В том же Берклеевском курсе физики читаем: «3. Скорость света в свободном от вещества пространстве не зависит от того, относительно какой системы отсчёта она определяется. Если в результате наблюдения оказалось, что в одной из инерциальных систем отсчёта скорость света равна
см с, то, как показывает опыт, в другой инерциальной системе отсчёта, движущейся параллельно направлению распространению светового сигнала со скоростью
относительно первой системы, скорость света равна
, а не
или
». (Курсив мой).
Какой же опыт это показывает? Здесь говорится о движении параллельном направлению скорости света. Что же, давайте, рассмотрим такое движение.
«Время прохождения светом диаметра орбиты Земли. Предположение, что скорость света должна иметь конечное значение, было сделано за много столетий до того, как люди смогли доказать это экспериментально. Первое экспериментальное подтверждение конечности скорости света было дано Рёмером в 1676 г. Он обнаружил, что движение Ио, крупнейшего спутника Юпитера, совершается не совсем регулярно по времени. (Рисунки опускаем). Было установлено, что нарушается периодичность затмений Ио Юпитером. За полгода наблюдения нарушение периодичности наблюдаемого начала затмения Ио Юпитером возрастали, достигая величины около 20 мин. Но это равно времени, за которое свет проходит расстояние, равное диаметру орбиты движения Земли вокруг Солнца. Средний диаметр
этой орбиты составляет около
см (2 а.е.). Время, необходимое для того, чтобы свет дошёл с одной стороны орбиты на противоположную, равно:
мин
Что хорошо согласуется со значениями времени прохождения 16,6 мин, полученными на основании проводимых в настоящее время фотометрических наблюдений тех же затмений Ио. В настоящем расчёте мы приняли для скорости света значение
см/с.
Рёмер установил при наблюдении затмений, что время прохождения светом диаметра орбиты Земли равно 22 мин, значение этого диаметра было взято им из других источников, и, причём, неточное. Из расчёта по этим данным он получил следующее значение скорости света:
км/с.
Угловая скорость обращения Юпитера вокруг Солнца меньше, чем угловая скорость обращения Земли (периоды обращения равны 12 годам и одному году); следовательно, результат расчёта зависит главным образом от диаметра орбиты Земли, а не Юпитера. Метод Рёмера был не очень точен, но именно его расчёт показал астрономам, что для определения истинного движения планет и их спутников, производимого на основании измерений наблюдаемого движения планет, необходимо учитывать время распространения светового сигнала». (6). Конец цитаты.
Здесь полностью приведена цитата за исключением рисунков. Выводов – почти никаких. Из надписей к рисункам полезна информация: «период обращения спутника Ио вокруг Юпитера равен 42 часам». Отсюда следует, что за полгода, затмения наблюдались примерно 90 раз.
Давайте посмотрим на этот факт немного под другим углом зрения. Не напоминает ли это нам опыт Физо по измерению скорости света с применением, в качестве затвора, вращающегося зубчатого колеса или опыт Майкельсона с вращающимся зеркалом? Пусть метод Физо менее точен, но он более похож. Представим себе в качестве затвора Юпитер, а в качестве перекрываемого источника света его спутник Ио. Когда Земля удалялась от Юпитера, всё быстрее, в течение четверти оборота, моменты начала затмения запаздывали и периоды удлинялись. В течение следующей четверти оборота периоды приходили в норму. Затем, в течение следующей четверти оборота, когда Земля из наиболее удалённой точки, начинала приближаться к Юпитеру, моменты наступления затмения возникали всё раньше, и периоды сокращались. В течение последней четверти оборота, периоды обращения снова приходили в норму, и Земля оказывалась на минимуме удаления от Юпитера.
Это означает, что если бы Земля всё время удалялась от Юпитера с её орбитальной скоростью, то периоды затмения были бы более длинные, чем: если бы Земля всё время приближалась бы к Юпитеру с её орбитальной скоростью. Как можно трактовать этот факт по измерению скорости света в двух различных случаях: когда Земля удаляется от Юпитера и когда она приближается к Юпитеру? Не следует ли отсюда, что для скорости света в этих двух различных случаях (рассчитанных по методу Физо) получатся различные значения и как это трактовать с позиции независимости скорости света в вакууме от относительного движения приёмника света?
Ведь, если бы скорость света всегда была бы одинаковой и не зависящей от скорости удаления или приближения Земли к Юпитеру, то не изменялась бы периодичность затмений. Но, самое парадоксальное, что свет за одно и то же время доходил бы до Земли независимо от того, как далеко она расположена от источника света! (Доказательство чуть позже). Чему же в действительности тогда была бы равна скорость света?
Почему Рёмер замерил скорость света, исходя из максимального времени нарушения периодичности и из объяснения этого разностью расстояний, равной диаметру орбиты Земли, а не как по методу Физо? Потому, что его интересовало время прохождения светом диаметра орбиты Земли, а это время не зависит от орбитальной скорости Земли. Наверное, Рёмер понимал, что метод Физо (о котором он не знал, но мог применить) даст для скорости света различные значения, зависящие от направления орбитальной скорости Земли. Он просто не мог предположить возможности существования теории относительности.
