Предыдущая публикация
Что если "константа" скорости света — величайший научный блеф современности?
Всё, чему нас учили о фундаментальных константах физического мира, может оказаться не более чем временным допущением. Наука, как выясняется, тоже не прочь построить себе уютный домик из карт, лишь бы уравнения сходились. И краеугольным камнем этого сомнительного сооружения является святая святых — постоянство скорости света.С самого детства нам вдалбливают, что скорость света в вакууме — это фундаментальная константа, равная примерно 300 000 километров в секунду. Эта цифра настолько вошла в научный обиход, что многие ученые реагируют на предположение о её переменчивости примерно как религиозный фанатик на богохульство. Ну еще бы! Ведь на этом камне построен весь храм современной физики.
Эйнштейн со своей теорией относительности просто-таки высек в граните науки этот постулат: скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит ни от движения источника, ни от движения наблюдателя. Красиво? Безусловно. Удобно? Еще как! Но истинно ли?
Эйнштейн со своей теорией относительности просто-таки высек в граните науки этот постулат: скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит ни от движения источника, ни от движения наблюдателя. Красиво? Безусловно. Удобно? Еще как! Но истинно ли?
Тут-то и начинается самое интересное. Физики так привыкли опираться на этот костыль, что сама мысль о его ненадежности вызывает у них почти физическую боль. Ведь если c не константа, то придется переписывать учебники, пересчитывать тысячи экспериментов и, что самое страшное, признать, что наше понимание Вселенной было построено на зыбучем песке. Проще закрыть глаза на неудобные данные, чем затевать такую головоломку, не правда ли?
А теперь давайте взглянем на то, что нам говорят космологические данные.
Возьмем, к примеру, так называемую проблему горизонта. Если верить стандартной модели космологии, различные области Вселенной никогда не имели причинно-следственной связи — они слишком далеки друг от друга, чтобы когда-либо обменяться информацией со скоростью света. И тем не менее, эти области имеют одинаковую температуру с точностью до одной стотысячной доли градуса! Это всё равно что обнаружить, что два человека, никогда не встречавшиеся и живущие на разных континентах, носят абсолютно идентичную одежду, сшитую по индивидуальному заказу. Совпадение? Не думаю.
А теперь давайте взглянем на то, что нам говорят космологические данные.
Возьмем, к примеру, так называемую проблему горизонта. Если верить стандартной модели космологии, различные области Вселенной никогда не имели причинно-следственной связи — они слишком далеки друг от друга, чтобы когда-либо обменяться информацией со скоростью света. И тем не менее, эти области имеют одинаковую температуру с точностью до одной стотысячной доли градуса! Это всё равно что обнаружить, что два человека, никогда не встречавшиеся и живущие на разных континентах, носят абсолютно идентичную одежду, сшитую по индивидуальному заказу. Совпадение? Не думаю.
А как насчет квазаров? Эти космические маяки показывают нам странные закономерности в спектральных линиях, которые намекают на то, что значение постоянной тонкой структуры — фундаментальной константы, связанной со скоростью света — могло быть иным в ранней Вселенной.
Особенно интересны наблюдения австралийского физика Джона Вебба и его команды, которые обнаружили систематические вариации в спектрах далеких квазаров, указывающие на небольшое, но статистически значимое изменение константы тонкой структуры с течением времени.
Особенно интересны наблюдения австралийского физика Джона Вебба и его команды, которые обнаружили систематические вариации в спектрах далеких квазаров, указывающие на небольшое, но статистически значимое изменение константы тонкой структуры с течением времени.
Да и сама темная энергия — это ведь по сути признание учеными своего поражения. "У нас что-то не сходится с расширением Вселенной? Давайте придумаем невидимую энергию, которая всё объясняет!" А что, если проблема не в наличии таинственной субстанции, а в неверной интерпретации данных из-за предположения о постоянстве скорости света?
