სინათლის სიჩქარე

 სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში არის 299 792 კმ/წმ. (თუ დავამრგვალებთ 300 000 კმ/წმ.). თეორიულად, არაფერს შეუძლია სინათლეზე სწრაფად მოძრაობა. სინათლის სიჩქარით გადაადგილება რომ შეგვძლებოდა, ჩვენს პლანეტას 1 წამში 7,5-ჯერ შემოვუფრენდით!!!

 ადრე, როცა მეცნიერებისთვის სინათლის მოძრაობა შეუცნობელი იყო, ისინი ფიქრობდნენ, რომ სინათლის სიჩქარეს არა აქვს ზღვარი. თუმცა, დრო და დრო ამ ტალღური ბუნების ნაწილაკების მოძრაობის გაზომვები უფრო და უფრო ზუსტი ხდებოდა. დიდი მადლობა ალბერტ აინშტაინისა და სხვა მეცნიერების ნაშრომებს. უკვე ვიცით, რომ ჩვენს სამყაროში სინათლეს ზღვრული სიჩქარე აქვს (ანუ ელ.მაგნიტურ უქრთიერთქმედებას, სინათლეც მისი ერთ-ერთი გამოვლინებაა), რომელიც c ასოთი აღინიშნება. c-ს ვერც ერთი მასიური (რომელსაც მასა აქვს) სხეული ვერ განავითარებს, თუ რატომ, ამას ოდნავ ქვემოთ შეიტყობთ. მტკიცებულებების მიუხედავად, მწერალი ფანტასტები და მეცნიერებიც კი ცდილობენ თავიანთი ნაწარმოებებითა თუ ალტერნატიული თეორიებით გაასწრონ სინათლეს და სამყაროს ნებისმიერი წერტილისკენ მომენტალურად გადაადგილდნენ.

სინათლის სიჩქარის ისტორია და თეორია

 პირველად, სინათლის სიჩქარის შესახებ აზრი გამოთქვა ბერძენმა ფილოსოფოსმა არისტოტელემ, რომელსაც ამის გამო უთანხმოება მოუვიდა სხვა ბერძენ ფილოსოფოსთან – ემპედოკლესთან (Empedocles). ემპედოკლე ფიქრობდა, რომ რადგანაც სინათლე მოძრაობს, მას უნდა დასჭირდეს გარკვეული დრო გადასაადგილებლად, ხოლო არისტოტელე არ ეთანხმებოდა და ამბობდა, რომ სინათლეს არა აქვს არანაირი სიჩქარე.

 1626 წელს, იტალიელმა ასტრონომმა, გალილეო გალილეიმ, ორი ადამიანი დააყენა გორაკზე, ნეხევარ კმ-მზე ნაკლები დაშორებით. თითოეულ ადამიანს დაფარული ფარანი ეჭირა. ერთმა ახსნა საფარი თავის ფარანს; როცა მეორემ დაინახა შუქი, მანაც ასევე ახსნა საფარი. იმის დაკვირვებით, თუ რამდენი ხანი დასჭირდა სინათლეს პირველ ფარნიანთან მისვლას, გალილეო ფიქრობდა, რომ ის შეძლებდა გამოეთვალა სინათლის სიჩქარე. სამწუხაროდ, მის მიერ შერჩეული მანძილი ძალიან პატარა იყო განსხვავების შესამჩნევად. იტალიელი ასტრონომის აზრით, სინათლის სიჩქარე ბგერის სიჩქარეზე დაახლოებით 10-ჯერ მეტი იყო.

