Переменная скорость света

отПатрик Левентов

Мар 15, 2014

Переменная скорость света
Согласно концепции переменной скорости света (ПСС) считается, что скорость света в вакууме, обычно обозначаемая c, в некоторых случаях может не быть константой. В большинстве ситуаций в физике конденсированного состояния распространение света в среде действительно происходит с меньшей скоростью, чем в вакууме. Кроме того, в некоторых расчётах квантовой теории поля виртуальные фотоны тоже могут двигаться на короткие расстояния со скоростью, отличной от скорости света. Отсюда, однако, не следует, что возможно перемещение чего бы то ни было со скоростью больше скорости света. Хотя обычно считается, что нет смысла приписывать размерным величинам, таким как скорость света, изменение во времени (в отличие от безразмерных величин, таких как постоянная тонкой структуры), в некоторых спорных теориях космологии скорость света варьируется в зависимости от изменения постулатов специальной теории относительности. Если эта концепция подтвердится, то возникнет необходимость переписать большую часть современной физики, ту которая построена на постоянстве скорости света.

Переменная c в классической физике

Считается, что фотон, являющийся частицей света и выступающий переносчиком электромагнитной силы, не обладает массой. Так называемое «уравнение Прока» описывает теорию фотона, обладающего массой. Теоретически возможен фотон, являющийся чрезвычайно лёгким, но, тем не менее, имеющим небольшую массу, как, например, у нейтрино. Такие фотоны могут распространяться со скоростью меньше скорости света, которая определяется в специальной теории относительности. Эти фотоны будут иметь три направления поляризации. Однако в квантовой теории поля ненулевая масса фотона не согласуется с калибровочной инвариантностью или перенормировкой, и поэтому, как правило, она игнорируется. Тем не менее, квантовая теория массивного фотона может рассматриваться в вильсоновском приближении теории эффективного поля к квантовой теории поля, где наличие или отсутствие массы фотона порождается механизмом Хиггса, или же эта масса вводится в специальный лагранжиан Прока. В таком случае пределы на массу фотона, возникающие из различных наблюдений и экспериментов, могут ограничивать различные параметры теории.

Переменная c в квантовой теории
В квантовой теории поля соотношение неопределённости Гейзенберга показывает, что любые частицы в течение кратких периодов могут двигаться с произвольной скоростью. В интерпретации теории с помощью диаграмм Фейнмана такие частицы известны как «виртуальные», и они отличаются тем, что распространяются вне «массивной оболочки» и могут иметь любую скорость, как меньше, так и больше скорости света. Можно процитировать Ричарда Фейнмана: «…Кроме того, для света есть диапазон скоростей, он может распространяться быстрее (или медленнее), чем обычная скорость света. Свет не всегда идёт по прямой линии, а теперь вы видите, что он не всегда распространяется со скоростью света! Возможно, вас удивит, что для фотона существует возможность двигаться быстрее или медленнее, чем обычная скорость света c». Однако эти виртуальные фотоны не нарушают принципа причинности или специальной теории относительности, так как они непосредственно не наблюдаемы, и информация не может быть передана беспричинно. Диаграммы Фейнмана и виртуальные фотоны интерпретируются не как физические картины того, что на самом деле происходит, но, скорее, как удобный инструмент расчетов (который в некоторых случаях может принимать во внимание скорости, больше скорости света).

от Патрик Левентов

Главный редактор сайта

Добавить комментарий