Но самое убийственное — это данные о красном смещении сверхновых типа Ia. Эти "стандартные свечи" показывают, что далекие галактики удаляются быстрее, чем предсказывает теория. Вместо того чтобы усомниться в константности скорости света, ученые предпочли изобрести темную энергию. Чем не пример того, как научное сообщество вводит "эпициклы" для спасения устаревшей теории?
Но самое убийственное — это данные о красном смещении сверхновых типа Ia. Эти "стандартные свечи" показывают, что далекие галактики удаляются быстрее, чем предсказывает теория. Вместо того чтобы усомниться в константности скорости света, ученые предпочли изобрести темную энергию. Чем не пример того, как научное сообщество вводит "эпициклы" для спасения устаревшей теории?
Однако, не все ученые готовы слепо следовать догмам. Некоторые смельчаки осмелились предположить, что скорость света могла меняться со временем. И они не какие-то маргиналы от науки, а вполне уважаемые физики и космологи.
Жоао Магейжо из Имперского колледжа Лондона и Андреас Альбрехт из Калифорнийского университета в Дэвисе в конце 1990-х годов предложили теорию переменной скорости света (VSL — Variable Speed of Light). По их мнению, в ранней Вселенной свет мог распространяться с гораздо большей скоростью, чем сейчас, что элегантно решает проблему горизонта без привлечения инфляционной теории.
Джон Барроу из Кембриджского университета также развивал идеи о возможном изменении фундаментальных констант, включая скорость света, в контексте космологической эволюции. Его работы показывают, что даже небольшие изменения этих "констант" могли бы иметь значительное влияние на крупномасштабную структуру Вселенной.
А профессор Пол Дэвис из Университета Аризоны предположил, что законы физики сами могут эволюционировать со временем, включая и значение скорости света. По его словам, "мы не должны слепо верить, что законы, которые мы наблюдаем сегодня, действовали так же на протяжении всей истории Вселенной".
Жоао Магейжо из Имперского колледжа Лондона и Андреас Альбрехт из Калифорнийского университета в Дэвисе в конце 1990-х годов предложили теорию переменной скорости света (VSL — Variable Speed of Light). По их мнению, в ранней Вселенной свет мог распространяться с гораздо большей скоростью, чем сейчас, что элегантно решает проблему горизонта без привлечения инфляционной теории.
Джон Барроу из Кембриджского университета также развивал идеи о возможном изменении фундаментальных констант, включая скорость света, в контексте космологической эволюции. Его работы показывают, что даже небольшие изменения этих "констант" могли бы иметь значительное влияние на крупномасштабную структуру Вселенной.
А профессор Пол Дэвис из Университета Аризоны предположил, что законы физики сами могут эволюционировать со временем, включая и значение скорости света. По его словам, "мы не должны слепо верить, что законы, которые мы наблюдаем сегодня, действовали так же на протяжении всей истории Вселенной".
Но вместо того, чтобы серьезно рассмотреть эти идеи, научный мейнстрим предпочитает отмахиваться от них, как от надоедливых мух. Ведь признать их значит признать, что физика XX века, с её "окончательными" теориями, может оказаться лишь приближением к истине. А кому хочется терять репутацию всезнающего оракула?
Если свет не постоянен, то что тогда реально?
Если мы допускаем, что скорость света менялась со временем, это открывает ящик Пандоры для всей современной физики. Попробуем осмыслить, что это значит для нашего понимания Вселенной.
Во-первых, возраст Вселенной может оказаться совсем не таким, как мы думали. Наши оценки космологических расстояний и времени основаны на предположении, что скорость света всегда была постоянной. Если в прошлом она была выше, то свет от далеких объектов достигает нас быстрее, чем мы предполагаем, а значит, эти объекты могут быть дальше и старше, чем нам кажется.
Если свет не постоянен, то что тогда реально?
Если мы допускаем, что скорость света менялась со временем, это открывает ящик Пандоры для всей современной физики. Попробуем осмыслить, что это значит для нашего понимания Вселенной.
