Жарық жылдамдығының шектілігі және ақырлығы туралы мәлімет

Болжаймыз, не біз неком ғарыш ғажайып кемесінде, движущемся жылдам жарық. Сонда біз бірте-бірте догоняли еді жарық, испущенный көзі барлық ерте кезеңдері. Алдымен біз қуып жетті еді фотоны, испущенные, айталық, кеше, содан кейін — испущенные бүрсүгіні, содан кейін — апта, ай, жыл бұрын және сондықтан бұдан әрі. Егер жарық көзі айна, көрсететін өмір, онда біз алдымен көрдік еді оқиғалар кешегі күн, содан кейін позавчерашнего және олай бұдан әрі. Біз көре алатын, айталық, ақсақал, ол бірте-бірте айналады адам, орта жас, содан кейін жас, жас баланы, бала… Онда уақыт бар повернуло еді бұруға, біз двигались еді осы өткен. Себептері мен салдарлары бұл ретте өзгерді еді кей жерлерде. Бұл рассуждении толығымен еленбейді техникалық бөлшектер процесін бақылау жарық, принциптік тұрғыдан ол көрсетеді, бұл қозғалыс күннен сверхсветовой жылдамдығы әкеледі мүмкін болмаған да. Алайда, табиғат жеткізген анағұрлым қатаң шарттары: недостижимо қозғалысы ғана емес сверхсветовой жылдамдығы мен жылдамдығы тең жарық жылдамдығы, — оған тек жақындауға. Бірі салыстырмалық деп ұлғайған кезде қозғалыс жылдамдығы қандай үш мән-жайлар: артады массасы қозғалыстағы нысанның, кемиді, яғни қозғалыс бағытында және баяулауда уақыт ішінде, бұл объектіде (тұрғысынан сыртқы «покоящегося» бақылаушы). Әдеттегі жылдамдықтар бұл өзгерістер болмашы ғана аз, бірақ қарай жақындау жылдамдығы жарықтың олар барлық титулынан бас тартпақ, ал шегі — жылдамдығы тең, массасы айналады шексіз үлкен, объект толық жоғалтады мөлшері қозғалыс бағытында және оған тоқтайды. Сондықтан, ешбір материалдық дене жетуі мүмкін жылдамдығы света. Мұндай жылдамдықпен ие тек өзі жарық! (Сондай-ақ «всепроникающая» бәрі — нейтрино, ол, фотон, қозғала алмайды жылдамдықпен, аз. с.) Енді жылдамдығы туралы сигнал беру. Бұл жерде орынды пайдалана ұсына жарық түрінде электромагниттік толқындар. Қандай сигнал? Бұл әлдебір ақпарат берілуге тиіс. Идеалды электромагниттік толқын — бұл шексіз синусоида қатаң, бір жиілікті және ол жауапты болмайды, ешқандай ақпарат, өйткені әрбір кезең үшін осындай синусоиды дәл қайталайды предыдущий. Қозғалу жылдамдығы фаза синусоидальды толқын — деп аталатын фазалық жылдамдық — қоршаған ортаға белгілі бір жағдайларда аспауы тиіс жарық жылдамдығы вакуумдағы. Бұл жерде шектеу жоқ, өйткені фазалық жылдамдығы болып табылады жылдамдығымен сигнал — оның тағы жоқ. Жасау үшін сигнал болады қандай «белгі» толқынында. Мұндай белгі болуы мүмкін, мысалы, өзгерту кез келген параметрлерін толқын — амплитудасын, жиілігін немесе бастапқы фаза. Бірақ белгі жасалуы, толқын жоғалтады синусоидальность. Ол модулированной тұратын жиынтықтың қарапайым синусоидалық толқын түрлі амплитудами, жиілігі және бастапқы фазалары — топ толқындар. Қозғалу жылдамдығы белгі модулированной толқын болып табылады жылдамдығымен сигнал. Таралуы ортада бұл жылдамдығы, әдетте, сәйкес келеді топтық жылдамдығы сипаттайтын таралуы жоғарыда аталған топтың толқындар ретінде бүтін (қараңыз: «Ғылым және өмір» № 2, 2000 ж.). Әдеттегі жағдайында топтық жылдамдығы, ал жылдамдық сигналдың аз жарық жылдамдығының вакуумдағы. Мұнда кездейсоқ емес употреблено өрнек «дағдылы», өйткені кейбір жағдайларда жеке және топтық жылдамдығы болуы мүмкін немесе мүлдем жоғалтып мағынасы, бірақ содан кейін ол емес тарату сигнал. ЖҮЗ белгіленеді, бұл мүмкін емес сигнал беру жылдамдығы үлкен. с. Неге солай? Себебі, кедергі беру үшін кез-келген сигнал жылдамдығы мен көбірек қызмет етеді, сол себептілік заңы. Деп елестетіп көрейікші мұндай жағдайды. Кейбір нүктесінде Ал жарық жарқылы (оқиға 1) қамтиды құрылғы, посылающее әлдебір радиосигнал, ал алыс жатқан нүктесінің әсерінен бұл радиосигналдың жарылыс болады (оқиға 2). Бұл оқиға 1 (жарқыл) — себебі, оқиға 2 (взрыв) — тергеу, наступающее кейінірек себептері. Бірақ егер радиосигнал