Емисиона теорија

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Емисионата, исто наречена оддавачка теорија или балистичка теорија на светлината, била сопарничка теорија специјална теорија на релативноста, објаснувајќи го Мајкелсон-Морлиевиот опит од 1887. Емисионите теории се покоруваат на принцип на релативноста немајќи погоден систем за светлосен пренос, но вели дека светлината е оддадена со брзина c релативно со својот извор, наместо да се искористи постулатот на инваријантност. Така, оддавачката теорија ги спојува електродинамиката и механиката со едноставната Њутнова теорија. Иако денес сѐ уште постојат поддржувачи на оваа теорија надвор од традиционалната наука, поголемиот број на научници сметаат дека оваа теорија е целосно дискредитирана.[1][2]

Историја[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Балистичка теорија на Риц.

Името кое најчесто се поврзува со теоријата на емисија е Исак Њутн. Во неговата корпускуларна теорија Њутн ги замислува светлосните корпускули кои се исфрлени од топлите тела со основна брзина "c" во однос на емитувачкото тело, покорувајќи се вообичаените закони на Њутновата механика, а потоа очекуваме светлината да се движи кон нас со брзина која е специфицирана со брзината на далечното емисионо тело (c ± v).

Во 20 век, специјалната теорија на релативноста беше создаденa од Алберт Ајнштајн за да се реши очигледниот проблем помеѓу електродинамиката и принципот на релативитет. Геометриската едноставност на теоријата беше убедлива, а мнозинството научници ја прифатија релативноста до 1911 година. Сепак, неколку научници го отфрлија вториот основен постулат на релативноста: постојаноста на брзината на светлината во сите инерцијални рамки. Така беа предложени различни емисиони теории каде што брзината на светлината зависи од брзината на изворот, а се користи Галилејската трансформација наместо Лоренцовата трансформација. Сите тие можат да го објаснат негативниот исход на Мајкелсон-Морлиевиот опит, бидејќи брзината на светлината е константна во однос на интерферомерот во сите референтни системи. Некои од овие теории беа:[1][3]

  • Светлината ја задржува целата своја брзина која што ја добила од нејзиниот почетен подвижен извор, низ целиот свој пат. По рефлексијата, таа се шири во сферична форма околу еден центар кој се движи со истата брзина како и почетниот извор. (Proposed by Walter Ritz in 1908).[4]. Овој модел се сметаше за најкомплетна теорија на емисиите. (Всушност, Риц ја моделирал Максвел-Лоренцовата електродинамика. Во еден подоцнежен труд [5] Риц рекол дека емисионите честички "од неговата теорија" треба да претрпуваат судири со различни полнежи долж нивниот пат и со тоа брановите (произведени од нив) нема да ги задржат своите почетни емисии на неодредено време.)
  • Осветлениот дел од рефлектирачкото огледало дејствува како нов извор на светлина, а рефлектираната светлина ја има истата брзина c во однос на огледалото, исто како и почетниот светлосен зрак во однос на неговиот извор. (Предложено од Ричард Часе Толман во 1910 година, иако тој беше поддржувач на специјална релативност). [6]
  • Светлината рефлектирана од огледало добива брзина еднаква на брзината на огледалната слика на оригиналниот извор (предложен од Оскар М. Стјуарт во 1911 година).[7]
  • Модификација на Риц-Толмановата теорија беше воведена од Џ. Г. Фокс (1965). Тој тврди дека теоријата за исчезнување мора да се земе во предвид (т.е. регенерација на светлината во изминатиот медиум). Во воздухот, растојанието на исчезнување би било само 0,2 см, односно по изминувањето на ова растојание брзината на светлината би била константна во однос на медиумот, а не на почетниот извор на светлосниот зрак. Сепак, самиот Фокс ја поддржуваше теоријата на специјална релативност.)[1]