Во-первых, возраст Вселенной может оказаться совсем не таким, как мы думали. Наши оценки космологических расстояний и времени основаны на предположении, что скорость света всегда была постоянной. Если в прошлом она была выше, то свет от далеких объектов достигает нас быстрее, чем мы предполагаем, а значит, эти объекты могут быть дальше и старше, чем нам кажется.
Более того, если скорость света меняется, то и течение времени может восприниматься иначе. Согласно теории относительности, время замедляется при приближении к скорости света. А что если сама эта скорость — плавающий параметр? Тогда все наши представления о хронологии Вселенной летят в тартарары.
Ну и конечно, это ставит под вопрос фундаментальный принцип причинности. Если скорость передачи информации (а именно так мы можем рассматривать скорость света) не является константой, то в некоторых условиях теоретически можно получить информацию о событии до того, как оно произошло. Приветствую вас в мире парадоксов причинности!
А самое веселое — это последствия для квантовой механики. Связь между константой тонкой структуры (которая включает в себя скорость света) и квантовыми явлениями настолько глубока, что изменение скорости света могло бы означать, что в ранней Вселенной квантовые эффекты проявлялись совершенно иначе. Возможно, квантовая запутанность работала на макроскопических расстояниях, а принцип неопределенности имел другие количественные характеристики.
Ну и конечно, это ставит под вопрос фундаментальный принцип причинности. Если скорость передачи информации (а именно так мы можем рассматривать скорость света) не является константой, то в некоторых условиях теоретически можно получить информацию о событии до того, как оно произошло. Приветствую вас в мире парадоксов причинности!
А самое веселое — это последствия для квантовой механики. Связь между константой тонкой структуры (которая включает в себя скорость света) и квантовыми явлениями настолько глубока, что изменение скорости света могло бы означать, что в ранней Вселенной квантовые эффекты проявлялись совершенно иначе. Возможно, квантовая запутанность работала на макроскопических расстояниях, а принцип неопределенности имел другие количественные характеристики.
И все же самый грандиозный вопрос: если скорость света — не константа, то существуют ли вообще фундаментальные константы? Что если все "незыблемые столпы" физики — лишь локальные и временные параметры, меняющиеся в масштабах, которые мы пока не можем наблюдать?
Почему же научное сообщество так яростно сопротивляется даже возможности обсуждения переменной скорости света? Дело тут не только в консерватизме академических кругов, хотя и в нем тоже.
Во-первых, карьерный риск. Попробуйте-ка получить грант на исследование, которое ставит под сомнение одну из основ современной физики! Рецензенты скорее согласятся финансировать очередное исследование темной материи, чем такую "ересь". Молодым ученым прямо говорят: "Занимайтесь этим в свободное от настоящей науки время, если хотите". А свободного времени у современных ученых примерно столько же, сколько у мамы троих детей — то есть отрицательное количество.
Во-вторых, психологический барьер. Представьте, что всю свою карьеру вы строили на фундаменте, который вдруг начинает трещать. Все ваши работы, все ваши достижения могут оказаться основанными на неверной предпосылке. Кто добровольно пойдет на такое самоубийство репутации?
Почему же научное сообщество так яростно сопротивляется даже возможности обсуждения переменной скорости света? Дело тут не только в консерватизме академических кругов, хотя и в нем тоже.
Во-первых, карьерный риск. Попробуйте-ка получить грант на исследование, которое ставит под сомнение одну из основ современной физики! Рецензенты скорее согласятся финансировать очередное исследование темной материи, чем такую "ересь". Молодым ученым прямо говорят: "Занимайтесь этим в свободное от настоящей науки время, если хотите". А свободного времени у современных ученых примерно столько же, сколько у мамы троих детей — то есть отрицательное количество.
Во-вторых, психологический барьер. Представьте, что всю свою карьеру вы строили на фундаменте, который вдруг начинает трещать. Все ваши работы, все ваши достижения могут оказаться основанными на неверной предпосылке. Кто добровольно пойдет на такое самоубийство репутации?
