Kaj pomeni, da je hitrost svetlobe absolutna?

Naj kar takoj planem na sredo odgovora in povem bistvo. Ker je hitrost širjenja elektromagnetnega valovanja v vakuumu (svetlobna hitrost) neodvisna od tega v katerem inercialnem sistemu se nahaja opazovalec, je torej svetlobna hitrost ena od osnovnih fizikalnih konstant in je po dogovoru (!) enaka c=299792458 m/s.

Sedaj pa lepo po vrsti. Najbolj sumljiv je verjetno tisti del, ki pravi, da je svetlobna hitrost dogovorjena konstanta. A le pomislimo kako lahko izmerimo čas in kako dolžino. Dolžino lahko merimo tako, da določimo za neko palico, da je dolga en meter, nato pa s polaganjem enakih palic drugo za drugo (in po potrebi z deljenjem le teh na manjše enake dele) izmerimo razdaljo med dvema točkama. Čas pa bi izmerili tako, da bi se domenili koliko traja nihaj naše refenečne ure, nato vse ure umerili glede nanjo, ter šteli nihaje.

Svetlobno hitrost tako lahko “izmerimo”. Izmerimo pač čas, ki ga porabi svetloba, da v vakuumu prepotuje en meter. Na ta način so merili svetlobno hitrost predno je posebna teorija relativnosti razjasnila, da je svetlobna hitrost konstantna- enaka v vseh inercialnih sistemih! Sedaj svetlobna hitrost dobi nekoliko drugačno vlogo. Ker v relativnostni teoriji postanejo časovna koordinata in prostorske koordinate ekvivalentne, sestavljajo namreč prostor-čas in se pri prehodu iz enega inercialnega sistema v drugega tudi mešajo, je svetlobna hitrost le pretvorbena konstanta, ki povezuje našo izbiro enot za čas in dolžino. Čas pomnožen s svetlobno hitrostjo (ct) je pač koordinata prostora-časa, ki ima dimenzijo metra, tako kot ostale tri (prostorske) koordinate.

Ravno tako kot merimo čas v sekundah, bi ga lahko tudi v metrih! Čas enega metra bi pač pomenil čas, ki ga potrebuje svetloba da prepotuje dolžino enega metra, pri čemer bi nam en meter določala tista palica iz začetka odgovora. Vendar pa so se znanstveniki iz praktičnih razlogov odločili drugače. Definirali so eno sekundo kot 919631770 nihajnih časov elektromagnetnega vlaovanja, ki ga seva nemoten atom cezija ¹³³Cs. Tehnično je namreč lažje šteti nihaje (meriti čas) kot polagati drugo ob drugo paličice (meriti dolžino). En meter sedaj definiramo kot pot, ki jo prepotuje v vakuumu svetloba v 1/299 792 458 sekunde. V imenovalcu seveda stoji svetlobna hitrost, katere velikost je bila povsem stvar dogovora. Razlog, zakaj raje 299 792 458 m/s kot okroglih 300 000 km/s se skriva v tem, da so se dogovorili za številko, ki se je ujemala s prejšnjimi dogovori metra in sekunde do vseh tedaj izmerjenih mest natančno. Nihče namreč ne bi rad popravljal rezultatov kakršnihkoli že fizikalnih meritev, ki bi se spremenile le zaradi drugačne definicije velikosti enote: enega metra.

Nadaljnje branje:
Diskretni čas- da ali ne?
Konstante v fizikalnih teorijah
Sestavek o posebni teoriji relativnosti
Paradoks dvojčkov oz. relativnost časa

(Jure Zupan)

-