Се претпоставува дека Алберт Ајнштајн работел на сопствената теорија за емисија пред да ја напушти во корист на неговата специјална теорија на релативитетот. Многу години подоцна, Р.Ш. Шенкленд го известува Ајнштајн дека теоријата на Риц била "многу лоша" во одредени делови и дека самиот на крајот ја отфрлил теоријата на емисија, бидејќи тој не можел да помисли на ниту една диференцијална равенка што би можела да ја опише неговата теорија, бидејќи таа секогаш доведува до светлосните бранови да станат "измешани".[8][9][10]

Побивање на емисионата теорија[уреди | уреди извор]

Следната шема беше воведена од Де Ситер[11] to test emission theories:

каде што c е брзината на светлината, v брзина на изворот, c' резултирачката брзина на светлината, и k константа која го означува степенот на зависност од изворот која може да постигне вредности помеѓу 0 и 1. Според специјалната теорија на релативност и неподвижниот етер, k = 0, додека теориите за емисија дозволуваат вредности до 1. Извршени се бројни копнени експерименти, на многу кратки растојанија, каде што не може "светлосното извлекување" или ефектите на исчезнување да имаат влијание, и повторно резултатите потврдуваат дека брзината на светлината е независна од брзината на изворот, со што конечно се отфрлаат теориите за емисија.

Астрономски извори[уреди | уреди извор]

Во 1910 година Даниел Фрост Комсток и во 1913 година Вилем де Ситер пишуваат дека за случајот со систем со две ѕвезди што се набљудува од даден агол, светлосниот зрак од ѕвездата што се приближува може да се очекува да патува побрзо од светлосниот зрак на нејзиниот оддалечувачки придружник, и да го престигне. Ако растојанието е доволно големо за "брзиот" светлосен зрак што се приближува и го претекнува "побавниот" светлосен зрак што го испуштила претходно кога се оддалечувала, тогаш сликата на ѕвездениот систем треба да се појави целосно измешана. Де Ситер тврди дека ниту еден од системите на ѕвезди што ги проучувал не покажал невообичаен оптички ефект. Овие тврдења се сметаат како крај на Рициановата теорија и емисионата теорија воопшто, со .[11][13][14]

Ефектот на распаднување на Ситеровиот опит е детално набљудуван од Фокс, и тоа верно ја поткопува докажливоста на опитите на Де Ситер со системот со двојни ѕвезди. Сепак, слични набљудувања се направени во спектарот на рентгенски зраци од страна на Брехер (1977), кои имаат доволно долго распаѓање, што не треба да влијае на резултатите. Набљудувањата потврдуваат дека брзината на светлината е независна од брзината на изворот, со .[2]

Ханс Тиринг тврди во 1926 година, дека атомот што е забрзан за време на процесот на емисија од топлинските судири во сонцето, емитира светлосни зраци кои имаат различни брзини на нивните почетни и крајни точки. Значи, еден крај на светлината ќе ги престигне претходните делови, а со тоа и растојанието меѓу краевите ќе биде продолжено до 500 км пред да стигнат до Земјата, така што самото постоење на остра спектрална линија во сончевото зрачење, го оспорува балистичкиот модел.[15]

Земјински извори[уреди | уреди извор]

Ваквите експерименти го вклучуваат и оној на Садех (1963) кој користел техника на време на летање за да ги измери брзинските разлики на фотоните кои патувале во спротивна насока, кои биле произведени со позитронска анихилација.[16] Друг експеримент беше спроведен од страна на Алвегер ет ал. (1963), кој го споредил времето на летање на гама зраци од движечки и мирувачки извори.[17] И двата експерименти не пронајдоа разлика, во согласност со релативноста.

Филипас и Фокс (1964)[18] сметале дека Садех (1963) и Алвегер (1963), недоволно ги контролирале ефектите на распаѓање. Така тие спроведоа експеримент користејќи специјализирана опрема за контролирање на распаѓањето. Податоците собрани од различни растојанија помеѓу целта и детекторите беа константни со тоа што брзината на светлината е независна од брзината на изворот и беа во спротивност со моделираното однесување под претпоставката c ± v.

