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:
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?
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.
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.
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:
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