Skąd się bierze niezmienniczość prędkości światła?

To właściwie nie nowość dla tych, którzy czytali uważnie już pierwsze artykuły tego blogu.

Do wniosku o niezmienniczości prędkości światła, czyli niezależności jej wartości od układu odniesienia, dojść można wychodząc z prostych rozważań elektrodynamicznych. Temat ten poruszony został w książce: Elementarne wprowadzenie do szczególnej teorii względności, nieco... inaczej , która także ukazać się ma niebawem. Tu nie zadawalamy się postulatem Einsteina (po stu latach można inaczej).

Jednak fakt istnienia niezmienniczości nie oznacza jej wyjaśnienia. Skąd się bierze? Twierdzi się, i słusznie, że znaczenie tej prędkości daleko wykracza poza elektrodynamikę. Więc skąd się bierze? Odpowiedź: Z zasady kosmologicznej.

By bliżej rzecz wyjaśnić zdefiniuję prędkość ekspansji Wszechświata jako kres górny prędkości, z jaka oddalają się od nas galaktyki (te najodleglejsze). Dziś jednak na rzecz patrzy się inaczej.

Sądzi sie, że to, co dane jest naszej obserwacji, nie stanowi całego Wszechświata. Nie ma na to jednak żadnego dowodu. Jednym ze źródeł takiego przekonania jest hipoteza inflacji: „Wszechświat być może jest nawet znacznie większy, niż to, co możemy obserwować niezależnie od jakości teleskopów.” I tu pojawia się problem. Otóż temperatura promieniowania reliktowego (chodzi o prawo Wiena), odpowiada rozmiarom wnęki równym promieniowi hubblowskiemu (w zaokrągleniu ok. 15 miliardów lat świetlnych). Gdyby rozmiary Wszechświata były większe, to temperatura promieniowania reliktowego byłaby (może nawet) znacznie niższa, niż ta zmierzona. Zatem ten (automatycznie) przyjęty (prze)sąd nie jest słuszny.

Z powodu niepewności co do rozmiarów Wszechświata i na bazie OTW, nie rozważa się pojęcia prędkości ekspansji. Stosuje się pojęcie tempa ekspansji:

H – stała Hubble’a, a – czynnik skali (a z kropką to pochodna względem czasu), której jednostka jest jednostką długości. Geometria Wszechświata jest jednak płaska – euklidesowa. [Tak swoją drogą, OTW ma charakter lokalny, a Wszechświat jest nielokalny. Pytanie: Czy można więc tę teorię stosować przy opisie Wszechświata? – ma swoje uzasadnienie, choć to bardzo światoburcze pytanie.]

Przyjecie rozmiarów Wszechświata (wcale nie przybliżonych) jako hubblowskie [Przybliżenie dotyczy wyłącznie pomiaru stałej Hubble’a, a nie istoty obiektywnego faktu.] daje możliwość rozważania prędkości ekspansji. Jej kresem górnym jest oczywiście c.

A teraz, z zasady kosmologicznej wynika, że prędkość ekspansji nie zależy od tego, w którą stronę patrzymy, czyli nie zależy od układu odniesienia. Jest więc ta prędkość prędkością niezmienniczą. Tu tkwi tajemnica bulwersującej niezmienniczości prędkości światła.