Направи дарение на училище!

Лекция, изнесена пред Френското дружество по физика, 11 април 1912 г.

Глава VII от „Dernières Pensées“, Flammarion, 1917.

Превод от английски: Светлозара Червенкова. Редактор по френския оригинал Олга Николова. Научен редактор: Лъчезар П. Томов. Увод и бележки: Тодор Попов.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Няколко думи за етера, in memoriam

Звуковите вълни са трептенията на въздуха, морските вълни са люлеенето на водата, земетресенията са вълненията на земната твърд. А електромагнитните вълни по идея се разпространяват в светлоносния етер, за един дълъг период в историята на науката смятан за носителя на светлината. Създаването на математичната теория на светлината по образ и подобие на другите вълни, разпространяващи се в някаква среда, среща неподозирани трудности, които водят до изнамирането на специалната теория на относителността.

Накратко за тези трудности:

Движението на Земята спрямо етера при въртенето ѝ около слънцето би трябвало да доведе до „етерен вятър“. Този вятър би следвало да променя видимите скорости на светлината по посока на орбиталното движение на Земята, както и всяка друга една посока. Опитът на двама американски физици, Майкелсон и Морли, през 1887 г. обаче не показва никаква разлика на скоростта на светлината в различните посоки, което предизвиква стъписване в научните среди. Поанкаре пръв забелязва през 1889 г., в своята „Математична теория на светлината“, че етерът се превръща в непознаваем ненужен концепт, но той остава негов верен метафизичен приятел и никога не го изоставя. Свидетелство за това е и настоящата статия, писана през 1912 г., много след като ненужността на етера е била възприета.

Редно е да отбележим, че Поанкаре развива основните идеи на относителността преди Айнщаин, който традиционно се смята за основател на специалната теория на относителността. Поанкаре самостоятелно формулира принципа на относителността през 1902 г: „Законите на физиката са едни и същи за неподвижен наблюдател, както и за наблюдател, който се движи равномерно, тъй че няма начин да се установи дали даден наблюдател се движи.“ Поанкаре приема също, че скоростта на светлината е универсална константа и не зависи от движението на наблюдателя. На тези два фундаментални принципа, самостоятелно формулирани от  Поанкаре преди Айнщайн, лежи цялата специална теория на относителността. Заслуга на Айнщайн е осъзнаването на тяхната самодостатъчност; нещо повече, той се оказва по-добър войник от Поанкаре на фронта на научната пропаганда. Основното оръжие на Айнщайн е ударението върху отказа от етера: новият носител на светлината става самото празно от материя пространство.

В релативистката теория няма привилегирован неподвижен наблюдател и скоростта на светлината е еднаква за всички. Другояче казано, с думите на Константин-Кирил Философ: „Не свети ли Слънцето еднакво за всички?“ Относителността е ренесансова идея, поставяща всеки наблюдател в центъра на света.

Двата ѝ прости принципа водят „далеч, далеч, там, дето никой не отива“, към относителност на пространството и времето.

Те водят до проклятието на относителността: събития, които са едновременни за един наблюдател, престават да бъдат едновременни за друг, и заедно с етера трябва да захвърлим и идеята за абсолютно време.

Поанкаре подчертава, че старите теории не са безполезни и грешни. Той не забравя, че всяка теория има своя истина, свое кредо и област на валидност.

Новата теория на относителността надгражда Нютоновата механика (царството на абсолютното време), като двете теории остават съгласувани за ниски скорости (спрямо скоростта на светлината).

И така, теорията на относителността не чупи рамката на старата Нютонова механика, а само я огъва. Как квантовите теории на материята могат да се вместят в рамката на огънатото пространство-време на общата теория на относителността е големият въпрос, който все още не е намерил отговор.

Неизбежна бележка за светлинните вълни и преходите в атома:

Под светлина с определен цвят навсякъде в статията Поанкаре разбира електромагнитно лъчение с определена дължина на вълната, било то във видимия, или в невидимия спектър. Дължината на вълната λ е пространственото отстояние между два гребена на вълната (било то светлинна или морска), а честотата е обратнопропорционална на периода ν =1/Т, времето T, за което два последователни гребена ни връхлитат.

Дължината на вълната λ на един фотон е обратнопропорционална на честотата ν
λ = c T = c/ ν
където с е скоростта на светлината.

Енергията на един фотон е пропорционална на честотата му с коефициент константата на Планк h:
Е= hν = hc / λ
и така енергията на един квант светлина е обратнопропорционална на дължината на вълната. По-късите вълни носят повече енергия.

Поглъщането от атом на фотон с дадена честота (дължина) кара един електрон да смени орбитата си около ядрото и да образува възбудено състояние на атома. При връщането на електрона на предишната му орбита, се излъчва фотон със същата честота.
Енергията на преход ΔЕ=Е-Е‘ между две електронни орбити с различни енергии, се равнява на енергията на излъчения (или погълнат) фотон с честота ν, т.е., енергия
ΔЕ =hν.
Тези енергии се отпечатват в спектралните линии на всеки химичен елемент и са различни за различните елементи.

Палитрата от спектрални линии обрисува всички възможни възбудени състояния на един атом, тя е пъстроцветно тайно писмо: багрите му дават познание за вътрешния живот на атома.

Цялата статия, както и още много други можете да прочетете в новия брой 147 на сп. Българска Наука

Подаряваме ти първите 46 стр. от брой 147 тук>>

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!