Продолжувајќи ги своите претходни испитувања, Алвегер ет ал. (1964) забележал π0-мезон кој се распаѓа во фотони со 99.9% светлосна брзина. Експериментот покажа дека фотоните не ја достигнале брзината на нивните извори и сè уште патувале со брзината на светлината, со . Набљудувањето на медиумите што ги преминале фотоните покажале дека промената на распаѓање не била доволна за да го наруши резултатот значително.[19]

Исто така, биле спроведени мерења на брзина на неутрини. Мезоните што патувале скоро со брзина на светлината се користеле како извори. Бидејќи неутрините учествуваат само во електрослабо заемодејство, распаѓањето не игра никаква улога. Земјините мерења обезбедија повисоки граници од .

Интерферометрија[уреди | уреди извор]

Сањаковиот ефект покажува дека Еден зрак на ротирачка платформа поминува помалку растојание од другиот зрак, кој ја создава промената во интерферентниот модел. Опитот на Жорж Сањак, се покажа дека има проблем со ефектот на распаѓање, но покрај тоа Сањаковиот ефект е покажано дека се појавува и во вакуум, каде распаѓањето не игра никаква улога.[20][21]

Предвидувањата на Рицовата емисиона теорија беа во согласност со скоро сите земјини интерферометриски тестови, освен со оние кои што вклучуваат ширење на светлината во движечките медиуми, а Риц не ги сметаше тешкотиите што ги презентираа тестовите како Физоовиот опит да бидат несовладливи. Сепак, Толман забележал дека експериментот со Мајкелсон-Морли кој користи надворешен извор на светлина може да обезбеди одлучувачки тест за хипотезата на Риц. Во 1924 година, Рудолф Томашек извршил модифициран експеримент со Мајкелсон-Морли, користејќи светло од ѕвезда, додека Дејтон Милер користел сончева светлина. Двата експерименти не беа во согласност со хипотезата на Риц.[22]

Бабкок и Бергман (1964) ставија ротирачки стаклени плочи меѓу огледалата на интерферометар со заедничка патека поставени во статична Сањакова конфигурација. Ако стаклените плочи се однесуваат како нови извори на светлина, така што вкупната брзина на светлината што се појавува од нивните површини е c + v, се очекува промена во интерферентниот модел. Сепак, немаше таков ефект кој повторно ја потврдува специјалната релативност, и што повторно ја покажува независноста на изворот на брзината на светлината. Овој експеримент беше извршен во вакуум, па така ефектите на распаѓање не играат никаква улога.[23]

Алберт Мајкелсон (1913) и Квирино Мајорјана (1918/9) спроведоа експерименти со интерферометар со неподвижни извори и подвижни огледала (и обратно) и покажаа дека нема изворна зависност од брзината на светлината во воздухот . Аранжманот на Мајкелсон е дизајниран да прави разлика помеѓу три можни односи на движечките огледала со светлина: (1) "светлинските честици се рефлектираат како проектили од еластичен ѕид", (2) "површината на огледалото делува како нов извор", (3) "брзината на светлината е независна од брзината на изворот". Неговите резултати беа во согласност со изворната независност на брзината на светлината.[24] Мајорјана ја анализираше светлината од движечките извори и огледала користејќи нееднаков интерферометар на Микелсон, кој беше исклучително чувствителен на промени на брановите должини. Емисионата теорија тврди дека доплерското поместување на светлината од движечки извор претставува промена на фреквенцијата без промена на брановата должина. Наместо тоа, Мајорјана открива промени на брановите должини кои не се во согласност со емисионата теорија.[25][26]

Бекман и Мандикс (1965)[27] го повторуваа опитот на Мајкелсон и Мајорјана(1918) со подвижните огледала во вакуум, откривајќи k да е помала од 0.09. Иако користениот вакуум беше недоволен за дефинитивно да се отфрли распаѓањето како причина за нивните негативни резултати, доволно беше да се направи распаѓањето многу мало. Светлината од движечкото огледало минато низ Лојдовиот интерферометар, дел од зракот што патува по директен пат до фотографскиот филм, дел што се одразува од Лојдовото огледало. Експериментот ја споредува брзината на светлината хипотетички патувајќи со c + v од подвижните огледала, наспроти рефлектираната светлина која хипотетички патувала со c од Лојдовото огледало.

