TEORIJA O PROMJENLJIVOJ BRZINI SVJETLOSTI

 

Znamo kako je za širenje zvuka i valova na vodi potrebno neko sredstvo. Uvjereni smo da za širenje svjetlosti nije potrebno neko sredstvo. Znači, može se očekivati neka razlika u širenju tih valova. Jasno je da su gravitacijsko, električno i magnetno polje vezani uz svoje izvore, tj. kako se izvor giba po prostoru, tako se i polje pomiče s njima po prostoru. Istina, s nekim zakašnjenjem potrebnim za širenje promjene. Kako je svjetlost elektromagnetno zračenje, došlo se na ideju za jednu improvizaciju:

 

Što bi bilo kada bi i brzina svjetlosti ovisila o brzini izvora? Kako bi nam izgledala fizika, koje rezultate bi davali razni eksperimenti? Pri tome, polazni postulati za brzinu svjetlosti glase:

 

1)    Konstantna je u 'apsolutnom mirnom' prostoru.

2)    U linearnoj je vezi s brzinom izvora, tj. zbrajaju se.

 

 

'DVOSMJERNO' MJERENJE BRZINE SVJETLOSTI

 

Poznato je iz literature kako se raznim pokusima nije uspio utvrditi eventualni utjecaj brzine Zemlje na mjerenu brzinu svjetlosti. Na ovoj stranici se malo proučava tzv. 'dvosmjerna' metoda mjerenja brzine. Znači, u određenom trenutku se pošalje zraka do zrcala na određenoj udaljenosti (L) i mjeri vrijeme potrebno za povratak zraka. Iz poznate udaljenosti i vremena se računa brzina:

 

 

Pretpostavlja se gibanje mjernog sustava udesno nekom brzinom (v), i za početak, ne uzima se konstantna brzina svjetlosti u oba smjera, već (c1) u smjeru brzine i (c2) u suprotnom smjeru. Apsolutna brzina svjetlosti je označena s (c). Zraka polazi s plohe A1 brzinom (c1) i dok stigne do zrcala B1, ono se zbog brzine (v) pomaklo za (dL1) na mjesto B2. Zatim se odbija, i dok stigne do polazne točke, ona je već na poziciji A3.  Na slici je izraz za potrebno vrijeme T.

 

Ukoliko se izjednače dvije brzine c1 = c2 = c, dobiva se izraz u kojemu je i vrijednost brzine (v), a to nije potvrđeno mjerenjima, tj. vrijeme je neovisno o brzine Zemlje. Zatim je pretpostavljen obični klasični zakon zbrajanja brzine sustava i svjetlosti:

 

 

Zraka polazi od plohe A1 u smjeru brzine (v), prema tome je brzina svjetlosti c1 = c + x, a odbijena zraka je u suprotnu stranu, i iznosi c2 = c – x. Odbijanje zrake nije proces odbijanja tenis loptice od reketa, već vjerojatno proces apsorbiranja fotona i generiranje novog, te se može i zrcalo B isto smatrati izvorom. Sređivanjem se dobiva izraz na slici. Lako se uočava ukoliko je x = v, tj. ukoliko se na apsolutnu i konstantnu brzinu svjetlosti doda ili oduzme brzina mjernog sustava, uvijek ćemo dobiti isto potrebno vrijeme za putovanje zrake!

 

Sličnim izvodom se dokazuje kako će biti isto stanje ukoliko se mjerni sustav giba u suprotnom smjeru od početnog smjera svjetlosti.

 

Iz navedenoga bi se moglo zaključiti kako se 'dvosmjernom' metodom mjerenja može dobiti točna brzina svjetlosti (c), ali se ne može utvrditi utjecaj brzine sustava na mjerenu brzinu svjetlosti u gibajućem referentnom sustavu. Prema tome ni ne možemo na osnovu tih mjerenja tvrditi da je ili nije brzina svjetlosti konstantna u bilo kojem referentnom sustavu!

 

Zatim, možda zbunjujuća činjenica: Ukoliko se pretpostavlja promjenljiva brzina svjetlosti u gibajućim referentnim sustavima, dobiva se i matematički isto vrijeme koje je potvrđeno i pokusima, a ukoliko se pretpostavi neovisna i konstantna brzina svjetlosti ( x = 0 ), matematika daje rezultate ovisne o brzini gibanja sustava, a koji nisu potvrđeni?

 

 

'JEDNOSMJERNO' MJERENJE BRZINE SVJETLOSTI

 

Uvodna razmatranja se nalaze na stranici: http://www.inet.hr/~brvasilj/relativ/foton6.html. Na toj stranici je pretpostavljena konstantna brzina svjetlosti, neovisna o brzini izvora. Objašnjen je i problem sinkronizacije satova pri takvim mjerenjima. Ovdje se dokazuje kako nema problema ni sa sinkronizacijom satova ukoliko je brzina svjetlosti vezana uz brzinu izvora:

 

 

Mjerni sustav se giba nekom brzinom (v) u desno. Apsolutna brzina svjetlosti je označena s (c). U prvom slučaju se radi sinkronizacija satova u smjeru gibanja. Za početak se pretpostavlja gibanje vala brzinom (c1). Sat (A) se postavlja na nulu, i isti trenutak se šalje impuls prema satu (B), koji pri dolasku impulsa počne brojanje od L/(c1-v) sekundi. Za to vrijeme je i sat (A) već izbrojao isto toliko sekundi. Ukoliko prema gore navedenim postulatima uvrstimo c1 = c + v  jer se sustav i val gibaju u istom smjeru, dobivamo sinkronizirane vrijednosti na oba sata L/c.

