Yorug‘lik tezligi

	Quyosh nurining Yerga yetib kelishi uchun o‘rtacha 8 daqiqa 17 soniyavaqt kerak bo‘ladi
aniq qiymatlar
sekundiga metr	299 792 458
Plank birliklari	1
taxminiy qiymatlar
sekundiga kilometr	300 000
soatiga kilometr	1,08 mlrd
astronomik birlik sutkasiga	173
yorug‘lik signali yetib borishining taxminiy vaqti
masofa	vaqt
bir metr	3,3 ns
bir kilometr	3,3 mks
— geostatsionar orbitadan Yergacha	119 ms
Yer ekvatori uzunligi	134 ms
— Oydan Yergacha	1,255 s
— Quyoshdan Yergacha (1 a. b.)	8,3 daq.
— Voyajer-1 dan Yergacha	23 soat 30 daqiqa (2026-yil boshida)
bir yorug‘lik yili	1 yil
bir parsek	3,26 yil
— Proksima Sentavradan Yergacha	4,24 yil
— Alfa Sentavradan Yergacha	4,37 yil
eng yaqin galaktikadan (Katta It yulduz turkumidagi mitti galaktikadan) Yergacha	25 000 yil
bo‘ylab Somon yo‘li	100 000 yil
— Andromeda galaktikasidan Yergacha	2,5 mln yil
ma’lum bo‘lgan eng uzoq galaktikadan Yergacha	13,4 mlrd yil

Yorug‘likning vakuumdagi tezligi — tarqalish tezligi bo‘lib, u elektromagnit to‘lqinlargaxosdir. Uning aniq qiymati 299 792 458 m/s (yoki taxminan 3×10⁸ m/s). U fizikada an’anaviy ravishda lotincha « $c$ » («se» deb talaffuz qilinadi) harfi bilan belgilanadi; u lotincha celeritas (tezlik) so‘zidan olingan.

Vakuumdagi yorug‘lik tezligi — fundamental doimiy kattalik, uning qiymati inersial sanoq sistemasining (ISS)tanlanishiga bog‘liq emas. U alohida jismlar yoki maydonlarnigina emas, balki fazo-vaqtning umumiy xususiyatlarini tavsiflovchi fundamental fizik doimiylar qatoriga kiradi. Sababiyat postulatiga (har qanday hodisa faqat o‘zidan keyin sodir bo‘ladigan hodisalarga ta’sir qilishi mumkin, undan oldingi hodisalarga esa ta’sir qila olmaydi) va maxsus nisbiylik nazariyasining vakuumdagi yorug‘lik tezligi inersial sanoq sistemasining tanlanishiga bog‘liq emasligi haqidagi postulatiga (vakuumdagi yorug‘lik tezligi bir-biriga nisbatan to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tekis harakatlanayotgan barcha koordinata sistemalarida bir xil) ko‘ra, hech qanday signal yoki elementar zarraning tezligi yorug‘lik tezligidan oshishi mumkin emas. Shunday qilib, vakuumdagi yorug‘lik tezligi — zarralarning harakati va o‘zaro ta’sirlarning tarqalishi uchun eng yuqori chegaraviy tezlikdir.

Vakuumda

Yer–Oy masshtabli modelida yorug‘lik nurining tarqalish vaqti. Yorug‘lik Yer yuzasidan Oy yuzasigacha bo‘lgan masofani bosib o‘tishi uchun 1,255 s

Yorug‘lik tezligining eng aniq o‘lchovi 299 792 458 ± 1,2 m/s etalon metr asosida 1975-yilda amalga oshirilgan.

Hozirgi vaqtda vakuumdagi yorug‘lik tezligi — fundamental fizik doimiybo‘lib, ta’rifga ko‘ra, aniq qiymati 299 792 458 m/syoki 1 079 252 848,8 km/soatga teng deb qabul qilinadi. Bu qiymatning aniqligi shunga bog‘liqki, 1983-yildan boshlab metr Xalqaro birliklar tizimida (SI) yorug‘lik vakuumda 1 / 299 792 458 soniya ichida bosib o‘tadigan masofa sifatida ta’riflangan.

Plank birliklari tizimida vakuumdagi yorug‘lik tezligi 1 ga teng. Aytish mumkinki, yorug‘lik 1 Plank uzunligini bitta Plank vaqtiichida bosib o‘tadi, biroq Plank birliklari tizimida yorug‘lik tezligi $c$ asosiy birlik bo‘lib, vaqt va masofa birliklari undan keltirib chiqariladi (bu jihati bilan SItizimidan farq qiladi, chunki unda asosiy birliklar sifatida metr va soniya qabul qilingan).