 1676 წელს, დანიელმა ასტრონომმა, ოლე რომერმა, იუპიტერის მთვარის – იოს ტრანზიტი გამოიყენა, როგორც სინათლის სიჩქარის ქრონომეტრი. რამდენიმე თვიანი დაკვირვებებით, როცა იომ იუპიტერის უკან ჩაიარა, რომერმა აღოაჩინა, რომ დაბნელება იმაზე გვიან ხდება, ვიდრე ამას გამოთვლები წინასწარმეტყველებდა. რომერი ფიქრობდა, რომ იოდან წამოსულ სინათლეს რაღაც დრო დასჭირდა დედამიწამდე მოსაღწევად. დაბნელებები ყველაზე მეტად მაშინ იგვიანებდა, როცა დედამიწა და და იუპიტერი ერთმანეთს უშორესი მანძილით იყო დაშორებული, ხოლო დაბნელებები დაგეგმილ დროზე მოდიოდა, როდესაც ისინი უახლოეს წერტილში იყო(ერთმანეთის მიმართ). მან ჩათვალა, რომ სინათლე 10-11 წუთს ანდომებს მზიდან დედამიწამდე მოსვლას. სინამდვილეში – 8 წუთი! საბოლოოდ, მეცნიერებს ჰქონდათ რიცხვი, რომელსაც სინათლის სიჩქარისთვის გამოიყენებდნენ, რომერის გამოთვლბით – 200 000 კმ/წმ.

1728 წელს, ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯეიმს ბერდლიმ, გამოთვლები დაამყარა ცაზე ვარსკვლავების პოზიციის გამოჩენის ცვალებადობაზე, რაც გამოწვეულია მზის გარშემო დედამიწის მოძრაობით. მან გამოთვალა, რომ სინათლის სიჩქარე 301 000 კმ/წმ. იყო.

 1800-იანებიში, ფრანგმა ფიზიკოსმა, ჰიპოლიტე ფიზეუმ, სინათლის წყარო სწრაფად მოძრავ კბილანიან ბორბალზე მიმართა, რომელსაც სარკე 5 მილის მოშორებით ჰქონდა დამონტაჟებული, რათა სხივი აერეკლა და უკან დაებრუნებინა თავის წყაროსთან. ბორბლის სიჩქარის ცვლილებამ საშუალება მისცა ფიზეუს გამოეთვალა, თუ რა დრო დაჭირდა სინათლის გასვლას ხვრელიდან  – მოპირდაპირე სარკეში და ამ ნახვრეტში ისევ უკან დაბრუნებას. ფრანგმა ფიზიკოსმა ლეონ ფოკოლტმა, ბორბალს, მბრუნავი სარკის გამოყენება ამჯობინა. ორი ერთმანეთისაგან დამოუკიდებელი მეთოდი იმაზე მეტყველებდა, რომ სინათლის სიჩქარე 1000 მილი (1600 კმ. იყო წამში 🙂 ).

 პრუსიაში დაბადებულმა ალბერტ მაიკელსონმა, რომელიც გაიზარდა აშშ-ში, ფოკოლტის მეთოდის გამეორება 1879 წელს სცადა. გამოიყენა უფრო დიდი დისტანცია და ასევე უკიდურესად მაღალი ხარისხის სარკეები და ლინზები. მისი შედეგი იყო 299 910 კილომეტრი წამში. ეს იყო სინათლის სიჩქარის ყველაზე ზუსტი გამოთვლა იმ  40 წელიწადის განმავლობაში.

აინშტაინი და ფარდობითობის სპეციალური თეორია

 1905 წელს, ალბერტ აინშტაინმა ფარდობითობის სპეციალური თეორია გამოაქვეყნა. მასში, მან დააწესა, რომ სინათლე მოძრაობს ერთი და იმავე სიჩქარით, დამკვირვებლის მოძრაობის სიჩქარის მიუხედავად. დედამიწა მოძრაობს მზის გარშემო, მზე კი გალაქტიკაში მოძრაობს, ხოლო ჩვენი გალაქტიკა კი სხვა გალაქტიკების მსგავსად კოსმოსში გადაადგილდება. სინათლის სიჩქარე იქნება იგივე, რა ადგილზეც არ უნდა იმყოფებოდეს დამკვირვებელი – გალაქტიკის შიგნით, გარეთ, დედამიწაზე თუ ღრმა კოსმოსში. ასე რომ, აინშტაინის თეორიის მიხედვით, სინათლის სიჩქარე არ იცვლება დროსა და სივრცეში.