таратылған күннен сверхсветовой жылдамдығы, бақылаушы жақын нүктелері көріп еді, алдымен жарылыс, ал — дошедшую оған дейінгі жылдамдықпен бастап жарық жарқылды, себебін жарылыс. Басқа сөздермен айтқанда, бұл үшін бақылаушы оқиға 2 пайда болды еді бұрын оқиға 1, яғни тергеу опередило едім себебін. Орынды-жиһанды сверхсветовой тыйым салу» салыстырмалық салынады, тек материалдық денелердің қозғалысы және сигнал беруді. Көптеген жағдайларда мүмкін қозғалысы, кез келген жылдамдықпен, бірақ бұл қозғалыс емес, материалдық объектілерді және сигналдар. Мысалы, деп елестетіп көрейікші екі жатқан бір жазықтықта жеткілікті ұзын сызғыш, бірі орналасқан, көлденең, ал екіншісі оны қиып өтеді астында шағын бұрышы. Егер бірінші желісін жылжытудың төмен (есігін көрсеткі көрсететін бағытта) үлкен жылдамдықпен нүктесі қиылысатын сызықтар болады қашуға мәжбүр неше угодно тез, бірақ бұл нүкте емес, материалдық дене. Басқа мысал: сіз шам (немесе, айталық, лазер беретін тар луч) және тез сипаттау атындағы ауада дугу, онда сызықтық жылдамдығы жарық зайчика ұлғаятын болады қашықтықпен және жеткілікті үлкен қашықтықта асады. с. Жарық дақ переместится нүктелер арасындағы А және В-бабына сверхсветовой жылдамдығы, бірақ бұл сигнал берумен бірі, Ал, өйткені мұндай жарық қоян көтермейді туралы ақпарат нүктесінде А. Азайтылады, сұрақ туралы сверхсветовых жылдамдықпен шешілді. Бірақ 60-шы жылдары жиырмасыншы ғасырдың физиками-теоретиками болды ұсынды гипотеза өмір сүру сверхсветовых бөлшектер, аталған тахионами. Бұл өте оғаш бөлшектер: теориялық және олар болуы мүмкін, бірақ болдырмау үшін, қарама-қайшылықтардың теориясы салыстырмалық мәжбүр приписать мнимую массасы тыныштық. Физикалық мнимая салмағы жоқ, бұл таза математикалық абстракция. Алайда, бұл емес, тудырды ерекше алаңдаушылық, өйткені тахионы болуы мүмкін емес тыныштықта — олар бар (егер бар!) тек жылдамдығы асатын жылдамдығы жарықтың вакуумда, ал бұл жағдайда массасы тахиона көрсетіледі заттық. Мұнда бар кейбір ұқсастығы бастап фотонами: фотон тыныштық массасы нөлге тең, бірақ бұл жай ғана білдіреді фотон болуы мүмкін емес тыныштықта жарық болмайды тоқтату. Анағұрлым қиын болып шықты, күтілгендей, примирить тахионную гипотезаны енгізілді-себептілік. Талпыныстары, предпринимавшиеся бұл бағытта, дегенмен және жеткілікті остроумными, әкелген жоқ явному табысқа. Эксперименттік тура тік тахионы сондай-ақ, ешкімге алмады. Нәтижесінде қызығушылық тахионам ретінде сверхсветовым қарапайым частицам бірте-бірте қалыпты. Алайда, 60-шы, сол жылдары эксперименттік табылған құбылыс, басында соқтырған физиктер есінен. Бұл туралы егжей-тегжейлі айтылды мақаласында А. Н. Ораевского «Сверхсветовые толқын күшейтетін ортада» (УФН № 12, 1998 ж.). Мұнда біз қысқаша келтірейік істің мәнін сілтеме жасай отырып, оқырман, интересующегося мәліметтерімен, аталған мақалада. Көп ұзамай ашылғаннан кейін лазерлердің — басында 60-шы жылдардың — проблемасы туындады алу қысқа (ұзақтығы 1 нс = 10-9 с) импульстер жарық үлкен қуат. Бұл үшін қысқа лазерлік импульс пропускался арқылы оптикалық кванттық күшейткіш. Импульс расщеплялся светодели беру айнамен екі бөлікке. Солардың бірі, аса қуатты, жұмсалды бұл күшейткіш, ал басқа таралды ауада және служила тірек тың серпін бере отырып, салыстыруға мүмкіндік импульс, өткен арқылы күшейткіш. Екі импульстің подавались арналған фотоприемники, ал олардың шығу сигналдары алар көзбен шолып байқалатын осциллограф экранында. Деп күтілген жарық импульс арқылы өтетін күшейткіш, испытает онда кейбір кешіктіру салыстырғанда тірек серпін, яғни таралу жылдамдығы жарықтың күшейткіштегі аз ауада. Қандай болды изумление зерттеушілер, олар тауып, бұл импульс арқылы таратылған күшейткіш жылдамдықпен ғана үлкен қарағанда, ауада, бірақ асатын жарық жылдамдығы вакуумда бірнеше рет!

Добавить комментарий

Your email address will not be published.