Tabiatda yorug‘lik tezligida (vakuumda) quyidagilar tarqaladi:

ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘lik, shuningdek, boshqa turdagi elektromagnit nurlanishlar (radioto‘lqinlar, rentgen nurlari, gamma-kvantlar va hokazo). Maksvell qonunlari elektromagnit to‘lqinlarning bo‘shliqda $c=1/{\sqrt {\epsilon _{0}\mu _{0}}}$ tezlik bilan tarqalishini bashorat qiladi; bunda $\epsilon _{0}$ va $\mu _{0}$ — elektr va magnit doimiylaridir;
taxminlarga ko‘ra, gravitatsion to‘lqinlar (tajribalarda −3×10⁻¹⁵ dan +0,7×10⁻¹⁵gacha aniqlik bilan tasdiqlangan, ya’ni xatolik chegarasida nolga mos keladi).

Massaga ega zarralar yorug‘lik tezligiga nihoyatda yaqin tezlikka erishishi mumkin, ammo unga aniq tenglasha olmaydi. Masalan, yorug‘lik tezligidan atigi 3 m/s kam tezlikka ega massali zarralar (protonlar) tezlatkichda (Katta adron kollayderida) hosil qilingan yoki kosmik nurlar tarkibida uchraydi.^{[manba 3253 kundan beri ko‘rsatilmagan]}

Zamonaviy fizikada sababiy ta’sir vakuumdagi yorug‘lik tezligidan yuqori tezlikda (jumladan, bunday ta’sirni biror fizik jism orqali tashish yo‘li bilan ham) uzatilishi mumkin emas degan fikr yaxshi asoslangan hisoblanadi. Biroq zarralarning «chirmashgan holatlari» bilan bog‘liq muammo mavjud: ular, aftidan, bir-birining holatini bir zumda «bilib oladi». Shunga qaramay, bu holatda ham yorug‘likdan tez axborot uzatilmaydi, chunki bunday usulda axborot uzatish uchun qo‘shimcha, yorug‘lik tezligida ishlaydigan klassik aloqa kanalidan foydalanish zarur.

Aslida ayrim obyektlarning vakuumdagi yorug‘lik tezligidan ham tez harakatlanishi mumkin. Biroq hozirgi ilmiy qarashlarga ko‘ra, bunday obyektlar o‘z harakati orqali axborot tashish uchun ishlatilishi mumkin emas. Masalan, Quyosh nurining devorga tushgan yorqin dog‘i devor bo‘ylab yorug‘lik tezligidan tezroq siljishi mumkin, ammo bu tezlikda devorning bir nuqtasidan boshqasiga axborot uzatishga yaramaydi➤.

Shaffof muhitda

Shaffof muhitdagi yorug‘lik tezligi — yorug‘likning vakuumdan farqli muhitda tarqalish tezligidir. Agar muhitdadispersiya mavjud bo‘lsa,fazaviy va guruh tezligi farqlanadi..

Fazaviy tezlik chastota va to‘lqin uzunligi orasidagi bog‘lanishni monoxromatik yorug‘lik tarqalayotgan muhitda ifodalaydi $\lambda ={\frac {c}{\nu }}$ .
Bu tezlik odatda (lekin har doim ham emas) $c$ dan kichik bo‘ladi. Vakuumdagi yorug‘lik tezligining muhitdagi fazaviy tezlikka nisbati shu muhitning sinish ko‘rsatkichi deb ataladi. Agar muhitda to‘lqinning burchak chastotasi $\omega$ to‘lqin soniga $k$ nisbatan chiziqli bo‘lmagan tarzda bog‘liq bo‘lsa, guruh tezligi birinchi hosilaga ${\frac {\partial \omega }{\partial k}}$ teng bo‘ladi, fazaviy tezlik esa ${\frac {\omega }{k}}$ .

Yorug‘likning guruh tezligi chastotalari yaqin bo‘lgan ikki to‘lqin orasidagi tebranishlarning urishi tarqalish tezligi sifatida aniqlanadi va muvozanatli muhitda har doim $c$ dan kichik bo‘ladi. Biroq nomuvozanatli muhitlarda, masalan, kuchli yutuvchi muhitda, u $c$ dan oshishi mumkin. Biroq impulsning oldingi fronti baribir vakuumdagi yorug‘lik tezligidan yuqori bo‘lmagan tezlikda harakatlanadi. Demak, yorug‘likdan tez axborot uzatishning imkoni yo‘q.

