Γιατί ένα κενό και ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα;
1. Το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα:
* Το φως, στην ουσία του, είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Αποτελείται από ταλαντευόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που ταξιδεύουν κάθετα μεταξύ τους και προς την κατεύθυνση της διάδοσης των κυμάτων.
* Αυτά τα πεδία είναι αλληλένδετα, που σημαίνει ότι μια αλλαγή σε ένα πεδίο δημιουργεί μια αλλαγή στο άλλο, διαιωνίζοντας το κύμα.
2. Οι εξισώσεις του Maxwell:
* Ο James Clerk Maxwell, τον 19ο αιώνα, διατύπωσε ένα σύνολο εξισώσεων που ενοποιείται η ηλεκτρική ενέργεια και ο μαγνητισμός.
* Αυτές οι εξισώσεις, γνωστές ως εξισώσεις του Maxwell, προβλέπουν την ύπαρξη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και δείχνουν ότι η ταχύτητά τους σε κενό καθορίζεται από δύο θεμελιώδεις σταθερές:τη διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου (ε) και τη διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου (μ₀).
* Αυτές οι σταθερές περιγράφουν ουσιαστικά πώς αλληλεπιδρούν τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία με το διάστημα.
3. Η ταχύτητα του φωτός:
* Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό (c) υπολογίζεται ως: c =1/√ (ε, εμ)
* Αυτή η εξίσωση μας λέει ότι η ταχύτητα του φωτός δεν είναι αυθαίρετη αλλά άμεσα σχετιζόμενη με τις θεμελιώδεις ιδιότητες του ίδιου του χώρου.
4. Γιατί η ίδια ταχύτητα:
* Δεδομένου ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι η ίδια η εκδήλωση αυτών των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που αλληλεπιδρούν με το διάστημα, είναι υποχρεωμένοι να ταξιδεύουν με την ταχύτητα που υπαγορεύονται από αυτές τις θεμελιώδεις σταθερές.
* Ως εκ τούτου, τόσο το κενό, το οποίο αντιπροσωπεύει την απουσία ύλης όσο και το μέσο φόντου για την αλληλεπίδραση αυτών των πεδίων και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα (συμπεριλαμβανομένου του φωτός) μοιράζονται την ίδια ταχύτητα.
Συνοπτικά:
Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό δεν είναι σύμπτωση. Είναι άμεση συνέπεια της θεμελιώδους σχέσης μεταξύ του ηλεκτρομαγνητισμού και των ιδιοτήτων του χώρου. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, που είναι η εκδήλωση αυτής της αλληλεπίδρασης, ταξιδεύουν εγγενώς με την ίδια ταχύτητα με το ίδιο το κενό.