Други дискусии[уреди | уреди извор]

Емисионите теории ја користат Галилејската трансформација, според кои временски координати се непроменливи при промена на систем ("апсолутно време"). Така, Ајвс-Стилвеловиот опит, кој ја потврдува релативистичката временска дилатација, исто така ја побива емисионата теорија на светлината. Како што покажува Хауард Перси Робертсон, целосната Лоренцова трансформација може да се изведе, кога Ајвс-Стилвеловиот опит ќе се разгледа заедно со експериментот на Мајкелсон-Морли и експериментот на Кенеди-Торндајк.[28]

Понатаму, квантната електродинамика го става ширењето на светлината во сосема поинаков, но сепак релативистички контекст, што е сосема несложно со секоја теорија која постулира дека брзината на светлината е под влијание на брзината на изворот.


Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  • Isaac Newton, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica
  • Isaac Newton, Opticks
  1. 1,0 1,1 1,2 Fox, J. G. (1965), „Evidence Against Emission Theories“, American Journal of Physics 33 (1): 1–17, Bibcode:1965AmJPh..33....1F, doi:10.1119/1.1971219. 
  2. 2,0 2,1 Brecher, K. (1977), „Is the speed of light independent of the velocity of the source“, Physical Review Letters 39 (17): 1051–1054, Bibcode:1977PhRvL..39.1051B, doi:10.1103/PhysRevLett.39.1051. 
  3. Tolman, Richard Chace (1912), „Some Emission Theories of Light“ (PDF), Physical Review 35 (2): 136–143, Bibcode:1912PhRvI..35..136T, doi:10.1103/physrevseriesi.35.136 
  4. Ritz, Walter (1908), „Recherches critiques sur l'Électrodynamique Générale“, Annales de Chimie et de Physique 13: 145–275 . See also the English translation.
  5. Ritz,Walther (1908), „Recherches Critiques sur les Theories Electrodynamiques de Cl. Maxwell et de H.-A. Lorentz“, Archives des Sciences physiques et naturelles 36: 209 
  6. Tolman, Richard Chace (1910), „The Second Postulate of Relativity“, Physical Review 31 (1): 26–40, Bibcode:1910PhRvI..31...26T, doi:10.1103/physrevseriesi.31.26 
  7. Stewart, Oscar M. (1911), „The Second Postulate of Relativity and the Electromagnetic Emission Theory of Light“, Physical Review 32 (4): 418–428, Bibcode:1911PhRvI..32..418S, doi:10.1103/physrevseriesi.32.418 
  8. Shankland, R. S. (1963), „Conversations with Albert Einstein“, American Journal of Physics 31 (1): 47–57, Bibcode:1963AmJPh..31...47S, doi:10.1119/1.1969236 
  9. Norton, John D., John D. (2004), „Einstein's Investigations of Galilean Covariant Electrodynamics prior to 1905“, Archive for History of Exact Sciences 59: 45–105, Bibcode:2004AHES...59...45N, doi:10.1007/s00407-004-0085-6 
  10. Martínez, Alberto A. (2004), „Ritz, Einstein, and the Emission Hypothesis“, Physics in Perspective 6 (1): 4–28, Bibcode:2004PhP.....6....4M, doi:10.1007/s00016-003-0195-6 
  11. 11,0 11,1 De Sitter, Willem (1913), „On the constancy of the velocity of light“, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences 16 (1): 395–396 
  12. Bergmann, Peter (1976). Introduction to the Theory of Relativity. Dover Publications, Inc. стр. 19–20. ISBN 0-486-63282-2. „In some cases, we should observe the same component of the double star system simultaneously at different places, and these 'ghost stars' would disappear and reappear in the course of their periodic motions.“ 
  13. Comstock, Daniel Frost (1910), „A Neglected Type of Relativity“, Physical Review 30 (2): 267, Bibcode:1910PhRvI..30..262., doi:10.1103/PhysRevSeriesI.30.262 
