ทำไมความเร็วแสง 299,792,458 เมตร / วินาที

ตกลงฉันวิชาเอกฟิสิกส์ (ปีที่ 4) และฉันไม่เคยเข้าใจคำถามพื้นฐาน (kinda) นี้ บางทีฉันไม่ได้สำรวจมันมากพอ

ตัวอย่างเช่นทำไมใช้เวลา 8 นาที 20 วินาทีสำหรับแสงจากดวงอาทิตย์ถึงเรา ฉันรู้คำตอบสำหรับคำถามนี้ในระดับ 'พื้นผิว' ดวงอาทิตย์อยู่ห่างออกไป 1AU, c = 3E8 m / s และ d = v / t เพื่อให้ได้ประมาณ 8 นาที 20 วินาที

คำถามของฉันอยู่ในระดับลึก

สมมติว่าคุณสามารถ "ขี่โฟตอน" ฉันรู้ว่านี่เป็นไปไม่ได้ แต่แค่พูดว่าคุณทำได้ หรือคำถามที่ดีกว่า: ประสบการณ์โฟตอนคืออะไร โฟตอนตามความเข้าใจของฉันจะออกจากดวงอาทิตย์และ (ถ้าอยู่ในเส้นทางที่ถูกต้อง) ก็จะพุ่งชนโลกทันที โฟตอนที่ออกจากอัลฟาเซ็นทอรีจะเห็นจักรวาลทั้งหมดในคราวเดียวในหน่วยเล็กเวลาน้อย (ถ้าพุ่งออกไปสู่อวกาศ)

หากโฟตอนเห็นทุกอย่างพร้อมกันทำไมเราถึงรับรู้ว่ามันมีความเร็ว ฉันแน่ใจว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับเฟรมอ้างอิงค่อนข้างพิเศษ Lorentz แปลงหรือไม่ แต่ดูเหมือนแปลก ทำไมความเร็วของแสง จำกัด สำหรับเรา ... ถ้ามันไม่มีที่สิ้นสุดนี่จะเป็นปัญหาหรือไม่

light speed

— Sci-ผู้ชาย
แหล่งที่มา

ตั้งแต่ปี 1983 มิเตอร์ได้ถูกกำหนดให้เป็นระยะทางที่เดินทางโดยแสงในสุญญากาศใน 1 / 299,792,458 ของวินาทีดังนั้นตัวเลขจึงเป็นที่แน่นอนตามคำจำกัดความ แน่นอนว่าไม่ตอบคำถามของคุณ แต่มันน่าสนใจ en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light

— Keith Thompson

หากคุณยังไม่ได้อ่าน QED ของ Feynmann ฉันแนะนำให้ใช้มุมมองนี้มากขึ้น

— adrianmcmenamin

คำตอบที่ดีกว่าใน Physics SE เช่นphysics.stackexchange.com/questions/150150/… , physics.stackexchange.com/questions/80365/… , physics.stackexchange.com/questions/143385/…

— Rob Jeffries

มันมีทฤษฏีว่าหลายข้ออาจมีค่าคงที่แตกต่างจากค่าที่เรามีในจักรวาลนี้ ตัวอย่างเช่นค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วงอาจแตกต่างกันความเร็วของแสงอาจแตกต่างกัน ฯลฯ จักรวาลเหล่านี้จะดูแตกต่างจากจักรวาลของเราอย่างสิ้นเชิง

— Scottie

ความเร็วของแสงคือ 299792458 เมตรต่อวินาทีเพราะจักรวาลทำงานอย่างที่มันทำและ: ความเร็วของแสงนั้นถูกกำหนดมากหลังจากที่ตัววัดนั้น ดังนั้นเพื่อที่จะรักษามาตรวัดดั้งเดิม SI ตัดสินใจว่าความเร็วของแสงจะอยู่ที่ 2,979,2458 m / s ในรุ่นเก่ากว่าเพื่อรักษามาตรวัดเมตรเก่าซึ่งก่อนหน้านี้ถูกกำหนดให้เท่ากับหนึ่งในสิบล้านของระยะทางจากเส้นศูนย์สูตรถึง เสาวัดบนเส้นแวงที่ผ่านปารีสฝรั่งเศส

— Suhrid Mulay

คำตอบ:

ความเร็วของแสงที่ถูก จำกัด เป็นหนึ่งในปัจจัยพื้นฐานของจักรวาลของเรา

ถ้ามันไม่มีที่สิ้นสุดสิ่งนี้จะมีนัยยะสำคัญในเวรกรรม

นอกจากนี้ในฟิสิกส์ที่ไม่ใช่ควอนตัมแสงเป็นเพียงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กไฟฟ้าEelectromagnetic อธิบายโดยสมการของ Maxwell ซึ่งทำนายว่าความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายผ่านสุญญากาศขึ้นอยู่กับการไดอิเล็กตริก permittivityและการซึมผ่านของสนามแม่เหล็กโดยสมการดังนั้นคุณจึงไม่สามารถมีความเร็วแสงที่ไม่มีที่สิ้นสุดเว้นแต่การอนุญาตให้ใช้ไฟฟ้าหรือการซึมผ่านของแม่เหล็กเป็นศูนย์ซึ่งจะทำให้สิ่งแปลก ๆ ทุกประเภทดึงดูดความสนใจทางแม่เหล็กไฟฟ้า (และทำให้เกิดการมีอยู่เหนืออนุภาคธาตุ) $c$ $ε_0$ $μ_0$ $c = {1\over\sqrt{ε_{0}μ_{0}}}$