Arman Ippolit Lui Fizo tajriba orqali isbotlaganki, muhitning yorug‘lik nuriga nisbatan harakati ham unda yorug‘lik tarqalish tezligiga ta’sir qiladi.

Maksvell tenglamalaridan yorug‘lik tezligini keltirib chiqarish

Maksvell tenglamalarining differensial shakli:

\operatorname {rot} \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}

\operatorname {rot} \mathbf {H} =\mathbf {j} +{\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}

\operatorname {div} \mathbf {B} =0

\operatorname {div} \mathbf {D} =\rho

va dispersiyasiz izotrop muhit uchun moddiy bog‘lanishlar

\mathbf {B} =\mu \mu _{0}\mathbf {H}

\mathbf {D} =\varepsilon \varepsilon _{0}\mathbf {E}

Bu yerda $\mathbf {E}$ — elektr maydon kuchlanganligi vektori, $\mathbf {H}$ — magnit maydon kuchlanganligi vektori, $\mathbf {B}$ — magnit induksiya vektori, $\mathbf {D}$ — elektr induksiya vektori, $\mu$ — magnit singdiruvchanlik, $\mu _{0}$ — magnit doimiysi, $\varepsilon$ — elektr singdiruvchanlik, $\varepsilon _{0}$ — elektr doimiysi, $\mathbf {j}$ — tok zichligi, $\rho$ — zaryad zichligi.

Vektor analizidan quyidagi munosabatlar ma’lum: $\operatorname {rot}$ — rotor, differensial operator, $\operatorname {rot} \mathbf {E} =\mathbf {\nabla } \times \mathbf {E} ={\begin{vmatrix}\mathbf {i} &\mathbf {j} &\mathbf {k} \\{\frac {\partial }{\partial x}}&{\frac {\partial }{\partial y}}&{\frac {\partial }{\partial z}}\\E_{x}&E_{y}&E_{z}\end{vmatrix}}=\left({\frac {\partial E_{z}}{\partial y}}-{\frac {\partial E_{y}}{\partial z}}\right)\mathbf {i} +\left({\frac {\partial E_{x}}{\partial z}}-{\frac {\partial E_{z}}{\partial x}}\right)\mathbf {j} +\left({\frac {\partial E_{y}}{\partial x}}-{\frac {\partial E_{x}}{\partial y}}\right)\mathbf {k}$ , $\operatorname {div}$ — divergensiya, differensial operator, $\operatorname {div} \mathbf {E} =\nabla \cdot \mathbf {E} ={\frac {\partial E_{x}}{\partial x}}+{\frac {\partial E_{y}}{\partial y}}+{\frac {\partial E_{z}}{\partial z}}$ va $\Delta$ — Laplas operatori, $\Delta ={\frac {\partial ^{2}}{\partial x^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}}{\partial y^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}}{\partial z^{2}}}$ , $\Delta \mathbf {E} =\Delta E_{x}\mathbf {i} +\Delta E_{y}\mathbf {j} +\Delta E_{z}\mathbf {k}$ .

Erkin zaryadlari bo‘lmagan muhit uchun $\mathbf {j} =0$ , $\rho =0$ , shuning uchun:

\operatorname {rot} \mathbf {H} ={\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}

\operatorname {div} \mathbf {D} =\varepsilon \varepsilon _{0}\operatorname {div} \mathbf {E} =0

Vektor maydoni rotorining xossasiga ko‘ra $\operatorname {rot} \operatorname {rot} \mathbf {E} =\mathbf {\operatorname {grad} } (\operatorname {div} \mathbf {E} )-\Delta E$ . Bu ifodaga $\operatorname {rot} \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}$ va $\operatorname {div} \mathbf {E} =0$ ni qo‘ysak, quyidagini olamiz:

\operatorname {rot} \left(-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}\right)=-\Delta \mathbf {E}

\Delta \mathbf {E} =\operatorname {rot} {\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}

\Delta \mathbf {E} ={\frac {\partial }{\partial t}}\operatorname {rot} \mathbf {B}

\Delta \mathbf {E} =\mu \mu _{0}{\frac {\partial }{\partial t}}\operatorname {rot} \mathbf {H}

bu yerga Maksvell tenglamalaridan $\operatorname {rot} \mathbf {H} ={\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}$ ni qo‘yib, quyidagini olamiz:

\Delta \mathbf {E} =\mu \mu _{0}{\frac {\partial }{\partial t}}\left({\frac {\partial \mathbf {D} }{\partial t}}\right)

