Nejčastější otázky

Proč spojení principů relativity a konstantnosti rychlosti světla vedlo k závěru, že není potřebné žádné medium na šíření světla (např. éter)?
Ptá se Chipper Q z USA

Ze všeho nejdříve se musíme zeptat, proč se světlo vlastně pohybuje.

Rovnice Jamese Clerka Maxwella pro elektrické a magnetické pole implikují speciální teorii relativity, přestože to v té době nebylo zřejmé (Einstein se ještě nenarodil). Ty ho vedly k předpovědi, že pole by mohla obsahovat vlny, a že tyto vlny jsou ve skutečnosti světlo. Do té doby si lidé mysleli, že elektřina, magnetismus a světlo spolu nijak nesouvisí.

Kvalitativně tyto rovnice znamenají zhruba toto: Elektrické pole směřuje od kladného náboje k zápornému a magnetické pole se vine okolo proudu (pohybující se náboj). To jsou hlavní jevy, kterých si všimnete v laboratoři, která je plná hmoty (vzduchu), a historicky byly také nejdříve objeveny pokusy s dráty, jantarem a podobně. Pokud by to bylo všechno, tak bychom ale ve vakuu nic neviděli, protože tam nejsou žádné částice ani proudy.

Ale elektrické pole se také vine okolo magnetického pole, které se mění v čase a magnetické pole se vine okolo elektrického pole, které se mění v čase bez ohledu na nějaké náboje či proudy. Tyto efekty bylo velmi těžké zaznamenat, obzvláště indukci, která je velmi slabá. Maxwell je vložil do svých rovnic a všiml si, že pokud nastavíme elektrické a magnetické pole vinoucí se okolo sebe a měnící se v čase určitým způsobem, dostaneme vlnu, která se může pohybovat a zachová se i ve vakuu, kde nejsou žádné částice ani proudy. A to jsou také ty vlny, které cestují přesně rychlostí světla, což bylo příliš podezřelé na to, aby to byla náhoda.

Protože toto vzájemné vinutí dostanete i bez hmoty, jeho existence nezávisí na prostředí a může stejně tak dobře existovat i ve vakuu. Ve skutečnosti se světlo a ostatní elektromagnetické vlny v ostatních látkách zpomalují (pokud ovšem není neprůhledná, potom neprojdou vůbec).