Скорость света и квантование времени.

При обсуждении свойств времени часто приходится сталкиваться со спорными вопросами вокруг постоянства скорости света и связанными с этим парадоксами времени. В настоящей работе сделана попытка внести ясность в некоторые спорные вопросы.

Будем исходить в наших рассуждениях из формулировки Второго Постулата СТО, который гласит, что скорость света в пустоте всегда одна и та же и не зависит от движения ни источника ни приемника света. При этом скорость света является максимально возможной скоростью в материальном мире.

Проанализируем – какие выводы следуют из данной формулировки Постулата. Исходя из формулы скорости света:

C = L /T

постоянство значения величины скорости света C, означает, что аргументы L и T являются константами. Также, из того, что скорость света является максимально возможной скоростью в материальном мире, можно сделать вывод о том что аргументы L и T имеют граничные значения, то есть, значение L имеет максимальное возможное значение, а значение T является минимально допустимым ненулевым значением времени, так как в случае равенства нулю значения константы Т, должна была наблюдаться скорость, имеющая бесконечно большее значение. То что скорость света имеет предельное значение подтверждает, что мы имеем дело с минимальным значением такта времени - константой Tmin. Точно также можно предположить, что скорость света могла быть бесконечно большой в случае если фотон мог беспрепятственно пролететь в пустоте бесконечно большое расстояние за время Tmin, но так как этого не происходит, то можно предположить, что существует определенная проницаемость пространства П, не позволяющая разгоняться фотону до бесконечной скорости. Максимальное значение расстояния, которое свет покрывает за момент равный времени Tmin, соответствует максимальной проницаемости пространства Π = Пmax, и представляет собой константу Lmax. Таким образом мировая константа скорости света является производной от констант, характеризующих свойства времени и пространства:

C =  Lmax / Tmin

Существование константы Lmax указывает на существование фиксированного значения проницаемости «пустого» пространства Пmax, свидетельствующего о том, что это пространство (вакуум), вообще говоря, абсолютно пустым не является (абсолютно пустое пространство неизмеримо, неформулируемо и не обладает никакими свойствами, в том числе проницаемостью). Под пустым пространством (вакуумом) будем понимать пространство свободное от частиц вещества, имеющих массу покоя, и заполненное только полями электромагнитных взаимодействий.

Экспериментально установлено, что переносчики электромагнитных взаимодействий – кванты энергии, вне зависимости от длины волны имеют одинаковую скорость распространения равную скорости света, это является подтверждением существования фиксированного значения проницаемости пространства.

Из сказанного можно сделать вывод, что скорость выше скорости света невозможна, вследствие невозможности дробления времени Tmin и превышения значения Пmax. В случае изменения проницаемости пространства, возможно наблюдение эффекта изменения значение L в сторону уменьшения, например, при распространении света в прозрачных средах, характеризуемых оптической плотностью, наблюдается замедление значения скорости света. В пустом пространстве изменение проницаемости может быть связано с искривлением пространства. Здесь имеется ввиду гравитационное искривление пространства. Не искривленное пространство имеет максимальную проницаемость Пmax, при которой достигается соответствующее значение Lmax.

Постоянство скорости света наблюдается в результате существования двух факторов: во-первых, элементарного такта времени Tmin, имеющего наименьшую физическую длительность, и во-вторых, проницаемости пространства, воспрепятствующей фотону покрывать за этот минимальный такт времени расстояние больше чем Lmax.

Предположим теперь, что в результате сложения скоростей произошло превышение значения скорости света. Это может наблюдаться только в случаях если значение T<Tmin и/или L>Lmax. Первое означает совершение элементарного события с длительностью меньше времени Tmin, а второе означает увеличение значения проницаемости пространства П>Пmax. Допуская такие предположения, мы противоречим сами себе, так как в случае если возможно было бы достижение этих величин, то значение скорости фотона, в любом случае, не ограничивалось бы значениями констант Tmin и Lmax.

То есть, сумма скоростей не может превышать значение скорости света, потому что это означало бы снятие ограничений по времени и по проницаемости пространства, в результате чего скорость света в пустоте не могла бы быть одна и та же.

Теперь попробуем дать формулировку того, что мы понимаем под скоростью света.

Скорость света – скорость распространения в пространстве переносчиков электромагнитного взаимодействия. При этом пространство может быть пустым (вакуум), либо представлять оптически прозрачную среду. В разных средах (воздух, вода, стекло и т.д.) скорость света имеет разное значение, что указывает на зависимость ее от свойств пространства (среды), в котором распространяется электромагнитная волна.

Но больше всего вопросов возникает при сложении скоростей. Если в классической физике скорости складываются простым арифметическим сложением, то сложение субсветовых скоростей производится согласно релятивистскому правилу сложения скоростей. Это явление можно объяснить с учетом свойств времени.

Если при низких скоростях время можно рассматривать как единую координату, то при субсветовых скоростях стремление охватить наблюдаемые процессы единой масштабной сеткой времени, с точки зрения релятивистской теории является  некорректной процедурой.

Релятивистские эффекты можно объяснить введением такого понятия как собственное время объекта. Рассмотрим классический пример: когда из одной точки в пространстве, в противоположных направлениях излучаются два фотона Ф1 и Ф2. В ньютоновской физике при рассмотрении события движения фотона Ф1 относительно фотона Ф2 скорости складываются и получается величина равная удвоенной скорости света. В релятивистской модели дело обстоит несколько иначе, а именно: здесь рассматриваются не одно, а два события, каждое из которых происходит в своем собственном времени. Пространство – едино, но у каждого объекта, двигающегося со субсветовой скоростью течет свое собственное, независимое событийное время. Вследствие этого, если скорости фотонов складывать согласно релятивистскому правилу сложения скоростей, то в итоге мы получим результирующее значение скорости фотона Ф1 относительно Ф2 равное скорости света. Следовательно, при наблюдении субсветовых событий необходимо учитывать течение собственного времени каждого из этих событий относительно выбранной системы отсчета, этим объясняется смысл преобразований Лоренца.

Исходя из вышеизложенного можно дать следующее определение:

Скорость света – скорость распространения в пространстве переносчиков электромагнитного взаимодействия. Величина скорости распространения переносчика электромагнитного взаимодействия определяется течением его собственного времени и локальной проницаемостью пространства. Для локальных условий (в области с однородной кривизной пространства) значение скорости света является неизменным.

Если экспериментальными методами удастся определить зависимость проницаемости пространства и течение собственного времени от искривления пространства, то это может стать подтверждением предложенных рассуждений, а следовательно подтверждением того, что скорость света не является мировой константой.

В заключение можно сделать следующие выводы:

А) Время характеризуется существованием элементарного такта времени Tmin, имеющего наименьшую физическую длительность, т.е. физическое время не может принимать нулевое значение, что можно объяснить квантовой природой времени.

Б) Пустое пространство характеризуется одинаковой проницаемостью в отношении к переносчикам электромагнитных взаимодействий – квантам энергии, на всем диапазоне электромагнитных волн.

В) Существование собственного времени у квантов энергии, движущихся со световой скоростью, также можно объяснить квантовой природой времени, при котором каждый квант энергии «несет с собой» своё независимое время, при этом элементарный такт времени характеризует длительность элементарного события в процессе движения кванта энергии.

07/07/2009     Р.Т. Кабулов