigenschaften von Materie zu untersuchen und verschiedene Geräte für Quantencomputer der Zukunft zu entwickeln, beispielsweise Einzelphotonenschalter.

Epigraph
Der Lehrer fragt: Kinder, was ist das schnellste Ding der Welt?
Tanechka sagt: Das schnellste Wort. Ich habe nur gesagt, du wirst nicht zurückkommen.
Vanechka sagt: Nein, Licht ist am schnellsten.
Sobald ich den Schalter drückte, wurde es im Raum sofort hell.
Und Vovochka wendet ein: Das Schnellste auf der Welt ist Durchfall.
Ich war einmal so ungeduldig, dass ich kein Wort sagte
Ich hatte keine Zeit, etwas zu sagen oder das Licht anzumachen.

Haben Sie sich jemals gefragt, warum die Lichtgeschwindigkeit in unserem Universum maximal, endlich und konstant ist? Das ist eine sehr interessante Frage, und als Spoiler möchte ich gleich das schreckliche Geheimnis der Antwort darauf verraten – niemand weiß genau, warum. Gemessen wird die Lichtgeschwindigkeit, d.h. mental akzeptiert für eine Konstante, und auf diesem Postulat sowie auf der Idee, dass alle Trägheitsbezugssysteme gleich sind, baute Albert Einstein seine spezielle Relativitätstheorie auf, die Wissenschaftler seit hundert Jahren verärgert und es Einstein ermöglicht, seine Zunge herauszuhalten ungestraft in die Welt hinaus und grinste in seinem Grab über die Dimensionen des Schweins, das er der gesamten Menschheit aufgepflanzt hat.

Aber warum ist es eigentlich so konstant, so maximal und so endgültig, darauf gibt es keine Antwort, das ist nur ein Axiom, d.h. eine auf Glauben basierende Aussage, die durch Beobachtungen und gesunden Menschenverstand bestätigt wird, aber nirgendwo logisch oder mathematisch ableitbar ist. Und es ist sehr wahrscheinlich, dass es nicht so wahr ist, aber niemand konnte es bisher mit Erfahrung widerlegen.

Ich habe meine eigenen Gedanken zu diesem Thema, mehr dazu später, aber jetzt wollen wir es einfach halten: an deinen Fingern™ Ich werde versuchen, zumindest einen Teil zu beantworten – was bedeutet die Lichtgeschwindigkeit „konstant“.

Nein, ich werde Sie nicht mit Gedankenexperimenten darüber langweilen, was passieren würde, wenn Sie die Scheinwerfer einer mit Lichtgeschwindigkeit fliegenden Rakete usw. einschalten würden, das ist jetzt ein wenig vom Thema abgekommen.

Wenn Sie in einem Nachschlagewerk oder in Wikipedia nachschlagen, wird die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum als eine grundlegende physikalische Konstante definiert genau entspricht 299.792.458 m/s. Nun, grob gesagt werden es etwa 300.000 km/s sein, aber wenn genau richtig- 299.792.458 Meter pro Sekunde.

Es scheint, woher kommt diese Genauigkeit? Jede mathematische oder physikalische Konstante, was auch immer, sogar Pi, sogar die Basis des natürlichen Logarithmus e, sogar die Gravitationskonstante G oder das Plancksche Wirkungsquantum H, immer etwas enthalten Zahlen nach dem Komma. In Pi sind derzeit etwa 5 Billionen dieser Dezimalstellen bekannt (obwohl nur die ersten 39 Ziffern eine physikalische Bedeutung haben), die Gravitationskonstante ist heute als G ~ 6,67384(80)x10 -11 und die Konstante Plank definiert H~ 6,62606957(29)x10 -34 .

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt glatt 299.792.458 m/s, kein Zentimeter mehr, keine Nanosekunde weniger. Möchten Sie wissen, woher diese Genauigkeit kommt?

