Mjerenje Brzine Svjetlosti
Kao što je već uvodno objašnjeno na stranici: http://www.inet.hr/~brvasilj/relativ/sistem.html, metode mjerenja brzine svjetlosti metodama s refleksijom fotona na zrcalima ne daje dovoljno dobre rezultate. Naime, iako su rezultati u vektorskoj korelaciji s vektorom brzine referentnog sustava, točna vrijednost ovisi samo o skalarnoj veličini brzine. Ponavljanjem eksperimenata na bilo kojoj geografskoj širini, u bilo koje doba dana i godine možemo samo da utvrdimo najmanju vrijednost mjerenja vremena i na osnovu toga procijeniti nekakvu brzinu svjetlosti jer ne znamo pripadajući vektor brzine u tom trenutku kao i njegov utjecaj.
Napredak tehnologije, tj. proizvodnja sve točnijih atomskih satova i što točnijih metoda sinkronizacije istih će nam omogućiti točnija mjerenja. Osnovna ideja mjerenja je prikazana na slici 1:
Napredak tehnologije, tj. proizvodnja sve točnijih atomskih satova i što točnijih metoda sinkronizacije istih će nam omogućiti točnija mjerenja. Osnovna ideja mjerenja je prikazana na slici 1:
U točkama A i B koje su na međusobnoj udaljenosti L se nalaze dva sinkronizirana sata. Iz točke A se emitira foton te mjeri vrijeme potrebno da stigne u točku B. Ukoliko bi sustav bio u 'apsolutnom' mirovanju, foton bi crtkanom crvenom putanjom stigao do točke B za vrijeme T, i prema poznatoj udaljenosti L lako bi izračunali brzinu svjetlosti c = L / T. Međutim, kako točka B putuje, foton će ranije (T2) ili kasnije (T1) stići, jednom od crveno označenih putanja, do točke B koja se može općenito nalaziti na poziciji B2 ili B1, ovisno o položaju vektora brzine referentnog sustava. Dva moguća vektora brzine su crni vektori B - B1 i B - B2. Sva ova analiza polazi od činjenice da je brzina svjetlosti konstantna u vakuumu, te da ne ovisi o brzini izvora.
Međutim, ova metoda, za razliku od metoda sa zrcalima može dati točniju vrijednost! Ukoliko se obavi dovoljan broj mjerenja u različita doba dana i godine te na različitim geografskim širinama Zemlje, vjerojatno će se dobiti dosta većih, ali i manjih vrijednosti od točne vrijednosti T. Uz malo sreće, običnom aritmetičkom sredinom najveće vrijednosti T1 i najmanje vrijednosti T2 možemo dobiti točniju vrijednost vremena T, a prema tome i točniju brzinu svjetlosti.
Međutim, ova metoda, za razliku od metoda sa zrcalima može dati točniju vrijednost! Ukoliko se obavi dovoljan broj mjerenja u različita doba dana i godine te na različitim geografskim širinama Zemlje, vjerojatno će se dobiti dosta većih, ali i manjih vrijednosti od točne vrijednosti T. Uz malo sreće, običnom aritmetičkom sredinom najveće vrijednosti T1 i najmanje vrijednosti T2 možemo dobiti točniju vrijednost vremena T, a prema tome i točniju brzinu svjetlosti.
Apsolutni Prostor i Apsolutna Brzina
Zatim se postavilo pitanje: Ako imamo dovoljno točnu metodu mjerenja vremena, tj. brzine svjetlosti, može li se na osnovu tih mjerenja pokušati dobiti i brzina referentnog sustava? Metode sa zrcalom nisu to omogućavale jer je brzina utjecala u skalarnom obliku bez obzira na međusobne položaje vektora brzine fotona i referentnog sustava. Međutim, ova metoda koja nam daje različita vremena ovisno da li je projekcija vektora brzine na vektor brzine fotona usmjerena u istom pravcu, ili u suprotnom od pravca brzine fotona, teoretski može, nakon određivanja brzine svjetlosti, dati i apsolutnu brzinu referentnog sustava u kojem se izvode mjerenja!
Ako se pogleda slika 1, može se uočiti da će najduže vrijeme mjerenja T1 biti kada je vektor brzine referentnog sustava produžetak vektora brzine fotona. Iz toga slijede niže navedene proporcije koje znatno pojednostavnjuju izraze:
dL1 je udaljenost koji je prešla točka B do B1 brzinom v, od trenutka polaska fotona iz točke A. dL2 je udaljenost za koju se smanjila udaljenost L jer je vektor brzine v suprotan pravcu vektora brzine fotona. Crveno uokvireni izrazi za v daju brzinu referentnog sustava uz najduže izmjereno vrijeme T1, odnosno za najkraće izmjereno vrijeme T2. Zatim su dodani izrazi za razlike vremena, čisto radi mogućih okvirnih vrijednosti vremena u ovisnosti o odabranoj duljini L, tj. između točke emitiranja fotona i točke detekcije stizanja istog. Ta ovisnost je prikazana na grafikonu za udaljenost detektora i izvora L = 30 km. Iako se izrazi brzine preko T1 i T2 malo razlikuju, krivulje za brzine referentnog sustava ispod nekih 1000 km/s se praktički poklapaju:
Kao primjer je uzet hipotetički slučaj od 250 km/s, tj. navodna brzina Sunca izmjerena u odnosu na širi prostor, a udaljenost L = 30 km. U slučaju 'mirujućeg' referentnog prostora, fotonu bi trebalo T =100 mikrosekundi za tu udaljenost. Međutim, mi u početku mjerenja ne znamo brzinu svjetlosti, jedino možemo u razna doba dana i godine te na raznim geografskim širinama obavljati mjerenja. Pretpostavimo da smo za T1 dobili najveću vrijednost T1max = 100,0834 mikrosekundi, a za T2 najmanju vrijednost T2min = 99,9167 mikrosekundi. Ukupna razlika je oko 160 nanosekundi kao što se vidi i na grafikonu koji prikazuje razlike vremena prema T. Na osnovu toga iz ranije navedenog izraza c = 2 L /(T1max + T2min) dobivamo za brzinu svjetlosti približno 300000 km/s. Zatim iz crveno uokvirenih izraza prikazanih na slici dobivamo preko T1max i/ili T2min za brzinu referentnog sustava 250 km/s.
Točnost rezultata ovisi o točnosti i dobroj sinkronizaciji satova, kao i o tome koliko smo sreće imali te izmjerili vremena T1 i T2 kada se vektor duljine L dovoljno dobro 'poklopio' s vektorom putanje fotona.
Stranica Postavljena: 17.03.2016.
Dopuna stranice 17.03.2016.
e-mail: [email protected]