s3vaТак вот, а как вообще идея им в голову пришла, что скорость света нельзя превысить?
Какие предпосылки к этому были? "Скорость света нельзя превысить" - это была не предпосылка, это был вывод.
К концу XIX века в физике сильно утвердилась мысль, что распространение света - это волновой процесс. Наблюдение интерференции (способности света "отменять" самого себя) практически закопало т.н. корпускулярную альтернативу (света-как-потока-частиц).
Но интуиция тогда настаивает, что волна - это волна в какой-то среде. Следуя Ньютону, физики постулировали существование такой среды и назвали её "светоносным эфиром".
Итоговая картина: есть эфир, что-то вроде невидимой воды, в нём распространяются волны напряжения, которые мы воспринимаем как свет. Геометрическая длина (расстояние между пиками) этих волн может быть оценена по интерференционным картинам и составляет примерно половину микрометра, больше или меньше в зависимости от цвета.
Мы ответили на все вопросы?
Нет, не на все. Потому что в масштабах солнечной системы мы видим Солнце без всяких подрагиваний и искажений - значит, эфир "неподвижен" по крайней мере на этих масштабах. А раз так, мы можем поинтересоваться скоростью Земли относительно эфира. И в 1887 году Майкельсон и Морли поставили такой эксперимент (базовая идея: интерференция происходит если свет из одного источника попадает в одну точку в почти один и тот же момент двумя путями; если один луч света движется вдоль орбиты Земли, а другой поперёк, то их скорости в земной системе отсчёта будут разными и интерференционная картина изменится).
Получили скорость Земли 0.
WTF, сказали исследователи. Проверили через полгода.
Получили скорость Земли 0.
Стало ясно что что-то здесь не так. С одной стороны, мы вообще-то воплотили знаменитый мысленный опыт Галилея: если вы в трюме корабля и ставите любые эксперименты, вы не сможете понять, движется корабль или стоит на месте. Просто с ну очень большим кораблём. С другой, получается что скорость света в подвале университета
c, и скорость света в портативной лаборатории в вагоне поезда, едущего со скоростью 60 км/ч от этой лаборатории - тоже
c.
И если довести эти два соображения до логического конца, то получаются интересные вещи. Что для наблюдателей в поезде и на станции одни и те же объекты имеют разную длину. Что одни и те же часы тикают - по их измерениям - с разной частотой. И что если фронт световой волны удаляется от станции со скоростью
c, то для едущего ей вдогонку поезда она удаляется не со скоростью (
c - 60 км/ч), а по-прежнему
c. Догнать - а тем более обогнать, - свет нельзя.