Alles begann wie immer bei den alten Griechen. Wissenschaft als solche im modernen Sinne des Wortes gab es bei ihnen nicht. Die Philosophen des antiken Griechenlands wurden Philosophen genannt, weil sie zunächst irgendeinen Mist in ihren Köpfen erfanden und dann mit logischen Schlussfolgerungen (und manchmal echten physikalischen Experimenten) versuchten, ihn zu beweisen oder zu widerlegen. Allerdings betrachteten sie die Verwendung realer physikalischer Messungen und Phänomene als „zweitklassigen“ Beweis, der nicht mit erstklassigen logischen Schlussfolgerungen verglichen werden kann, die direkt aus dem Kopf gewonnen werden.

Als erster Mensch, der über die Existenz der Eigengeschwindigkeit des Lichts nachdachte, gilt der Philosoph Empidokles, der feststellte, dass Licht Bewegung ist und Bewegung Geschwindigkeit haben muss. Er wurde von Aristoteles beanstandet, der argumentierte, dass Licht lediglich die Anwesenheit von etwas in der Natur sei, und das sei alles. Und nirgendwo bewegt sich etwas. Aber das ist etwas anderes! Euklid und Ptolemaios glaubten im Allgemeinen, dass Licht von unseren Augen ausgeht und dann auf Objekte fällt und wir sie daher sehen. Kurz gesagt, die alten Griechen waren so dumm, wie sie nur konnten, bis sie von denselben alten Römern erobert wurden.

Im Mittelalter glaubten die meisten Wissenschaftler weiterhin, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts unendlich sei, darunter beispielsweise Descartes, Kepler und Fermat.

Aber einige, wie Galileo, glaubten, dass Licht Geschwindigkeit habe und daher gemessen werden könne. Das Experiment von Galileo, der eine Lampe anzündete und einem mehrere Kilometer von Galileo entfernten Assistenten Licht spendete, ist weithin bekannt. Nachdem er das Licht gesehen hatte, zündete der Assistent seine Lampe an und Galilei versuchte, die Verzögerung zwischen diesen Momenten zu messen. Dies gelang ihm natürlich nicht und am Ende musste er in seinen Schriften schreiben, dass Licht, wenn es eine Geschwindigkeit hat, extrem hoch ist und nicht durch menschliche Anstrengung gemessen werden kann und daher als unendlich angesehen werden kann.

Die erste dokumentierte Messung der Lichtgeschwindigkeit wird dem dänischen Astronomen Olaf Roemer im Jahr 1676 zugeschrieben. In diesem Jahr beobachteten Astronomen, bewaffnet mit den Teleskopen desselben Galileo, aktiv die Satelliten des Jupiter und berechneten sogar ihre Rotationsperioden. Wissenschaftler haben festgestellt, dass der dem Jupiter am nächsten gelegene Mond, Io, eine Rotationsperiode von etwa 42 Stunden hat. Roemer bemerkte jedoch, dass Io manchmal 11 Minuten früher als erwartet und manchmal 11 Minuten später hinter Jupiter auftauchte. Wie sich herausstellte, erscheint Io früher in den Perioden, in denen sich die Erde, die sich um die Sonne dreht, dem Jupiter in minimaler Entfernung nähert und um 11 Minuten zurückbleibt, wenn sich die Erde am entgegengesetzten Ort der Umlaufbahn befindet und daher weiter entfernt ist Jupiter.

Indem er den Durchmesser der Erdumlaufbahn (der damals schon mehr oder weniger bekannt war) dummerweise durch 22 Minuten teilte, erhielt Roemer die Lichtgeschwindigkeit von 220.000 km/s und verfehlte damit den wahren Wert um etwa ein Drittel.

Im Jahr 1729 beobachtete der englische Astronom James Bradley Parallaxe(durch eine leichte Standortabweichung) entdeckte der Stern Etamin (Gamma Draconis) den Effekt Aberrationen des Lichts, d.h. eine Änderung der Position der uns am nächsten gelegenen Sterne am Himmel aufgrund der Bewegung der Erde um die Sonne.

