Відповідно до спеціальної теорії відносності, швидкість світла є фундаментальною постійною, вона не залежить від того, чи рухається джерело світла чи знаходиться в стані спокою і становить 299 792 458 м/с, але зазвичай це число округляють до 300 000 км/с.
Але звідки відомо, що швидкість світла саме така? Чому б їй не бути більше чи менше?
Вперше швидкість світла була виміряна датським астрономом Олафом Ромером. У 1666-1668 роках він проводив спостереження за супутниками Юпітера і помітив закономірності, які можна було пояснити лише кінцівкою швидкості світла, а тоді швидкість світла вважалася нескінченно великою. Трохи пізніше, у 1672-1675 роках, Ромер, працюючи у Франції разом з Кассіні, зауважив, що коли Земля та Юпітер зближуються, час між затемненнями супутників Юпітера зменшується, а коли планети віддаляються, навпаки, збільшується.
На основі цього Ромер і Кассіні розрахували швидкість світла та отримали значення 135 000 км/с та 220 000 км/с відповідно. Незважаючи на суттєву похибку, результат вражає, адже на той час астрономи мали досить примітивні інструменти і, відповідно, дані про відстані між об’єктами. (саме через це настільки велика різниця між обчисленнями Ромера та Кассіні)
З того часу швидкість світла багато разів уточнювалася завдяки вдосконаленню вимірювальних пристроїв і, за сучасними даними, становить 299792,458 км/с.
У 19 столітті Джеймсу Максвеллу вдалося довести, що світло – це електромагнітна хвиля. Він вивів систему рівнянь, яка описує поведінку стаціонарних зарядів, зарядів, що перебувають у русі, та електричних струмів, а також поєднує електродинаміку та магнетизм. Нині ці рівняння називають рівняннями Максвелла.
Система має кілька можливих рішень і одне з них це коливання, які збігаються по фазі перпендикулярні між собою електричне та магнітне поля електромагнітних хвиль. Максвелл розрахував швидкість їхнього поширення і отримав приблизно 300 000 км/с, тобто вже відому на той час швидкість світла!
З того часу ця швидкість виринала в різних областях фізики:
- Саме з такою швидкістю рухаються будь-які безмасові частки
- З такою швидкістю поширюються електромагнітні хвилі
- З нею поширяться гравітаційні хвилі
- Це максимально можлива швидкість передачі інформації
- Вона пов’язує між собою масу та енергію (знамените – E = mc²)
Але чому швидкість світла саме така?
Швидкість світла є однією з фундаментальних констант нашого Всесвіту, на основі якої будуються багато інших констант. Якби швидкість світла була більшою чи меншою, то атоми могли і не утворитися, а значить не з’явилися б галактики, зірки, планети і, зрештою, розумне життя, яке може замислюватися про швидкість світла.
Прихильники креаціонізму вважають це доказом розумного задуму, що вищий розум надав фундаментальним постійним саме ті значення, які необхідні для існування всесвіту та появи розумного життя. Але креаціонізм не є єдиним можливим і тим паче найвірогіднішим поясненням того, чому постійні мають саме відомі нам значення.
Більшість вчених дотримуються антропного принципу, який говорить, що ми бачимо всесвіт такий, який він є тому, що саме такий збіг постійних дав початок розумного життя, а якби їх значення іншими і нас просто не існувало б і ніхто б не замислювався над цими питаннями.
Згідно з теорією мультивсесвіту: щоразу коли народжується якийсь всесвіт, він набуває деякого набору фундаментальних постійних і залежно від того, які значення вони набудуть, всесвіт може одразу зтиснутись в точку, вибухнути або продовжити жити в тій чи іншій формі і там просто може не бути того, хто б задавався подібними питаннями.
Автор: Федір Карасенко.