\Delta \mathbf {E} =\mu \mu _{0}{\partial ^{2}\mathbf {D}  \over \partial t^{2}}

\Delta \mathbf {E} =\mu \mu _{0}\varepsilon \varepsilon _{0}{\partial ^{2}\mathbf {E}  \over \partial t^{2}}

(1)

To‘lqin tenglamasi:

\square \mathbf {E} =0

, bu yerda

\square

— Dalamber operatori,

\square =\Delta -{\frac {1}{v^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}

\Delta \mathbf {E} -{\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t^{2}}}=0

\Delta \mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t^{2}}}

(2)

Quyidagini (1) ga qo‘yib, (2)tezlikni topamiz:

c=1/{\sqrt {\mu \mu _{0}\epsilon \epsilon _{0}}}

, bu yerda SI tizimida

\epsilon _{0}=8{,}854\;187\;812\times 10^{-12}

s

^{4}

A

^{2}

/m

^{3}

kg va

\mu _{0}=1{,}256\;637\;062\times 10^{-6}

kg m/s

^{2}

A

^{2}

.

Vakuumda $\mu =1$ , $\varepsilon =1$ $c=299\;792\;458$ m/s

Fizikadagi fundamental o‘rni

Vakuumda yorug‘lik to‘lqinlarining tarqalish tezligi na to‘lqin manbasining harakatiga, na kuzatuvchining sanoq sistemasiga bog‘liq. Eynshteyn 1905-yilda yorug‘lik tezligining bunday invariantligini postulat sifatida ilgari surgan. U bu xulosaga Maksvellning elektromagnetizm nazariyasi va tajribalar bilan tasdiqlangan yorug‘lik tashuvchi efir yo‘qligi haqidagi dalillarga asoslanib kelgan.

Yorug‘lik tezligining invariantligi ko‘plab tajribalar bilan qayta-qayta tasdiqlangan. Biroq tajribada faqat «ikki tomonlama» o‘lchashda (masalan, manbadan ko‘zguga va qaytib manbagacha) yorug‘lik tezligining sanoq sistemasiga bog‘liq emasligini tekshirish mumkin. Chunki manba va uzoqdagi qabul qilgich soatlarini qanday sinxronlashtirish bo‘yicha qo‘shimcha kelishuvlarsiz yorug‘likning bir yo‘nalishdagi tezligini (masalan, manbadan uzoqdagi qabul qilgichgacha) o‘lchab bo‘lmaydi. Ammo buning uchun Eynshteyn sinxronlashtirishidan foydalanilsa, yorug‘likning bir tomonlama tezligi ta’rifga ko‘ra ikki tomonlama tezligiga teng bo‘ladi.

Maxsus nisbiylik nazariyasi fizik qonunlar barcha inersial sanoq sistemalarida bir xil ekanini faraz qilib, $c$ ning invariantligidan kelib chiqadigan oqibatlarni o‘rganadi. Shunday oqibatlardan biri shuki, $c$ — vakuumda barcha massasiz zarralar va to‘lqinlar (jumladan, yorug‘lik ham) harakatlanishi kerak bo‘lgan tezlikdir.

Maxsus nisbiylik nazariyasining tajribada tekshirilgan, odatiy tasavvurlarga zid keladigan ko‘plab natijalari bor.

Ular jumlasiga quyidagilar kiradi:

massa va energiyaning ekvivalentligi $(E_{0}=mc^{2})$ ,
uzunlikning qisqarishi (jismlarning harakat vaqtida qisqarishi)
vaqtning sekinlashishi (harakatlanayotgan soatlarning sekinroq yurishi).

Quyidagi $\gamma$ koeffitsiyent uzunlik necha marta qisqarishi va vaqt necha marta sekinlashishini ko‘rsatadi; u Lorens koeffitsiyenti deb ataladi

\gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}},

bu yerda $v$ — jismning tezligi. Yorug‘lik tezligidan ancha kichik tezliklarda $c$ (masalan, kundalik hayotda uchraydigan tezliklarda) $\gamma$ bilan 1 orasidagi farq shunchalik kichikki, uni e’tiborga olmasa ham bo‘ladi. Bunday holda maxsus nisbiylik nazariyasini Galiley nisbiylik nazariyasi bilan yaxshi yaqinlashtirish mumkin. Ammo relativistik tezliklarda farq ortadi va $v$ ning qiymati $c$ .

