Дисперсия света в пространстве

on 08 May 2008.

Обладает ли вакуум дисперсией? разная ли  в нем скорость распространения волн разных частот или одинаковая?

Луч света в веществе испытывает дисперсию. В призме, например, луч белого (сложного) света разделится пространственно за счет различных углов преломления у лучей разных длин волн.

Хотя современные исследования не выявили дисперсию света в вакууме, можно ожидать, что она будет обнаружена. Достаточно отказаться от подхода к вакууму как к пустоте, чтобы признать возможность дисперсии. В ПРОСТРАНСТВЕ (Галактическом, внегалактическом) неизбежна дисперсия электромагнитных волн. Магнитные и электрические поля, гравитационные поля, неизбежное наличие всевозможных частиц делают дисперсию необходимым явлением, обязательным. Вот только величина ее, скорее всего, лежит за пределами возможностей современных приборов. Автор попытается обосновать путь, отличный от применяемых сегодня, для обнаружения дисперсии вакуума.

Рассмотрим сначала дисперсию света в веществе.

Представим себе короткий импульс белого света. Этот импульс попадает в прозрачное вещество, луч падает нормально.

Впереди с наибольшей скоростью движутся инфракрасные волны, затем медленнее красные, еще медленнее- оранжевые, еще - медленнее желтые, еще- медленнее зеленые, совсем медленно голубые, синие и замыкают шествие фиолетовые. Если пропустить луч света через достаточно протяженное прозрачное вещество, то на выходе из него мы получим пространственно разделенные группы разных цветов. И в приемник эти группы придут разновременно! По разнице времен прихода групп можно найти скорость света в веществе, или (если известно вещество) найти протяженность пути в веществе.

Пусть приемник-анализатор может регистрировать приход всех цветовых пачек, пусть он также может измерить время между приходами пачек. Ясно, что он зарегистрирует последовательный приход инфракрасного, затем красного, затем оранжевого и т.д. лучей.

Теперь возьмем в качестве источника света очень удаленный, но достаточно яркий источник, например, звезду. Нам подойдет не всякая звезда. Дело в том, что в данный момент времени на приемник падают лучи, испущенные в разные времена. Если синий отставал от красного, то одновременно на приемник придут красный, испущенный в момент Ч и синий, испущенный ДО момента Ч.

Чем более широкий спектр излучения у источника, тем более точные измерения можно провести. Если, например, источник излучает кроме инфракрасного, видимого света еще и рентген лучи, то точность измерений увеличится значительно.

Из поступающего от звезды света сформируем короткий импульс. Причем организация этого импульса должна произойти где-то там, где находится и звезда. Тогда только этот короткий импульс и будет предметом изучения и анализа, и только в нем будет проанализирована дисперсия волн. Вспышка сверхновой? очень уж случайный процесс. Пульсары? Если верны предположения, что отмечаемые пульсации есть следствие вращения звезды, то есть мы попадаем в луч вращающегося прожектора, то эффект дисперсии будет искажен, но обнаружить его возможно. Затмение? Вполне возможно.  Физические переменные звезды? Возможно, если дисперсия значительна.

Итак, предположим, что мы наблюдаем вращение видимого компонента вокруг невидимого, причем они расположены так, что видимая компонента регулярно перекрывается невидимой. Момент ожидания - появление видимого компонента из-за невидимого. Примем расстояние до звезды в 1000 световых лет.

Звезда показалась из-за невидимой компоненты. Если есть дисперсия света, то первым должен прийти низкочастотный сигнал - красный. Затем на КРАСНЫЙ фон наложатся по порядку оранжевый, затем желтый, зеленый и т.д. То есть, если делать спектрограмму, то более высокочастотные сигналы будут последовательно появляться с течением времени.

Появление из затмения по этой причине будет красным. (Красная заря!). Уход же в затмение, когда сначала исчезнет красный цвет (как самый быстрый), будет голубым.

Предположим дисперсия вакуума (пространства) так мала, что в лабораторных условиях обнаружить ее сегодня невозможно. Ведь скорость света определена не абсолютно, отличаются данные полученные в разных лабораториях или в даже одной и той же лаборатории, но в разное время. Тем более и экспериментируют с лучами разных длин волн.

Спиридонов О.П. в книге "Фундаментальные физические постоянные", Высшая школа, 1991 год, с.124. приводит результаты опытов по сравнению скорости распространения гамма-квантов с энергией 7 ГэВ и видимого света. Относительное различие в скоростях менее (1,8+-0,6)*10-6

300 000 000 м/с *1,8*10-6=540 м/с

Это результаты, полученные в лучших лабораториях мира. Не доверять им нет никаких оснований. Следовательно, разница в скоростях может быть на два-три порядка меньшей. Заведомо в лабораторных условиях сегодня невозможно зафиксировать столь малую разницу в скоростях.

Но увеличив путь прохождения света до тысячи и более световых лет мы увеличим также и разницу во временах прохождения этого пути красным и синим светом, причем увеличим так значительно, что не понадобятся сложные приборы, чтобы зарегистрировать результат. Даже при разнице скоростей у разных цветов в 1мм/с, за тысячу лет получим отставание в пространстве 1мм/с*1000лет*365дней*24часа*60минут*60сек.=3*1010мм=

=3*107метров=3*104км

Разница во времени регистрации приходов красного и синего тогда составит всего 0,1 секунды.

Приняв разницу скоростей 10 мм/с, получим разницу во времени регистрации красного и синего в 1 секунду.

Приняв разницу скоростей в 100 мм/с получим разницу во времени регистрации в 10 секунд.

Если же выбранный объект на расстоянии в 1000 световых лет дает слишком малую дисперсию или мы опоздали на начало события, то можно перейти к исследованию объектов на расстоянии 10 000 или 100 000 , или 1000 000 лет. И этого мало? Опять опоздали на сеанс? Тогда перейдем к объектам на  расстоянии 1000 000 000 лет. Главное, найти случайное или закономерное событие, наблюдать его с самого начала, регистрировать спектр, регистрировать время появления в спектре тех или иных линий.

Взрывы Новых и Сверхновых на больших расстояниях, конечно же, исключительные события. Но достаточно и других явлений.

Что даст обнаружение дисперсии света в вакууме и определение ее величины?

Во-первых, некоторые события, которые сейчас рассматриваются как одновременные, будут разнесены по времени. Ведь даже свет, падающий на измерительный прибор, состоит из фракций, испущенных в разное время и из разных точек пространства!

Во-вторых, можно будет определять расстояние до космических объектов. Чем точнее мы определим дисперсию света в пространстве, тем точнее мы будем знать истинное положение звезд и галактик. Это будет новым способом, не Доплеровским!, определения расстояний. А сравнив результаты можно будет увидеть ошеломляющие находки.

В-третьих, выявятся новые свойства Вселенной, реального, а не абстрактного пространства.

В-четвертых, прояснится история Вселенной, причем ее ранних этапов, наиболее загадочных и интересных.

В-пятых, мы узнаем что-то о темной массе и энергии. Не может не оказывать влияние на свет, летящий миллиарды и миллиарды лет наличие в пространстве  некоей субстанции.