§ 1.9. Скорость света в вакууме.
Скорость света в вакууме занимает особое место в природе, потому что — по современным воззрениям — она является наибольшей возможной скоростью передачи взаимодействия между телами. О передаче взаимодействия (т. е. передаче некоторого «действия» со стороны одного тела на другое) часто говорят как о передаче сигнала (именно этот термин больше всего в ходу в теории относительности). Передать сигнал — это значит передать энергию и импульс (теория относительности учит, что они неразделимы, см. § 5.5), способные «включить» некоторую систему (например, некоторый спусковой механизм).
Ниоткуда не вытекает заранее, что в природе существует верхний предел для скорости передачи сигналов. Однако и теория, и опыт показывают, что все известные взаимодействия распространяются с конечной скоростью, а наибольшей скоростью передачи сигнала является скорость света в вакууме (папомпим, что эта скорость является также скоростью распространения электромагнитных волн любой частоты в вакууме). Как уже упоминалось, классическая теория молчаливо предполагала, что сигнал может распространяться бесконечно быстро.
Если принять, что в природе существует предельная скорость распространения сигналов, то ее абсолютная величина должна быть одна и та же во всех инерциальных системах отсчета. Ведь все эти системы, согласпо принципу относительности, равноправны, и нельзя указать физический опыт, в результате которого можно было бы обнаружить различие между ними. Если бы предельная скорость распространения взаимодействий была разной в разных инерциальных системах отсчета, стало бы возможным отличить одну инерциальную систему от другой. Если считать принцип относительности универсальным, это невозможно. Отсюда сразу нее вытекает, что скорость света в вакууме должна быть одной и той же в любой инерциальной системе отсчета.
Л если источник движется к наблюдателю или наблюдатель движется к источпику? Такое движение не может изменить величины предельной скорости передачи сигнала. Следовательно, скорость света в вакууме не может зависеть ни от движения источника, ни от движепия наблюдателя.
Очевидно, что скорость света в вакууме, тем самым, наделяется уникальными свойствами. Все скорости являются относительными, т. е. меняются при переходе от одной инерциальной системы к другой. А абсолютная величина скорости с остается всегда одной и той же. Хотя среди инерциальных систем отсчета нет привилегированной, в них имеется одна привилегированная скорость. Оба эти обстоятельства неразрывно связаны с тем, что электромагнитные волны могут распространяться в вакууме; иными словами, для их распространения не требуется никакой материальной среды. Конечно, предположение о том, что существует привилегированная (инвариантная) скорость, явно нарушает классическую схему, т. е. соотношения (1.4), а следовательно, и (1.2) и (1.3).
Но, как бы ни были строги и красивы логические рассуждения, верховным судьей в физике был и всегда останется эксперимент. Эксперимент совершенно недвусмысленно подтверждает два обстоятельства: 1) в данной ИСО скорость света в вакууме одинакова во всех точках и по всем направлениям; 2) во всех ИСО эта скорость имеет одно и то же значение. Речь идет об опытах Майкельсона и Кеннеди — Торндайка; они описаны в Дополнении II.
