Мы предполагаем, что скорость света в вакууме — это его максимальная скорость, но не можем ли мы предположить, что она может быть быстрее или медленнее?
Свет можно рассматривать как электромагнитную волну. Электрические и магнитные поля имеют некоторые свойства: при изменении электрического поля вокруг появляется магнитное поле, при изменении магнитного поля - возникает электрическое поле. Существуют точные математические формулы, описывающие эти законы (законы Максвелла). В этих формулах есть константы, зависящие от свойств окружающего вещества. Следствием этих математических формул является то, что электрические и магнитные поля могут существовать без зарядов и распространяться с некоторой постоянной скоростью, которая зависит от констант в формулах.
Если свойства окружающего вещества другие, константы в законах Максвелла другие, электромагнитные волны распространяются с разной скоростью.
Свойства вакуума везде одинаковы. (Почему - это другой вопрос, я не знаю). Итак, скорость света в вакууме везде постоянна.
В некоторых веществах свет может распространяться медленнее, чем скорость света в вакууме. . Но не быстрее. Это следствие специальной теории относительности.
Теория специальной теории относительности утверждает, что время и пространство не являются независимыми. Если событий два, то не всегда можно сказать, какое из них произошло раньше. Может случиться так, что в одной системе отсчета первое событие произошло раньше, в какой-то другой системе отсчета — другое. Формулы перевода времени и координат некоторого события в одной системе отсчета во время и координаты в другой системе отсчета содержат некоторую постоянную скорость . Можно ли отправлять информацию быстрее, чем также можно было бы передавать информацию между несколькими станциями A -> B -> C -> A так, чтобы A получала информацию до того, как она была отправлена. Такие машины времени принесли бы разные парадоксы, поэтому двигаться быстрее, чем эта скорость из формул специальной теории относительности невозможно.
Почему скорость света в вакууме и постоянная из формул специальной теории относительности одно и то же - это уже другой отдельный вопрос.
Раньше мы думали, что можно. Эксперименты доказали, что это неправильно.
В 19 веке было широко распространено мнение, что свет, будучи волнообразным, должен распространяться через среду, пронизывающую Вселенную, точно так же, как звуковые волны распространяются через воздух. Эта гипотетическая среда была названа «светоносным эфиром» .
Было проведено множество экспериментов, чтобы доказать существование эфира и, в частности, ответить на важный вопрос: неподвижен ли эфир или его увлекает движущееся вещество? Самым известным из этих экспериментов был эксперимент Майкельсона-Морли , в котором пытались обнаружить движение Земли через неподвижный эфир, сравнивая скорость света в лучах, параллельных и перпендикулярных этому движению.
Однако эксперимент не дал ожидаемого результата, и фактически все эксперименты с эфиром привели к странному выводу: скорость света казалась всегда одной и той же, независимо от движения источника света, наблюдателя и наблюдателя. путь, пройденный светом. Со временем это привело к тому, что Эйнштейн сформулировал свою теорию относительности, а от теории эфира отказались.