Здесь имеет значение относительная скорость между точкой фронта световой волны и приёмником света. Под скоростью света «в свободном от вещества пространстве» нужно понимать скорость движения фронта распространения света относительно источника света, а не относительно эфира, абстрактной «абсолютной» системы отсчёта или относительно инерциальной системы отсчёта, существование которой просто постулируется.
(Доказательство по ссылке)
Чтобы не делать громоздких вычислений, упростим модель.
Допустим, что Земля неподвижна относительно Юпитера и находится от него на расстоянии 300 000 км. Скорость света примем равной 300 000 км/с. Вместо спутника Ио, предположим, что на Юпитере есть импульсный источник света, который даёт импульс через каждую секунду. Очевидно, наблюдатель на Земле через каждую секунду будет видеть вспышку, причём, в тот момент, когда источник испускает очередную вспышку, наблюдатель на Земле видит предыдущую, выпущенную источником вспышку.
Здесь утверждается, что если периодичность наблюдаемых вспышек не зависит от скорости места, с которого ведётся наблюдение, то свет должен за одно и то же время дойти до точки наблюдения, независимо от того, как далеко она расположена от источника световых вспышек.
Предположим, что в направлении от Юпитера к Земле летит космический корабль со скоростью 100 000 км/с относительно Юпитера (и, соответственно, Земли, поскольку Земля по условию неподвижна относительно Юпитера). В тот момент, когда корабль поравняется с Землёй, наблюдатели на Земле и корабле увидели очередную вспышку (одновременно, т.к. находились на одинаковом удалении от Юпитера). Вопрос в том, увидят ли они одновременно следующую вспышку, если корабль продолжает удаляться от Земли и Юпитера со скоростью100 000 км/с? Если встать на предположение, что периодичность регистрации вспышек для обоих наблюдателей всё равно равна одной секунде, то следующую вспышку (через одну секунду) наблюдатель на Земле (300 000 км. от Юпитера) и наблюдатель на корабле (400 000 км. от Юпитера) снова увидят одновременно. Как это понимать? Получается, что расстояние в 100 000 км от Земли до корабля свет преодолел мгновенно!
Эксперимент Рёмера как раз и показывает, что при удалении Земли от Юпитера периоды наступления затмений удлиняются и поэтому наблюдатели на удаляющемся от Юпитера корабле должны видеть вспышки с периодом не в одну секунду, а с большим, чем одна секунда на одну треть секунды!
Для устранения этого казуса в теории относительности приходится полагать, что время для наблюдателя на корабле течёт медленнее на
с. Он увидит вспышку на
с позже, но ему «будет казаться», что прошла 1с. А что если корабль летит по направлению от Земли к Юпитеру? Тогда он должен увидеть вспышку раньше, т.к. будет уже ближе к Юпитеру на 100 000 км. Теперь для него время должно течь быстрее, чем для Земного наблюдателя на
? Значит, время зависит не только от модуля скорости движения наблюдателя, но также и от направления его движения?
Может быть, Вы не верите тому, что периоды затмений будут удлинятся при удалении Земли от Юпитера? Но, представьте себе, что на Юпитере установлен источник света (лазер), который мигает с частотой 1 МГц. При удалении Земли от Юпитера частота воспринимаемого света на Земле будет уменьшаться. Вы же не станете возражать против эффекта Доплера? В теме «Что такое скорость» я хотел доказать, что эффект Доплера зависит от относительной (взаимной) скорости источника света и приёмника света, но Вам удалось вовремя сунуть ту тему в пургаторий.
Эксперимент Рёмера показывает, что скорость света относительно Земли зависит от скорости движения Земли относительно источника света (спутника Ио), и что преобразования Галилея допустимо применять для скорости света.
-- Чт июн 30, 2011 16:02:41 --Ответьте на такие вопросы: если скорость одного автомобиля 100 км/час, и встречного автомобиля 100 км/час, то какова будет относительная скорость этих автомобилей при лобовом ударе? Рассмотрим ускоритель на встречных пучках – коллайдер. Если одна частица разгоняется до скорости
и вторая частица разгоняется до скорости
, то какова будет их относительная скорость и почему увеличивается кинетическая энергия при встречном взаимодействии? В чём идея создания ускорителя на встречных пучках?
-- Чт июн 30, 2011 16:10:36 --Как может скорость одной и той же пули быть одинаковой относительно различных наблюдателей, движущихся с различными скоростями в различных направлениях?
Не "относительно различных наблюдателей", а в различных системах отсчета. Это не одно и то же. Наблюдатель это термин из популярной литературы для юношества.
И с чем же связаны эти "различные системы отчёта", с вашим сознанием что ли?
-- Чт июн 30, 2011 16:16:12 --Никак, но у пули не нулевая масса. У света нулевая. Пример с пулей не уместен.
Как Вы думаете, масса Солнца уменьшается с излучением или нет?