Я вижу много ссылок на скорость света в вакууме, подразумевающих, что это действительно постоянное измерение только в вакууме. Я могу с этим жить, но что за вакуум ?
Мы все еще говорим о вакууме под стеклянным колпаком, где весь воздух выкачан, или о вакууме, который можно найти в межпланетном пространстве, или вне гелиосферы, или между звездами, или между галактиками? Каждый из них имеет более низкое содержание энергии и, следовательно, меньшее влияние на свет.
Мы знаем, что свет заметно искривляется массивными телами, я предполагаю, что он также слегка искривляется любой энергией в его близости, даже другим светом (или я ошибаюсь).
Должны ли мы говорить о скорости света в темном межгалактическом вакууме ? Если да, то какая разница? Какие тонкие корректировки мы не можем сделать, измеряя эту скорость на дне глубокого гравитационного колодца здесь, на поверхности земли?
Насколько точны наши измерения и могут ли они быть настолько ошибочными, чтобы повлиять на некоторые другие наши представления о Вселенной?
Я думаю, что есть два совершенно разных момента, чтобы ответить на ваш вопрос.
Во-первых, скорость света постоянна лишь локально. Это означает, что если вы измерите скорость света в вашем местоположении, вы обнаружите, что она всегда немного ниже м/сек. Однако, если вы измеряете скорость света на некотором расстоянии от вас, измеряемая вами скорость может быть другой. Классический пример — черная дыра. Если луч света проходит мимо вас на пути к черной дыре, вы измерите скорость, когда он проходит мимо вас. . Однако по мере того, как свет приближается к черной дыре, вы увидите (здесь я использую слово « вижу» в широком смысле!) Свет замедляется по мере приближения к горизонту событий. Если бы вы ждали бесконечное время, вы бы увидели, что свет фактически останавливается на горизонте событий.
Подобные эффекты возникают всякий раз, когда пространство-время искривлено. Скорость света гарантирована только когда пространство-время плоское. Причина, по которой локальное измерение скорости всегда возвращает результат потому что пространство-время рядом с вами всегда выглядит плоским, если вы посмотрите на достаточно маленькую область вокруг себя. Обычная аналогия для этого состоит в том, что поверхность Земли выглядит плоской вокруг вас, если вы посмотрите всего на несколько метров, но посмотрите дальше, и вы поймете, что она изогнута, потому что вы можете видеть горизонт.
Кстати, это небольшое отступление, но вы спросите:
Мы знаем, что свет заметно искривляется массивными телами, я предполагаю, что он также слегка искривляется любой энергией в его близости, даже другим светом (или я ошибаюсь).
Вы не ошибаетесь. Обычно мы думаем, что гравитация, то есть искривление пространства-времени, вызвана материей, но на самом деле это вызвано объектом, называемым тензором энергии-импульса . Материя способствует этому, но также и энергия и даже удивительные вещи, такие как давление. Итак, свет искривляется энергией, но поскольку энергия и масса связаны знаменитым уравнением Эйнштейна требуется много энергии, чтобы иметь тот же эффект, что и небольшое количество материи.
Но вернемся к скорости света и второму пункту.
Свет — это электромагнитное поле, и он взаимодействует с любыми заряженными частицами, с которыми сталкивается. В основном он взаимодействует с электронами, потому что электроны относительно легкие; он также взаимодействует с атомными ядрами, но это взаимодействие обратно пропорционально массе заряженной частицы, а ядра настолько тяжелы, что (для видимого света) существенно взаимодействуют только электроны.
Когда свет сталкивается с электроном, он заставляет электрон колебаться и передает ему энергию, но электрон повторно излучает энергию, и свет распространяется без изменений. Будьте немного осторожны, пытаясь создать мысленный образ этого. Свет не поглощается, подождите немного, затем снова излучается - жизнь сложнее, чем это. Электромагнитная волна и электрон образуют составную систему, и полученная смесь имеет скорость менее т.е. в присутствии электронов свет движется медленнее. К сожалению, я не знаю простой аналогии для этого процесса.
В любом случае, причина того, что показатель преломления, скажем, стекла больше единицы, заключается в том, что оно содержит много электронов, с которыми взаимодействует свет. Это взаимодействие замедляет свет и увеличивает показатель преломления. Суть всего этого в том, что всякий раз, когда есть электроны, скорость света будет меньше скорости света. .
Подводя итог: скорость света всего когда он движется в (локально) плоском пространстве-времени и вокруг нет электронов (или других заряженных частиц). Это довольно близко к тому, что у вас в колпаке, так что да, это тот тип вакуума, который вы получаете в колпаке. Да, пространство-время в колпаке немного искривлено, потому что оно находится в гравитационном поле Земли, но колпак достаточно мал, чтобы заключаемое в нем пространство-время было почти плоским. Верно также и то, что в вашем колпаке содержится больше случайных молекул газа, чем, скажем, в межгалактическом пространстве, но при приличном вакууме плотность молекул газа (и содержащихся в них электронов) настолько мала, что мало влияет на скорость света.
У меня сложилось впечатление, что вы надеялись, что вакуум (по крайней мере, в том, что касается скорости света) будет чем-то более особенным, чем просто откачка из колпака, но это не так. Надеюсь, я вас не разочаровал!
Нет, колпак слишком историчен . И да, Свет по-прежнему постоянен в вакууме.
Имея дело с астрономией, мы часто говорим, что межзвездное пространство приближено к 0 Па (вакуум). Итак, мы, ребята, астрофизически предположили, что скорость света постоянна. Заметим, что мы учитываем именно этот вакуум , а не колпаковый ..!
Свет на самом деле не гнется (как кокосовая койра или проволока). В ньютоновской механике ускорение, вызванное гравитацией, — это просто сила, деленная на массу. Это говорит о том, что гравитация ускоряется даже для крошечных объектов. Но возник вопрос, а как быть с безмассовыми объектами? Теория Эйнштейна «Общая теория относительности» и искривленное пространство-время решили парадоксальный вопрос и доказали, что оно все еще подвержено влиянию, как и любое другое массивное тело. Таким образом, искривление пространства-времени заставляет свет идти по кратчайшему пути - который как бы изгибается ..!
Практически свет вообще не может искривляться, как в вашем случае (как с Земли). Потому что кривизна, необходимая для искривления пространства и времени, будет больше (скажем, как черная дыра ). Но теоретически (математически или физически) - ДА . Проблема в том, что это было бы слишком незначительно, чтобы его можно было измерить. Возможно, вы можете взглянуть на историческое измерение и текущее принятое значение, основанное на неопределенности .