А еще есть институциональная инерция. Учебники написаны, курсы составлены, степени получены — все на основе постоянства скорости света. Изменение этой парадигмы потребовало бы пересмотра всей системы физического образования. Легче отмахнуться от неудобных данных, чем перестраивать всю индустрию.
И конечно, нельзя сбрасывать со счетов эффект научной моды. Сегодня модно изучать многомерные струны, параллельные вселенные и квантовую гравитацию. А переменная скорость света? Это слишком... простая идея. Недостаточно экзотичная для современных физиков-теоретиков, которые предпочитают математические конструкции, настолько абстрактные, что их невозможно ни доказать, ни опровергнуть.
Между тем, история науки показывает, что именно табуированные темы часто оказываются ключом к новым прорывам. Вспомните, как квантовая механика перевернула представления о детерминизме, или как теория дрейфа континентов десятилетиями считалась лженаукой, прежде чем стать общепринятой.
И конечно, нельзя сбрасывать со счетов эффект научной моды. Сегодня модно изучать многомерные струны, параллельные вселенные и квантовую гравитацию. А переменная скорость света? Это слишком... простая идея. Недостаточно экзотичная для современных физиков-теоретиков, которые предпочитают математические конструкции, настолько абстрактные, что их невозможно ни доказать, ни опровергнуть.
Между тем, история науки показывает, что именно табуированные темы часто оказываются ключом к новым прорывам. Вспомните, как квантовая механика перевернула представления о детерминизме, или как теория дрейфа континентов десятилетиями считалась лженаукой, прежде чем стать общепринятой.
В конечном счете, спор о постоянстве или переменчивости скорости света выходит далеко за рамки академической дискуссии. Это вопрос о том, насколько мы понимаем Вселенную и насколько готовы признать ограниченность нашего знания.
Возможно, мы находимся на пороге новой научной революции, сравнимой с переходом от ньютоновской физики к эйнштейновской. Тогда тоже казалось, что физика практически завершена, остались лишь "облачка на горизонте". Эти "облачка" превратились в квантовую механику и теорию относительности.
Сегодня наши "облачка" — это темная энергия, темная материя, несогласованность общей теории относительности с квантовой механикой, и да — возможная переменность скорости света. Может быть, решение этих проблем потребует еще более радикального пересмотра наших представлений о фундаментальных законах природы.
Научная истина никогда не бывает окончательной. Она всегда приближенна, всегда открыта для пересмотра в свете новых данных. Именно эта принципиальная незавершенность и делает науку таким мощным инструментом познания мира. Когда наука превращается в догму, она перестает быть наукой.
А потому давайте будем открыты к еретическим идеям, которые сегодня кажутся абсурдными. Ведь история показывает, что сегодняшняя ересь часто становится завтрашней ортодоксией. И кто знает, может быть, через сто лет физики будут снисходительно улыбаться, вспоминая время, когда люди всерьез верили в постоянство скорости света, так же как мы сегодня улыбаемся, вспоминая о эфире или флогистоне.
Вселенная не обязана соответствовать нашим представлениям о ней. Возможно, ее законы гораздо более изменчивы, динамичны и зависимы от контекста, чем мы привыкли думать. И в этой таинственности — ее величайшее очарование.
Источник: entertaining physics...
#наука
Возможно, мы находимся на пороге новой научной революции, сравнимой с переходом от ньютоновской физики к эйнштейновской. Тогда тоже казалось, что физика практически завершена, остались лишь "облачка на горизонте". Эти "облачка" превратились в квантовую механику и теорию относительности.
Сегодня наши "облачка" — это темная энергия, темная материя, несогласованность общей теории относительности с квантовой механикой, и да — возможная переменность скорости света. Может быть, решение этих проблем потребует еще более радикального пересмотра наших представлений о фундаментальных законах природы.
Научная истина никогда не бывает окончательной. Она всегда приближенна, всегда открыта для пересмотра в свете новых данных. Именно эта принципиальная незавершенность и делает науку таким мощным инструментом познания мира. Когда наука превращается в догму, она перестает быть наукой.