  14. De Sitter, Willem (1913), „A proof of the constancy of the velocity of light“, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences 15 (2): 1297–1298 
  15. Thirring, Hans (1924), „Über die empirische Grundlage des Prinzips der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit“, Zeitschrift für Physik 31 (1): 133–138, Bibcode:1925ZPhy...31..133T, doi:10.1007/BF02980567. 
  16. Sadeh, D.. Experimental Evidence for the Constancy of the Velocity of Gamma Rays, Using Annihilation in Flight. „Physical Review Letters“ том  10 (7): 271–273. doi:10.1103/PhysRevLett.10.271. Bibcode1963PhRvL..10..271S. 
  17. Alväger, T.; Nilsson, A.; Kjellman, J.. A Direct Terrestrial Test of the Second Postulate of Special Relativity. „Nature“ том  197 (4873): 1191. doi:10.1038/1971191a0. Bibcode1963Natur.197.1191A. 
  18. Filippas, T.A.; Fox, J.G.. Velocity of Gamma Rays from a Moving Source. „Physical Review“ том  135 (4B): B1071-1075. doi:10.1103/PhysRev.135.B1071. Bibcode1964PhRv..135.1071F. 
  19. Alväger, T.; Farley, F. J. M.; Kjellman, J.; Wallin, L. (1964), „Test of the second postulate of special relativity in the GeV region“, Physics Letters 12 (3): 260–262, Bibcode:1964PhL....12..260A, doi:10.1016/0031-9163(64)91095-9. 
  20. Sagnac, Georges (1913), „L'éther lumineux démontré par l'effet du vent relatif d'éther dans un interféromètre en rotation uniforme“ [The demonstration of the luminiferous aether by an interferometer in uniform rotation], Comptes Rendus 157: 708–710 
  21. Sagnac, Georges (1913), „Sur la preuve de la réalité de l'éther lumineux par l'expérience de l'interférographe tournant“ [On the proof of the reality of the luminiferous aether by the experiment with a rotating interferometer], Comptes Rendus 157: 1410–1413 
  22. Martínez, A.A.. Ritz, Einstein, and the Emission Hypothesis. „Physics in Perspective“ том  6: 4–28. doi:10.1007/s00016-003-0195-6. Bibcode2004PhP.....6....4M. https://webspace.utexas.edu/aam829/1/m/Relativity_files/RitzEinstein.pdf. посет. 24 април 2012 г. 
  23. Babcock, G. C.; Bergman, T. G. (1964), „Determination of the Constancy of the Speed of Light“, Journal of the Optical Society of America 54 (2): 147–150, doi:10.1364/JOSA.54.000147 
  24. Michelson, A.A.. Effect of Reflection from a Moving Mirror on the Velocity of Light. „Astrophysical Journal“ том  37: 190–193. doi:10.1086/141987. Bibcode1913ApJ....37..190M. 
  25. Majorana, Q.. On the Second Postulate of the Theory of Relativity: Experimental Demonstration of the Constancy of Velocity of the Light reflected from a Moving Mirror. „Philosophical Magazine“ том  35 (206): 163–174. doi:10.1080/14786440208635748. 
  26. Majorana, Q.. Experimental Demonstration of the Constancy of Velocity of the Light emitted by a Moving Source. „Philosophical Magazine“ том  37 (217): 145–150. doi:10.1080/14786440108635871. 
  27. Beckmann, P.; Mandics, P.. Test of the Constancy of the Velocity of Electromagnetic Radiation in High Vacuum. „Radio Science Journal of Research NBS/USNC-URSI“ том  69D (4): 623–628. doi:10.6028/jres.069d.071. 
  28. Robertson, H. P.. Postulate versus Observation in the Special Theory of Relativity. „Reviews of Modern Physics“ том  21 (3): 378–382. doi:10.1103/RevModPhys.21.378. Bibcode1949RvMP...21..378R. 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]