5. Prędkość światła
Wiemy, że kwanty
promieniowania EM poruszają się ze stałą prędkością równą ok.
300 000 km/s. Jeśli jednak użyjemy do wyrażenia prędkości światła mil
lądowych, otrzymamy wartość ok.186 000 mil/s. Z kolei marynarze powiedzą, że
prędkość światła wynosi 583 153 348 węzłów. Jak więc widać
wartość prędkości światła zależy od jednostek, jakich używamy do pomiaru czasu
i odległości. Wiadomo, że do pomiaru dużych odległości astronomicznych używa się jednostek czasu - rok
świetlny jest to odległość, jaką przebywa światło w ciągu roku. Analogicznie
czas możemy mierzyć w metrach. Jeden metr czasu to czas przez jaki światło
pokonuje odległość jednego metra czyli jest to 1/300000000 sekundy. Zauważmy,
że jeśli jako jednostkę czasu użyjemy metr,
to prędkość światła wyniesie c=1. Ponieważ w CER wszystkie cztery wymiary są
identyczne, więc musimy je przedstawiać w jednakowej skali, na przykład w metrach.
W tych jednostkach prędkość światła będzie równa c=1.
Zanim przejdziemy dalej, zdefiniujemy
pojęcia trajektorii własnej
kwantu oraz trajektorii
wynikowej kwantu. Są to pojęcie pomocnicze, które – jak pokażę dalej -
nie mają sensu fizycznego, ale będą chwilowo pomocne w dalszym rozumowaniu :
Definicja 5.1 Trajektoria własna kwantu jest kierunek
prostopadły do trajektorii ciała emitującego wzdłuż którego porusza się kwant. Pojęcie ruchu kwantu
w CER jest analogiczne do poruszania się ciał. Ruch kwantu wzdłuż trajektorii
własnej zależy jedynie od ciała, które emituje kwant.
Definicja 5.2 Trajektoria wypadkowa kwantu –
trajektoria, po jakiej porusza się kwant w CER. Trajektoria ta zależy od ciała
wysyłającego kwant i od ciała odbierającego kwant.
Kwant porusza się wzdłuż trajektorii własnej. Jest to jednocześnie oś
przestrzenna układu obserwatora. Jeśli kwant przemieści się wzdłuż trajektorii
własnej (osi przestrzennej obserwatora) o ΔX, to w tym czasie obserwator
przemieści się wzdłuż swojej trajektorii o Δt. Jeśli kwant ma być wciąż
obserwowany (dokładniej o obserwacji kwantu w następnym rozdziale) to trajektoria
własna kwantu musi się także przesunąć wzdłuż osi t obserwatora o Δt. Tak więc ruch kwantu (zagadnienie ruchu kwantu będzie omówione w
następnym rozdziale) można złożyć z dwóch ruchów: Ruch kwantu wzdłuż trajektorii
własnej czyli osi X obserwatora oraz „unoszenie” trajektorii własnej kwantu
wzdłuż osi czasu obserwatora t. W efekcie otrzymujemy trajektorię wypadkową
kwantu w CER będącą wynikiem złożenia tych ruchów. Trajektorię wypadkową
przedstawiono na rys. 5.1. Tak więc kwant przesuwa się o ΔX wzdłuż osi
przestrzennej obserwatora i jednocześnie o Δt wzdłuż osi czasu
obserwatora.
Prędkość rozchodzenia się kwantów jaką
mierzy obserwator jest określona wzorem V=ΔX/Δt i jest
interpretowana jako prędkość światła.
Ponieważ prędkość
rozchodzenia się światła i prędkość graniczna ciał są sobie równe (patrz
rozdział Prędkość względna ciał), więc
musimy przyjąć, że odległości
ΔX przebywane przez kwant w czasie Δt są równe odległościom
Δt (oba kierunki są przedstawione w tej samej skali).
Tak więc prędkość światła jest równa prędkości granicznej jaką mogą
osiągnąć ciała i wynosi V=ΔX/Δt = 1
Opisaną sytuację
przedstawia rysunek 5.1
Rysunek 5.1 Kwant
przemieszcza się wzdłuż trajektorii własnej – osi X układu obserwatora. Jeśli
kwant przemieści się o odległość ΔX – to jego trajektoria własna jest
unoszona na identyczną odległość Δt wzdłuż trajektorii obserwatora.Ttrajektoria
wypadkowa jaką przebywa kwant w CER
została przedstawiona linią przerywaną.
Zagadnienie stałości prędkości światła w różnych układach odniesienia i
dodatkowe wnioski dotyczące własności rzeczywistości przedstawiono w następnym
rozdziale.