Maxsus nisbiylik nazariyasi natijalarini birlashtirish uchun ikki shart bajarilishi kerak: (1) fazo va vaqt fazo-vaqt deb ataladigan yagona tuzilmani hosil qiladi (unda $c$ fazo va vaqt o‘lchov birliklarini bog‘laydi), (2) fizik qonunlar Lorens invariantligi (Lorens-invariantlik) deb ataladigan maxsus simmetriya talablariga javob berishi kerak. Uning formulasida $c$ parametr qatnashadi. Lorens invariantligi zamonaviy fizik nazariyalarda, masalan, kvant elektrodinamikasida, kvant xromodinamikasida, Standart modelda elementar zarralar fizikasi va umumiy nisbiylik nazariyasidakeng uchraydi. Shunday qilib, $c$ parametri zamonaviy fizikada juda ko‘p uchraydi va yorug‘likning o‘ziga bevosita aloqasi bo‘lmagan ko‘plab ma’nolarda namoyon bo‘ladi. Masalan, umumiy nisbiylik nazariyasiga ko‘ra, gravitatsiya va gravitatsion to‘lqinlar $c$ tezlikda tarqaladi. Noinersial sanoq sistemalarida (gravitatsiya ta’sirida egilgan fazoda yoki tezlanish bilan harakatlanadigan sanoq sistemalarida) yorug‘likning mahalliy tezligi ham o‘zgarmas va $c$ ga teng, biroq muayyan uzunlikdagi trayektoriya bo‘ylab yorug‘lik tezligi $c$ dan farq qilishi mumkin; bu fazo va vaqt qanday aniqlanganiga bog‘liq.

Quyidagi kabi fundamental doimiylar $c$ butun fazo-vaqtda bir xil qiymatga ega, ya’ni joyga bog‘liq emas va vaqt o‘tishi bilan o‘zgarmaydi, deb hisoblanadi. Biroq ayrim nazariyalarda yorug‘lik tezligi vaqt o‘tishi bilan o‘zgarishi mumkinligi taxmin qilinadi. Hozircha bunday o‘zgarishlarning ishonchli dalillari yo‘q, ammo ular tadqiq etilmoqda.

Bundan tashqari, yorug‘lik tezligi izotrop, ya’ni tarqalish yo‘nalishiga bog‘liq emas, deb hisoblanadi. Magnit maydonidagi yadrolar yo‘nalishiga qarab yadroviy energetik o‘tishlarda chiqariladigan nurlanishni kuzatish (Hyuz–Drever tajribasi), shuningdek, aylanuvchi optik rezonatorlar ustida o‘tkazilgan tajribalar (Maykelson–Morli tajribasi va uning yangi variantlari) ikki tomonlama anizotropiya ehtimoliga qat’iy cheklovlar qo‘ygan.

Ayrim tabiiy birliklar tizimlarida yorug‘lik tezligi tezlikningo‘lchov birligidir. Plank birliklari tizimida u ham tabiiy birliklar tizimiga kiradi hamda tezlik birligi va tizimning asosiy birliklaridan biri sifatida qo‘llanadi.

Tezlikning yuqori chegarasi

Maxsus nisbiylik nazariyasiga ko‘ra, tinchlik massasi $m$ va tezligi $v$ bo‘lgan jismning energiyasi $\gamma mc^{2}$ ga teng; bu yerda $\gamma$ — yuqorida ta’riflangan Lorens koeffitsiyenti. $v$ nolga teng bo‘lganda, $\gamma$ birga teng bo‘ladi, natijada massa va energiya ekvivalentligining mashhur $E=mc^{2}$ formulasi kelib chiqadi. Chunki $\gamma$ koeffitsiyent $v$ ga yaqinlashganda cheksizlikka intiladi, $c$ massaga ega jismni yorug‘lik tezligigacha tezlatish uchun cheksiz energiya kerak bo‘ladi. Yorug‘lik tezligi — tinchlik massasi nolga teng bo‘lmagan jismlar uchun tezlikning yuqori chegarasidir. Bu relativistik energiya va impuls bo‘yicha ko‘plab sinovlarda tajriba orqali aniqlangan.

Umuman olganda, axborot yoki energiya fazoda yorug‘lik tezligidan katta tezlikda uzatilishi mumkin emas. Buning dalillaridan biri maxsus nisbiylik nazariyasining intuitsiyaga zid bo‘lgan va bir vaqtlilikning nisbiyligideb ataladigan xulosasidan kelib chiqadi. Agar A va B hodisalari orasidagi fazoviy masofa ular orasidagi vaqt oralig‘ining $c$ ga ko‘paytmasidan katta bo‘lsa, ayrim sanoq sistemalarida A hodisasi B dan oldin, boshqalarida B hodisasi A dan oldin sodir bo‘ladi, yana boshqa sistemalarda esa ular bir vaqtda sodir bo‘ladi. Demak, biror jism ma’lum inersial sanoq sistemasiga nisbatan yorug‘lik tezligidan tez harakatlansa, boshqa sanoq sistemasida vaqt bo‘ylab orqaga harakatlangandek bo‘ladi va sababiyat tamoyili buziladi. Bunday sanoq sistemasida «oqibat»ni uning «asl sababi»dan oldin kuzatish mumkin bo‘lar edi. Sababiyatning bunday buzilishi hech qachon kuzatilmagan. Bu, shuningdek, taxionli antitelefon.