Aus dem von Bradley entdeckten Effekt der Lichtaberration lässt sich auch schließen, dass Licht eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit hat, was Bradley aufgriff und sie auf etwa 301.000 km/s errechnete, was bereits einer Genauigkeit von 1 % entspricht der heute bekannte Wert.

Es folgten alle klärenden Messungen anderer Wissenschaftler, aber da man glaubte, dass Licht eine Welle ist und sich eine Welle nicht von selbst ausbreiten kann, muss etwas „angeregt“ werden, die Idee der Existenz einer „ Es entstand der „leuchtende Äther“, dessen Entdeckung der amerikanische Physiker Albert Michelson kläglich scheiterte. Er entdeckte keinen leuchtenden Äther, klärte jedoch 1879 die Lichtgeschwindigkeit auf 299.910 ± 50 km/s.

Etwa zur gleichen Zeit veröffentlichte Maxwell seine Theorie des Elektromagnetismus, was bedeutet, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht nur direkt gemessen, sondern auch aus den Werten der elektrischen und magnetischen Permeabilität abgeleitet werden konnte, was durch die Klärung des Wertes von erfolgte im Jahr 1907 die Lichtgeschwindigkeit auf 299.788 km/s.

Schließlich erklärte Einstein, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum eine Konstante sei und von überhaupt nichts abhängt. Im Gegenteil, alles andere – das Addieren von Geschwindigkeiten und das Finden der richtigen Referenzsysteme, die Auswirkungen von Zeitdilatation und Abstandsänderungen bei hoher Geschwindigkeit und viele andere relativistische Effekte – hängen von der Lichtgeschwindigkeit ab (weil sie in allen Formeln als enthalten ist). eine Konstante). Kurz gesagt, alles auf der Welt ist relativ, und die Lichtgeschwindigkeit ist die Größe, relativ zu der alle anderen Dinge in unserer Welt relativ sind. Hier sollten wir vielleicht Lorentz die Palme geben, aber seien wir nicht kaufmännisch, Einstein ist Einstein.

Die genaue Bestimmung des Wertes dieser Konstante wurde im Laufe des 20. Jahrhunderts fortgesetzt, und jedes Jahrzehnt fanden Wissenschaftler mehr und mehr Zahlen nach dem Komma mit Lichtgeschwindigkeit, bis in ihren Köpfen ein vager Verdacht aufkam.

Als die Wissenschaftler immer genauer ermittelten, wie viele Meter Licht pro Sekunde im Vakuum zurücklegt, fragten sie sich, was wir eigentlich in Metern messen. Letzten Endes ist ein Meter nur die Länge eines Platin-Iridium-Stabs, den jemand in einem Museum in der Nähe von Paris vergessen hat!

Und zunächst schien die Idee, einen Normzähler einzuführen, großartig. Um nicht mit Yards, Fuß und anderen schrägen Klaftern zu kämpfen, beschlossen die Franzosen 1791, als Standardmaß für die Länge ein Zehnmillionstel der Entfernung vom Nordpol zum Äquator entlang des durch Paris verlaufenden Meridians zu nehmen. Sie maßen diesen Abstand mit der damals verfügbaren Genauigkeit, gossen einen Stab aus einer Platin-Iridium-Legierung (genauer gesagt zuerst Messing, dann Platin und dann Platin-Iridium) und legten ihn in genau diese Pariser Kammer für Maß und Gewicht als eine Probe. Je weiter wir gehen, desto mehr stellt sich heraus, dass sich die Erdoberfläche verändert, dass sich die Kontinente verformen, dass sich die Meridiane verschieben, und dass sie um ein Zehnmillionstel vergessen haben und begonnen haben, die Länge des darin liegenden Stocks zu zählen der Kristallsarg des Pariser „Mausoleums“ als Meter.

