K PROBLEMATICE STÁLÉ RYCHLOSTI SVĚTLA


Opakovaně prováděná měření rychlosti světla prokázala, že pokud měříme rychlost světla c,
z nějakého jeho zdroje, naměříme vždy stejnou hodnotu bez ohledu na rychlost pozorovatele světla
(měřicí aparatury) v, i když bychom očekávali, že naměříme relativní rychlost w = c ± v. Holandský
fyzik Hendrik Antoon Lorentz ve snaze vysvětlit tuto skutečnost zavedl matematickou spekulací bez
nějakého relevantního fyzikálního motivu dilataci času a kontrakci délek u vzájemně rovnoměrně
přímočaře se pohybujících vztažných soustav. Albert Einstein pak tyto úvahy převzal a zobecnil ve
své speciální teorii relativity. Je však třeba si uvědomit, že zavedenými a užívanými způsoby
měření rychlosti světla neměříme relativní rychlost světla vzhledem k pozorovateli (měřicí
aparatuře) w = c ± v, ale rychlost světla c, jakou světlo vychází ze svého zdroje. Proto se autor
této případové studie domnívá, že stálou rychlost světla nelze vysvětlovat dilatací času a
kontrakcí délek a že poučky a formule Lorentzovy transformace souřadnic a Einsteinovy speciální
teorie relativity nemohou být správné, platné a v praktických aplikacích použitelné, že
k vysvětlení stálé rychlosti světla zcela postačí poučky a formule klasické fyziky. Naopak
používání pouček a formulí relativistické fyziky v některých praktických aplikacích může svést ke
zcela chybným závěrům.

   Z fyzikální podstaty světla vyplývá, že rychlost světla c, kterou se světlo ze svého zdroje šíří
prostorem (Vesmírem) ve vakuu v místech bez silových polí je ve všech směrech stejná bez ohledu na
to, po jaké trajektorii se zdroj světla prostorem pohybuje.


   Pro snazší pochopení můžeme uvést i následující analogii:

   Představme si vodorovnou přímou silnici a na ní v jednom pruhu kolonu vozidel K jedoucí
rychlostí c se stejnými vzdálenostmi mezi jednotlivými vozidly λ[1] a ve druhém souběžném pruhu
jednotlivé vozidlo A jedoucí ve stejném směru rychlostí v < c.

   Pozorovatel O1 stojící na silnici nechť naměří rychlost kolony c[1] = λ[1]/T[1], kde

λ[1] je vzdálenost mezi vozidly v koloně

T[1] je časový interval mezi projíždějícími vozidly

f[1] = 1/T[1] je frekvence projíždějících vozidel.

   Pozorovatel O2 jedoucí ve vozidle A pak naměří hodnoty parametrů λ[2], T[2], f[2] a c[2] :

λ[2] = λ[1] + v T[2] = λ[1] + v (c[1]/(c[2 ]– v)) T[1] = λ[1] c[1]/(c[1 ]– v)

c[1] T[2] = c[1 ]T[1] + v T[2 ] a odtud  T[2] = (c[1]/(c[1 ]– v)) T[1 ] a  f[2] = 1/T[2]

c[2] = λ[2]/T[2] = (λ[1 ]c[1]/(c[1 ]– v))/(T[1] c[1]/(c[1 ]– v)) = λ[1]/T[1] = c[1]

tedy c[2] = c[1][ ], kde hodnota c[2] nezávisí na hodnotě v (princip stálé rychlosti kolony K).

   Přitom je zřejmé, že relativní rychlost mezi vozidlem A a kolonou K je w = c – v. Pokud by
řidiči vozidel v koloně v dohodnutém čase t = T udělali značku na silnici v místě, kde se právě
nachází předek jejich vozidla, byla by rozteč mezi značkami λ[1]. Pokud by pozorovatel O2 udělal na
silnici značku pokaždé, kdy ho míjí další vozidlo z kolony, byla by rozteč mezi těmito značkami
λ[2]. Hodnoty T[1] a T[2] lze snadno změřit.

   V uvedené analogii kolona vozidel K představuje sled fotonů ze zdroje světla L, vozidlo A
představuje pozorovatele O2 (měřicí aparaturu), který měří rychlost světla. Je zřejmé, že můžeme
nezávisle stanovit rychlosti c a v a teprve z nich pak stanovit w = c – v .

[  ]