Yorug‘lik tezligini o‘lchash tarixi

Qadimgi davr olimlari kamdan-kam istisnolardan tashqari, yorug‘lik tezligini cheksiz deb hisoblaganlar. Yangi davrda bu masala bahs-munozaraga aylangan. Galiley va Guk yorug‘lik tezligi nihoyatda katta bo‘lsa-da, chekli bo‘lishi mumkin deb hisoblashgan, biroq Kepler, Dekart va Ferma hanuz yorug‘lik tezligi cheksiz degan fikrni himoya qilishgan.

Yorug‘lik tezligining dastlabki bahosini Ole Ryomer (1676) bergan. U Yer o‘z orbitasida Yupiterdanuzoqlashgan paytda Yupiterning Io yo‘ldoshini tutishi hisoblangan vaqtdan 22 daqiqakechroq sodir bo‘lishini payqagan. Shundan kelib chiqib, u yorug‘lik tezligi uchun taxminan 220 000 km/s qiymatni olgan. Bu aniq bo‘lmasa-da, haqiqiy qiymatga yaqin edi. 1676-yilda u Parij akademiyasida bu haqda ma’ruza qilgan, ammo natijalarini rasmiy ilmiy ish sifatida nashr etmagan. Shuning uchun ilmiy jamoatchilik yorug‘lik tezligining chekli ekanini faqat yarim asr o‘tib qabul qilgan. 1728-yilda aberratsiya hodisasining kashf etilishi J. Bredliga yorug‘lik tezligining chekli ekanini tasdiqlash va uni aniqroq baholash imkonini berdi. Bredli olgan qiymat 308 000 km/s.

Yer sharoitida yorug‘likning aniq o‘lchangan masofani bosib o‘tish vaqtini aniqlashga asoslangan ilk o‘lchashlarni 1849-yilda A. I. L. Fizoamalga oshirgan. Fizo o‘z tajribalarida o‘zi ishlab chiqqan «uzilishlar usuli»dan foydalangan; tajribalarda yorug‘lik bosib o‘tgan masofa 8,63 kmni tashkil etgan. O‘lchashlar natijasida olingan qiymat 313 300 km/s ga teng bo‘lgan. Keyinchalik uzilishlar usuli ancha takomillashtirilgan va undan M. A. Kornyu (1876-y.), A. J. Perroten (1902-y.) va E. Bergstrand^[shvedcha]foydalangan. E. Bergstrand 1950-yilda amalga oshirgan o‘lchashlarda yorug‘lik tezligi 299 793,1 km/schiqqan, bunda o‘lchash aniqligi 0,25 km/s gacha yetkazilgan.

Boshqa bir laboratoriya usuli — «aylanuvchi ko‘zgu usuli» g‘oyasini 1838-yilda F. Arago, 1862-yilda esa bu usulni Leon Fukoamalga oshirgan. U katta tezlikda (512 ayl/s) aylanadigan ko‘zgu yordamida juda qisqa vaqt oraliqlarini o‘lchab, yorug‘lik tezligi uchun 298 000 km/s qiymatni olgan, xatolik 500 km/s bo‘lgan. Fuko tajribalaridagi o‘lchash bazasi nisbatan qisqa — yigirma metr edi. Keyinchalik tajriba uskunalari takomillashgani, o‘lchash bazasi uzaytirilgani va uning uzunligi aniqroq aniqlangani tufayli aylanuvchi ko‘zgu usulining aniqligi sezilarli oshgan. Masalan, S. Nyukom 1891-yilda 299 810 km/s qiymatga erishgan, xatolik esa 50 km/sbo‘lgan, A. A. Maykelson esa 1926-yilda xatolikni 4 km/s gacha kamaytirish va tezlik uchun 299 796 km/sqiymatni olgan. Maykelson tajribalarida o‘lchash bazasining uzunligi 35 373,21 m bo‘lgan.