Ein solcher Götzendienst passt nicht zu einem echten Wissenschaftler, das ist kein Rotes Quadrat (!), und 1960 wurde beschlossen, das Konzept des Messgeräts auf eine völlig offensichtliche Definition zu vereinfachen – das Messgerät entspricht genau 1.650.763,73 Wellenlängen, die durch den Übergang von emittiert werden Elektronen zwischen den Energieniveaus 2p10 und 5d5 des nicht angeregten Isotops des Elements Krypton-86 im Vakuum. Nun, wie viel klarer?

Dies ging 23 Jahre lang so, während die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer genauer gemessen wurde, bis 1983 schließlich selbst die hartnäckigsten Retrograden erkannten, dass die Lichtgeschwindigkeit die genaueste und idealste Konstante ist und nicht irgendeine des Isotops von Krypton. Und es wurde beschlossen, alles auf den Kopf zu stellen (genauer gesagt, es wurde beschlossen, alles wieder auf den Kopf zu stellen), jetzt die Lichtgeschwindigkeit Mit ist eine echte Konstante und ein Meter ist die Distanz, die Licht im Vakuum in (1/299.792.458) Sekunden zurücklegt.

Der wahre Wert der Lichtgeschwindigkeit wird auch heute noch geklärt, aber das Interessante ist, dass Wissenschaftler mit jedem neuen Experiment nicht die Lichtgeschwindigkeit, sondern die wahre Länge des Meters klären. Und je genauer die Lichtgeschwindigkeit in den kommenden Jahrzehnten ermittelt wird, desto genauer wird das Messgerät sein, das wir letztendlich erhalten werden.

Und nicht umgekehrt.

Kommen wir nun zurück zu unseren Schafen. Warum ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum unseres Universums maximal, endlich und konstant? So verstehe ich es.

Jeder weiß, dass die Schallgeschwindigkeit in Metall und in fast jedem festen Körper viel höher ist als die Schallgeschwindigkeit in Luft. Das lässt sich ganz einfach überprüfen: Legen Sie einfach Ihr Ohr an die Schiene und Sie können die Geräusche eines herannahenden Zuges viel früher hören als durch die Luft. Warum so? Es ist offensichtlich, dass der Schall im Wesentlichen derselbe ist und die Geschwindigkeit seiner Ausbreitung vom Medium abhängt, von der Konfiguration der Moleküle, aus denen dieses Medium besteht, von seiner Dichte, von den Parametern seines Kristallgitters – kurz gesagt von der aktuelle Zustand des Mediums, über das der Ton übertragen wird.

Und obwohl die Idee des leuchtenden Äthers schon lange aufgegeben wurde, ist das Vakuum, durch das sich elektromagnetische Wellen ausbreiten, nicht absolut nichts, egal wie leer es uns erscheinen mag.

Ich verstehe, dass die Analogie etwas weit hergeholt ist, aber das stimmt an deinen Fingern™ Dasselbe! Gerade als zugängliche Analogie und keineswegs als direkter Übergang von einem Satz physikalischer Gesetze zu anderen bitte ich Sie nur, sich vorzustellen, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer (und im Allgemeinen aller, einschließlich Gluon- und Gravitations-) Schwingungen, So wie die Schallgeschwindigkeit in Stahl in die Schiene „eingenäht“ ist. Von hier aus tanzen wir.

UPD: Übrigens lade ich „Leser mit einem Sternchen“ ein, sich vorzustellen, ob die Lichtgeschwindigkeit in einem „schwierigen Vakuum“ konstant bleibt. Man geht beispielsweise davon aus, dass das Vakuum bei Energien in der Größenordnung der Temperatur von 10–30 K aufhört, einfach mit virtuellen Teilchen zu sieden, und anfängt, „wegzukochen“, d. h. das Raumgefüge zerfällt, Planck-Größen verschwimmen und verlieren ihre physikalische Bedeutung usw. Wäre die Lichtgeschwindigkeit in einem solchen Vakuum noch gleich? C Oder markiert dies den Beginn einer neuen Theorie des „relativistischen Vakuums“ mit Korrekturen wie Lorentz-Koeffizienten bei extremen Geschwindigkeiten? Ich weiß es nicht, ich weiß es nicht, die Zeit wird es zeigen ...