Ohlédnutí za historií světla

Světlo dalo podnět k vzniku obecné teorie relativity. Světlo nám přináší informace o daleké a blízké vzdálenosti v prostoru. Ale co to vlastně světlo je? Odpověď na tuto otázku se měnila po staletích.

Newton (1643–1727) ve své knize z r. 1704 učil, že světlo je proud korpuskulí (částic). Co pod těmito částicemi myslel, to nenapsal. Užitečná představa je, že jsou to drobné a pružné tenisové míčky, kterými lze názorně přiblížit postuláty a zákony geometrické optiky, která je teorii mnoha optických přístrojů: světlo se šíří přímočaře jako by letěl míček, kdyby nebyla gravitace Země, světlo se odráží od zrcadla stejně tak jako míček: úhel dopadu se rovná úhlu odrazu. Jenže už i samotný Newton měl potíže objasnit barvu světla, nemluvě už o jeho interferenci .

Posledně jmenované jevy vysvětluje vlnová teorie světla, kterou navrhl Huyghens (1629-1695) ve své knize v r. 1690. Jeho teorie však byla zastíněna autoritou Newtona až do začátku 19. století. Zájem o vlnovou teorii oživil Young (1773-1829) jehož dvojštěrbinový experiment (publikovaný v r. 1803) se dodnes uvádí jako úvod k výuce o světle. Jenže co se vlní, když je světlo? Odpověď byla po ruce: vlní se éter. Potíž byla v tom, že bádání o podstatě éteru trvalo již od nepaměti bez úspěchu.

První smrtící ránu éteru nasadili Faraday (1791-1867) a Maxwell (1831-1879) svou teorii elektromagnetického pole. Podle této teorie světlo je vlnění elektromagnetického pole. Existenci elektromagnetických vln Maxwell předpověděl v roce 1863. Svými pokusy prováděnými v letech 1887-1888 to potvrdil Herz (1857-1894). Definitivní smrtící ránu ovšem éteru nasadili Michelson (1852-1921) a Morley (1838-1923) svými experimenty (1887) se šířením rychlosti světla v závislosti na rychlosti Země kolem Slunce, které ukázaly, že rychlost světla nezávisí na rychlosti Země.

Závěry Faradayově-Maxwellově teorie a uvedena měření Michelsona-Morleye posloužily Einsteinovi (1879-1955) jako pádný argument k vytvoření speciální teorii relativity (1905), která se zabývá transformací souřadnic prostoru a času ve vztažných soustavách, která se vzájemně pohybují přímočaře konstantní rychlostí. Postulátem speciální teorie relativity je, že světlo se ve vakuu šíří rychlostí co, kterou nemůže překonat (dosáhnout) žádný jiný objekt. Přitom se mlčky předpokládá, že se jedná o tvrzení platné pro prostředí, kde nepůsobí gravitace.

V roce 1900 Planck (1858-1947) objevil, že černé těleso vyzařuje světlo po malých dávkách – kvantech. Einstein pak v roce 1905 vysvětlil fotoefekt pomocí těchto kvant energie a nazval je fotony. To jsou počátky kvantové elektrodynamiky (QED), kde světlo se považuje za proudění fotonů, čím se velkým obloukem vracíme k Newtonově korpuskulární teorii. Teorii světla podle QED zpřístupnil široké veřejnosti Feynman (1918-1988) svou populární knihou [2].

Jako i jiné mikročástice, foton také se v jistých situacích projevuje jako korpuskule (fotoefekt), v jiných jevech (interference [2]) je to spíš vlna. V stávající animaci zakřivení časoprostoru budeme s ním zacházet jako s korpuskulí.

Copyright © 2019 Obecná teorie relativity.   Nová česká moderní a alternativní encyklopedie Wikina.   Založeno na šabloně Panorama od ThemocracyThemocracy