— Envite
แหล่งที่มา

ตกลง แต่ทำไม 300,000km / วินาที ฉันรู้ว่ากิโลเมตรและวินาทีเป็นสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ - แต่หน่วยการวัดของคุณคืออะไร - ทำไมต้องความเร็ว มีอะไรพิเศษเกี่ยวกับหมายเลขนั้น? และคำถามอีกส่วนของคำถามของฉัน: ถ้าโฟตอนประสบทุกอย่างพร้อมกัน - จะเป็นไปได้อย่างไรที่มันจะออกจากดวงอาทิตย์และไปถึงโลกใน t = 0 แต่สำหรับเรา t = 8 นาที 20 วินาที

— sci-guy

ความเร็วนั้น (297000Km / s) มาจากสูตรที่ฉันโพสต์ไว้ด้านบน: 1 เหนือสแควร์รูทของε0μ0 เกี่ยวกับโฟตอนที่ประสบกับทุกสิ่งในครั้งเดียวนั่นเป็นเพราะการขยายเวลาเชิงความสัมพันธ์ สำหรับโฟตอนเวลาจะถูกขยายอย่างไม่มีที่สิ้นสุดดังนั้นหนึ่งช่วงเวลาจะขยายไปอย่างไม่สิ้นสุด

— แทนจาก

โอ้ .. นั่นคือสิ่งที่ ความพึงพอใจทางปัญญา ขอบคุณ! ฉันชอบคำตอบนั้นมาก

— sci-guy

คำตอบนี้เป็นเพียงรุ่นที่มีความซับซ้อนของ "มันเป็นเพราะมันเป็น"

— adrianmcmenamin

ฉันมีคำถามเดียวกัน ทำไมไม่มี จำกัด ฉันกำลังศึกษาการเปลี่ยนแปลงของจลนศาสตร์สัมพัทธภาพและตระหนักว่าอนุภาคแสงจะไม่รู้สึกถึงการเดินทางหากพวกเขามีชีวิตอยู่ทุกสิ่งจะเกิดขึ้นในตัวอย่าง ค่า 299792458 นั้นมาจากการอนุญาตและการซึมผ่านที่ไม่เป็นไร เป็นสาเหตุที่ความเร็วมี จำกัด แต่ทำไมต้องมีขอบเขตเพื่อที่จะรู้ว่าฉันคิดว่าจำเป็นต้องมีความก้าวหน้ามากขึ้น

— Javi

ทำไมความเร็วแสง 299,792,458 m / s และไม่ใช่ (เช่น) 3,1 หรือ 4,3 x 10 ^ 44 m / s

คำตอบคือตัวเลขทั้งหมดเหล่านี้เป็นผลมาจากการเลือกหน่วยวัดโดยพลการ อันที่จริงแล้วไม่มีอะไรพิเศษเกี่ยวกับหมายเลข299,792,458มากนักดังนั้นจึงสามารถเขียนได้อย่างถูกต้องว่าความเร็วแสงคือ:

1079252848.8 [km / h]
0.3 [ชิ้น / ปี]
1 [ปี / ปี]

มากในฟิสิกส์ของอนุภาคมันเป็นเรื่องธรรมดาที่จะใช้ความเร็วของแสงเป็นหน่วยของการวัดความเร็วเพื่อให้มันมีประสิทธิภาพเท่ากับความสามัคคี คุณจะเขียนว่าความเร็วแสงคือ 1 [c] และความเร็วของอนุภาคนั้นคือ 0.99998 [c] ในขณะที่ฉันมักจะทำงานที่ความเร็ว 1 x 10 ^ {- 8} [c]

— astabada
แหล่งที่มา

ในสิ่งที่เรียกว่า "หน่วยธรรมชาติ" ความเร็วของแสงคือ 1 (ไร้มิติ)

— Envite

Astabada ฉันคิดว่าคุณพลาดระดับของคำถามที่ฉันถาม ฉันถามหน่วยวัดที่คุณใช้ทำไมมันถึงมีความเร็ว ตัวอย่างเช่นหากมิเตอร์และวินาทีอยู่เหมือนกันว่าทำไมมันคือ 3E8 m / s และไม่ใช่ 6E8m / s Envite ตอบคำถามอย่างดี ถึงแม้ว่าแน่นอนคุณสามารถถามว่าทำไมการซึมผ่านของกระแสไฟฟ้าและแม่เหล็กในแบบที่เป็น ... และแม้แต่คำถามที่ลึกกว่า: ทำไมค่าคงที่คืออะไร?!?! มีการเพิ่มประสิทธิภาพ 'ธรรมชาติ' ในจักรวาลหรือไม่? หรือค่าเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปริมาณพลังงานที่ใช้น้อยที่สุดหรือไม่?

— sci-guy

@Envite ฉันอยากจะมีความชัดเจนนั่นคือเหตุผลที่ผมระบุ1 [C] ฉันยอมรับว่าถ้า c = 1 การแสดงออกซ้ำซ้อนมากเช่นการเขียน "8 x 1" มากกว่าเพียงแค่ "8" ...

— astabada

@ แอนดรูว์ใช่มีเหตุผลที่ค่าคงที่สากลทั้งหมดนี้มีค่าที่พวกเขามี มันถูกเรียกว่าหลักการมานุษยวิทยา: หากพวกเขามีคุณค่าอื่นใดเราจะไม่อยู่ที่นี่เพื่อสังเกตพวกเขา

— ตอบคำถามเมื่อ

@astabada ดูเหมือนว่าคุณมีคำถามที่ถูกต้อง กรุณาถามมันเป็นคำถามในเว็บไซต์ ไม่มีประโยชน์ที่จะพูดคุยผ่านความคิดเห็น

— ตอบคำถามเมื่อ