А потому давайте будем открыты к еретическим идеям, которые сегодня кажутся абсурдными. Ведь история показывает, что сегодняшняя ересь часто становится завтрашней ортодоксией. И кто знает, может быть, через сто лет физики будут снисходительно улыбаться, вспоминая время, когда люди всерьез верили в постоянство скорости света, так же как мы сегодня улыбаемся, вспоминая о эфире или флогистоне.
Вселенная не обязана соответствовать нашим представлениям о ней. Возможно, ее законы гораздо более изменчивы, динамичны и зависимы от контекста, чем мы привыкли думать. И в этой таинственности — ее величайшее очарование.
Источник: entertaining physics...
#наука
Следующая публикация
Комментарии 14
В связи с этим я предлагал англоязычной публике дать новые определения словам: velocity и speed, так чтобы величина, измеряемая одним способом именовалась velocity, а та, которую меряют спидометром, именовалась speed. В русском языке нет такого набора синонимов. Поэтому на русскоязычных форумах я сначала проталкивал понятие "правильной и неправильной скорости", а затем просто добавил прилагательные: координатная скорость v и собственная скорость v_tau. Кроме этих двух видов представления скорости, уже более ста лет известна быстрота, или скорость v_psi. Пределом v_psi тоже является бесконечность, и когда она достигается, то v становится равной 299792458 м/с. (Здесь не читай: Поскольку при прохождении угла 90 градусов значение тангенса скачком переходит из плюс бесконечности в минус бес...ЕщёА знаете ли вы, что спидометры ваших автомобилей измеряют не ту скорость, о которой идёт речь в статье, а некоторую другую величину, пределом которой является не 299792458 м/с, а бесконечность?
В связи с этим я предлагал англоязычной публике дать новые определения словам: velocity и speed, так чтобы величина, измеряемая одним способом именовалась velocity, а та, которую меряют спидометром, именовалась speed. В русском языке нет такого набора синонимов. Поэтому на русскоязычных форумах я сначала проталкивал понятие "правильной и неправильной скорости", а затем просто добавил прилагательные: координатная скорость v и собственная скорость v_tau. Кроме этих двух видов представления скорости, уже более ста лет известна быстрота, или скорость v_psi. Пределом v_psi тоже является бесконечность, и когда она достигается, то v становится равной 299792458 м/с. (Здесь не читай: Поскольку при прохождении угла 90 градусов значение тангенса скачком переходит из плюс бесконечности в минус бесконечность, то координатная скорость перейдет скачком из +299792458 м/с в -299792458 м/с...)
И та, и другая публика меня долго оскорбляла нехорошими словами, но в итоге в англоязычной Википедии сейчас есть proper velocity, а в русскоязычной есть правильная скорость. Я догадываюсь, почему в русскоязычной Википедии используется слово правильная. Во-первых, словосочетание собственная скорость уже задействована в наших школьных учебниках по физике. Там могут решать задачи и говорить скорость лодки по течению равна 10 м/с, а против течения она равна 4 м/с. Чему равны скорость течения реки и собственная скорость лодки? Во-вторых, автор мог читать мой старый сайт, где осталась моя устаревшая терминология. Но ссылок на меня он конечно же не привёл.
Итак, как же измерить координатную скорость и собственную скорость?
Координатная: на каждый километровый столбик (галактику) развесьте синхронизированные часы и вычислите величину v = (разность показаний километровых столбиков) / (разность показаний часов на столбиках старта и финиша).
Собственная: v_tau = (разность показаний километровых столбиков) / (разность показаний собственных часов в точках финиша и старта). Обе оны измеримы, а значит реальны.
PS. У меня в запасе есть ещё одно представление темпа движения: дискретная или квантуемая скорость v_q, которую я проталкиваю с 2008-го года, но её пока не заметили, или я ещё не нашёл её у других авторов, которые могли описать её давным давно. Вместе с ней появляется потрясающий гамма-каскад. Смотри степени красненькой гамма на прилагаемом рисунке:
Кто поймёт, растолкуйте, пожалуйста, мне)