Keyingi yutuqlar mazerlar va lazerlarningpaydo bo‘lishi bilan bog‘liq bo‘ldi. Ularning nurlanish chastotasi juda barqaror bo‘lgani uchun yorug‘lik tezligini to‘lqin uzunligi va nurlanish chastotasini bir vaqtda o‘lchash orqali aniqlash mumkin bo‘ldi. 1970-yillarning boshida yorug‘lik tezligini o‘lchash xatoligi 1 m/sga yaqinlashdi. Turli laboratoriyalarda olingan natijalar tekshirilib va kelishib olingach, XV O‘lchov va tarozilar bo‘yicha bosh konferensiya 1975-yilda vakuumdagi yorug‘lik tezligi qiymati sifatida 299 792 458 m/sni, nisbiy xatolik (noaniqlik) 4⋅10^-9bo‘lgan qiymat sifatida tavsiya etdi; bu mutlaq xatolikka 1,2 m/s ga mos keladi.

Muhimi shundaki, o‘lchash aniqligini yanada oshirishga prinsipial xususiyatga ega holatlar to‘sqinlik qilgan: cheklovchi omil o‘sha vaqtda amalda bo‘lgan metr ta’rifini ro‘yobga chiqarishdagi noaniqlik edi. Oddiy qilib aytganda, yorug‘lik tezligini o‘lchashdagi xatolikka asosiy hissa metr etalonini «yasash»dagi xatolikdan kelgan; uning nisbiy qiymati 4⋅10^-9ga teng edi. Shunga va boshqa omillarga asoslanib, XVII O‘lchov va tarozilar bo‘yicha bosh konferensiya 1983-yilda metrning yangi ta’rifini qabul qildi. U ilgari tavsiya etilgan yorug‘lik tezligi qiymatini asos qilib olib, metrni yorug‘lik vakuumda 1 / 299 792 458 soniya ichida bosib o‘tadigan masofa sifatida ta’rifladi.

Yorug‘likdan tez harakat

Maxsus nisbiylik nazariyasidan kelib chiqishicha, fizik zarralarning (massali yoki massasiz) yorug‘lik tezligidan oshishi sababiyat tamoyilini buzgan bo‘lardi — ayrim inersial sanoq sistemalarida signallarni kelajakdan o‘tmishga uzatish mumkin bo‘lib qolardi. Ammo nazariya oddiy zarralar bilan o‘zaro ta’sirlashmaydigan faraziy zarralarning fazo-vaqtda yorug‘likdan tez harakatlanishini istisno etmaydi.

Yorug‘lik tezligidan yuqori tezlikda harakatlanadigan faraziy zarralar taxionlardeb ataladi. Taxionlarning harakati matematik jihatdan Lorens almashtirishlari orqali mavhum massali zarralarning harakati sifatida tavsiflanadi. Bu zarralarning tezligi qanchalik yuqori bo‘lsa, ular shunchalik kam energiyaga ega bo‘ladi. Aksincha, ularning tezligi yorug‘lik tezligiga qanchalik yaqinlashsa, energiyasi shunchalik ortadi. Oddiy zarralarda bo‘lgani kabi, taxionlarning ham energiyasi yorug‘lik tezligiga yaqinlashganda cheksizlikka intiladi. Bu Lorens almashtirishlarining eng ravshan natijasi bo‘lib, haqiqiy yoki mavhum massali zarraning yorug‘lik tezligiga erishishiga imkon bermaydi: zarraga cheksiz miqdorda energiya berish shunchaki imkonsizdir.

Shuni tushunish kerakki, birinchidan, taxionlar bitta zarra turi emas, balki zarralar sinfidir; ikkinchidan, agar ular oddiy zarralar bilan hech qanday o‘zaro ta’sirga kirishmasa, sababiyat tamoyilini buzmaydi.

Yorug‘likdan sekin harakatlanadigan oddiy zarralar tardionlardeb ataladi. Tardionlar yorug‘lik tezligiga erisha olmaydi, faqat unga istalgan darajada yaqinlashishi mumkin, chunki bunda ularning energiyasi cheksiz kattalashadi. Barcha tardionlar massagaega bo‘ladi. Bundan massasiz lyuksonlardeb ataluvchi zarralar farq qiladi. Lyuksonlar vakuumda doimo yorug‘lik tezligida harakatlanadi; ular jumlasiga fotonlar, glyuonlar va faraziy gravitonlar kiradi.