 სინათლის სიჩქარის გამო, სამყარო დროის მანქანას წააგავს. მანძილს, რომელსაც სინათლე ერთ წელიწადში გადის, სინათლის წელიწადი ეწოდება. სინათლის წელიწადი ზომავს ორივეს – დროსაც და მანძილსაც. ეს ისეთი ძნელი გასაგები არაა, როგორიც ბევრს ჰგონია. დაუკვირდით კარგად: მთვარიდან წამოსული სინათლე ჩვენს თვალებამდე 1 წამში აღწევს, რაც იმას ნიშნავს, რომ მთვარე 1 სინათლის წამით არის დაშორებული. მზის შუქი კი 8 წუთს ანდომებს დედამიწამდე მოსვლას და ის 8 სინათლის წუთით არის დაშორებული. უახლოესი ვარსკვლავური სისტემიდან – კენტავრის ალფადან წამოსულ სინათლეს 4,3 წელიწადი ჭირდება. ანუ, კენტავრის ალფა 4,3 სინათლის წელიწადით არის დაშორებული. ხომ არ ყოფილა ძნელი? 🙂

 ვარსკვლავებამდე და სხვა ობიექტებამდე მანძილი, მზის სისტემის მიღმა, რამდენიმე სინათლის წლიდან, რამდენიმე მილიარდ სინათლის წელს უტოლდება. აქედან გამომიდანარე, ვთქვათ, ასტრონომები სწავლობენ ობიექტს, რომელიც 10 სინათლის წლითაა დაშორებული. ისინი ამ ობიექტს ხედავენ ისეთს, როგორიც ის ზუსტად 10 წლის წინ იყო. ასე რომ, როცა შორეულ სამყაროს ვიყურებთ, პირდაპირი მნიშნველობით – წარსულში ვიხედებით. ეს პრინციპი ასტრონომებს საშუალებას აძლევს დაინახონ სამყარო, როგორც ის დიდი აფეთქების დროს გამოიყურებოდა – აფეთქებისას, რომელიც დაახლოებით 13,8 მილიარდი წლის წინ მოხდა.

სინათლის სიჩქარე ნამდვილად მუდმივია?

 სინათლე ტალღურად მოძრაობს და ბგერის მსავსად შეიძლება შევანელოთ. მისი შენელება გავრცელების არეზეა დამოკიდებულია. არაფერს შეუძლია გადააჭრბოს სინათლის სიჩქარეს ვაკუუმში. თუმცა, თუ არე შეიცავს რამე მატერიას, მტვერსაც კი, სინათლე შეიძლება შენელდეს ნაწილაკებთან კონტაქტის გამო (დრო, ხელმეორედ გამოსხივებაზე იკარგება; ფოტონი).

 დედამიწის ატმოსფეროში შემომავალი შუქი თითქმის იმავე სიჩქარით მოძრაობს, რამდენითაც ვაკუუმში, ხოლო ბრილიანტში სინათლე თითქმის ნახევარი სიჩქარით მოძრაობს. მარგალიტში, დაახლოებით – 124 000 კმ/წმ.

სინათლეზე სწრაფად მოძრაობა შესაძლებელია?

  აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის თანახმად, ობიექტი რაც უფრო სწრაფად მოძრაობს, მისი მასა უფრო იზრდება (ინვარიანტული მასა !!!), ხოლო მისი სიგრძე კი მცირდება. სინათლის სიჩქარეზე(ფოტონებს არ გააჩნია უძრაობის მასა), როცა ობიექტის მასა უსასრულო ხდება, სიგრძე – ნულს უტოლდება… ეს სრულიად წარმოუდგენელია! აქედან გამომდინარე, არც ერთ მატერიალურ სხეულს არ შეუძლია სინათლის სიჩქარის განვითარება (სინათლეზე სწრაფად?!).

ავტორი: ბექა მამუკაშვილი.