 

Pri protusmjernoj sinkronizaciji se val giba brzinom (c2). Sat (B) se postavlja na nulu i šalje impuls do sata (A) koji počne brojanje od L/(c2 + v) sekundi. Sat (B) je u međuvremenu izbrojao isto toliko sekundi. Kako su brzina sustava i vala suprotni, uvrštavamo c2 = c – v, te opet dobivamo sinkronizirane satove.

 

Sličnom analizom se lako zaključuje kako ćemo uz tako sinkronizirane satove uvijek mjeriti istu 'apsolutnu' brzinu svjetlosti c. U kojem god smjeru putovao val, uvijek će trebati L/c sekundi, a toliku razliku će pokazivati i satovi.

 

Kao i za 'dvosmjerno' mjerenje brzine svjetlosti, ni ovom metodom ne možemo utvrditi razlike vezane uz neku relativnu brzinu sustava.

 

SINKRONIZACIJA SATOVA PRENOŠENJEM

 

Drugi način sinkronizacije satova je prenošenjem jednog sata na određenu udaljenost (L) gdje će se primati zraka svjetlosti, te iz razlike očitavanja vremena i poznate udaljenosti računati brzina vala. Na početku se na točki (A) nalaze dva sinkronizirana sata. Onda se jedan premjesti u točku (B). U dogovoreno vrijeme (T1) se pošalje impuls vala iz točke (A) i registrira na drugom satu trenutak (T2) kada impuls stigne tamo. Iz razlike vremena se utvrđuje vrijeme potrebno impulsu za tu udaljenost.

 

Međutim, kako je već ranije napomenuto, ukoliko je brzina vala ovisna o brzini izvora, bilo kako putovao val po prostoru u odnosu na vektor brzine, njemu će uvijek trebati isto vrijeme L/c za tu udaljenost.

 

Znači, i ova metoda će uvijek dati istu apsolutnu brzinu svjetlosti, kao i nemogućnost utvrđivanja brzine sustava.

 

DOPPLEROV EFEKAT

 

Poznato je ukoliko se izvor vala giba nekom brzinom u odnosu na promatrača, mijenja se i frekvencija vala koju registrira mirujući promatrač. Slika 3 prikazuje kako bi izgledala ta pojava ukoliko bi se brzina vala algebarski zbrajala s brzinom izvora:

 

 

Na apsciji je relativna brzina izvora u odnosu na 'apsolutnu' brzinu svjetlosti (v/c). Pozitivna brzina (v) znači udaljavanje izvora od promatrača. Priložen je izraz za klasični Doppler, a rezultat (f/fo) je prikazan crtkano. Frekvencija izvora je (fo), a frekvencija koju registrira promatrač je (f). Iz toga izraza se uvođenjem promjenljive brzine svjetlosti dobiva prilagođeni izraz, prikazan punim kosim pravcem.

 

Ukoliko se izvor udaljava, brzina vala je prema promatraču manja od apsolutne ( c' = c – v ), a ukoliko se približava, brzina je veća ( c' = c + v ). Za male brzine je razlika zanemariva, ukoliko se izvor teoretski udaljava brzinom svjetlosti (v = c), do promatrača neće stizati val jer je matematički  njegova brzina prema promatraču nula. Ukoliko se izvor približava, najveća vrijednost omjera frekvencija može biti 2, za razliku od klasičnog koji može biti beskonačan. Zanimljiv rezultat, ali tako kaže matematika!

 

Znači, ni kod Dopplerovog efekta nema nikakve drastične i nemoguće situacije uz usvojene postulate. I zanimljivost za kraj: Ukoliko izračunamo omjer prilagođenog i klasičnog izraza, dobivamo poznati oblik koji se često spominje u nekim drugim teorijama:

 

 

 

MICHELSON – MORLEY EKSPERIMENT

 

Uvodna razmatranja se nalaze na stranici: http://www.inet.hr/~brvasilj/relativ/michelson.html. Tamo je objašnjeno kako je vrijeme putovanja Y-komponente, tj. okomite komponente reflektirane zrake uvijek jednako, tj. ne ovisi o brzini mjernog sustava. Iako je na toj stranici rađena analiza s konstantnom brzinom svjetlosti, isto je stanje ukoliko brzina svjetlosti ovisi o brzini izvora. Naime, pretpostavilo se da se sustav giba u x-smjeru, i prema tome nema okomitu komponentu te je brzina svjetlosti konstantna i jednaka 'apsolutnoj' brzini.

 

Na početku ove stranice pod naslovom 'Dvosmjerno mjerenje brzine svjetlosti' je pak objašnjeno da ni vodoravna, tj. paralelna komponenta brzine ne ovisi o brzini sustava ukoliko je brzina svjetlosti u x-smjeru jednaka 'apsolutnoj' brzini uvećanoj za brzinu izvora.

 

Ukoliko je vektor brzine pod nekim kutem, razdvajanjem na okomitu i vodoravnu komponentu se problem svodi na kombinaciju ova dva navedena slučaja. Ukratko, kako su vremena obje komponente jednaka i neovisna o brzini sustava, neće se moći ni primijetiti bilo kakva fazna razlika tih zraka, uzrokovana brzinom i/ili promjenom brzine sustava. Prema tome, ni kod svih sličnih eksperimenata koji su zasnovani na interferenciji ovako reflektiranih zraka.

 

 

Nastaviće se!?

 

Stranica Postavljena: 26.01.2013.

Stranica Dopunjena: 02.02.2013.

e-mail: branko.vasiljev@inet.hr

Početna Stranica ( Home Page)