2006-yildan boshlab kvant teleportatsiyasi deb ataladigan hodisada zarralar o‘rtasidagi ko‘rinma o‘zaro ta’sir yorug‘lik tezligidan tezroq tarqalishi ko‘rsatilgan. Masalan, 2008-yilda Jeneva universiteti tadqiqotchisi doktor Nikolas Gizen (Nicolas Gisin) guruhi bir-biridan 18 km masofada joylashgan chirmashgan foton holatlarini o‘rganib, zarralar o‘rtasidagi ko‘rinma «o‘zaro ta’sir yorug‘lik tezligidan taxminan yuz ming baravar katta tezlikda sodir bo‘lishi»ni ko‘rsatgan. Ilgari «Hartman paradoksi^[inglizcha]» deb ataladigan, tunnel effektipaytidagi yorug‘likdan tez ko‘ringan harakat ham muhokama qilingan. Bu va shunga o‘xshash natijalar tahlili shuni ko‘rsatadiki, ulardan axborot tashuvchi xabarni yorug‘lik tezligidan yuqori tezlikda uzatish yoki moddani ko‘chirish uchun foydalanib bo‘lmaydi.

Tahlil qilingan OPERAtajribasi ma’lumotlari 2008–2011-yillarda Gran-Sasso laboratoriyasida CERNbilan hamkorlikda to‘plangan. Qayta ishlash natijasida statistik jihatdan ahamiyatli tarzda yorug‘lik tezligidan oshish belgisi muon neytrinolaritezligida qayd etilgan. Bu haqdagi xabar preprintlar arxividae’lon qilingan. Mutaxassislar olingan natijalarga shubha bilan qarashgan, chunki ular nafaqat nisbiylik nazariyasiga, balki neytrinolar bilan o‘tkazilgan boshqa tajribalarga ham mos kelmagan. 2012-yil mart oyida ayni tunnelda mustaqil o‘lchashlar o‘tkazilib, neytrinolarning yorug‘likdan tez harakatlanishi kuzatilmagan. 2012-yil may oyida OPERA bir qator nazorat tajribalarini o‘tkazib, yorug‘likdan tez harakat mavjudligi haqidagi noto‘g‘ri taxmin texnik nuqson (optik kabel ulagichining yaxshi ulanmagani) sababli paydo bo‘lgan degan yakuniy xulosaga kelgan.

Adabiyotlar

Aleksandrov Ye. B., Aleksandrov P. A., Zapasskiy V. S., Korchuganov V. N., Stirin A. I. Yorug‘lik tezligining manba harakati tezligiga bog‘liq emasligini bevosita namoyish etish bo‘yicha tajribalar (rus tilida) // Fizika fanlari yutuqlari. — Rossiya Fanlar akademiyasi, 2011. — 12-son.
Fizik kattaliklar: ma’lumotnoma / A. P. Babichev, N. A. Babushkina, A. M. Bratkovskiy va boshqalar; I. S. Grigoryev va E. Z. Meylixov tahriri ostida. Moskva: Energoatomizdat, 1991. — 1232 bet. — ISBN 5-283-04013-5.
Eynshteyn A., Infeld L. Fizikaning evolyutsiyasi. — Moskva: OGIZ, 1948. — 267 bet
Medvedev B. V. Nazariy fizika asoslari. — Moskva: Fizmatlit, 2007. — 600 bet
Nevanlinna R. Fazo, vaqt va nisbiylik. — Moskva: Mir, 1966. — 229 bet
Ien Styuart. Kosmos matematikasi. Zamonaviy fan Koinot sirlarini qanday ochmoqda = Stewart Ian. Calculating the Cosmos: How Mathematics Unveils the Universe. — Alpina Pablisher, 2018. — 542 p. — ISBN 978-5-91671-814-0.
I. V. Savelyev «Umumiy fizika kursi», II jild

Havolalar

Yorug‘lik tezligi — Fizika ensiklopediyasidagi maqola
Yorug‘lik tezligi veb-saytida: astronet.ru
Rømer, O (1676). Démonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Römer de l'Academie Royale des Sciences (PDF). Journal des sçavans (fransuzcha): 223—36.
Halley, E (1694). Monsieur Cassini, his New and Exact Tables for the Eclipses of the First Satellite of Jupiter, reduced to the Julian Stile and Meridian of London. Philosophical Transactions of the Royal Society. 18 (214): 237—56. Bibcode:1694RSPT...18..237C. doi:10.1098/rstl.1694.0048.
Fizeau, HL (1849). Sur une expérience relative à la vitesse de propagation de la lumière (PDF). Comptes rendus de l'Académie des sciences (fransuzcha). 29: 90—92, 132.
Foucault, JL (1862). Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière: parallaxe du Soleil. Comptes rendus de l'Académie des sciences (fransuzcha). 55: 501—03, 792—96.