Domanda:
L'origine del valore della velocità della luce nel vuoto
Tom Info
2011-01-23 07:15:03 UTC
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Significa, perché è il numero esatto che è? Perché non 2x10 ^ 8 m / s invece di 3? Ha qualcosa a che fare con la massa, le dimensioni o il comportamento di un fotone? Per essere chiari, non sto chiedendo "come abbiamo determinato la velocità della luce". So che non c'è una risposta chiara, sto davvero cercando le teorie prevalenti.

Correlato, ma non proprio un duplicato, penso: http://physics.stackexchange.com/q/1383/
La luce si muove alla velocità $ c $, ma "velocità della luce" è un termine improprio, perché altre cose senza massa si muovono a questa velocità, e infatti la velocità della luce è fisicamente significativa anche senza riferirsi all'elettromagnetismo oa qualsiasi cosa si muova a $ c $. Potresti provare l'articolo di David Mermin "Relativity Without Light" http://adsabs.harvard.edu/abs/1984AmJPh..52..119M (non gratuito)
Vorrei indicarti la risposta di @LubosMotl, che rende il punto critico che il numero specifico è solo un incidente di unità scelte. I metri sono francesi, i secondi come concetto sono davvero molto antichi (babilonesi?). Quindi, se mescoli questi due ottieni un numero piuttosto arbitrario. Il mio numero * c * preferito è disponibile su Google inserendo il testo tra queste parentesi: [velocità della luce in stadi per quindici giorni]. Chiaramente un numero molto più fondamentale, quello!
correlato: http://physics.stackexchange.com/q/144262/
Diciannove risposte:
#1
+22
Johannes
2011-01-23 09:54:55 UTC
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Tom, avresti posto la domanda "perché la velocità della luce è di 1 ls / s" se avessimo misurato la distanza in secondi luce e il tempo in secondi?

La vera risposta alla tua domanda è: la velocità della luce è 1 se misuri distanza e durata in unità compatibili, ed è qualunque cosa il tuo sistema di unità definisca se adotti unità più ingombranti. Un altro modo per spiegare è che la velocità - in senso lato - corrisponde a un angolo nello spaziotempo. E gli angoli sono adimensionali.

Lo so, questa non è vista come una risposta soddisfacente. Ma questo è perché fai la domanda sbagliata. La domanda giusta è "perché tutto intorno a noi è così lento? Perché le velocità che normalmente incontriamo per gli oggetti materiali sono di circa 10 ^ -8 livello?"

Non deve essere 1, puoi scegliere qualsiasi valore diverso da zero.
@Joe: non esiste un numero migliore di 1 però :)
@Marek: Una buona risposta credo. Il punto è che le unità sono arbitrarie e le costanti fisiche sono ... beh, solo costanti? Potrebbe voler aggiungere una breve spiegazione / collegamento alle unità naturali? Allora lo voterei decisamente.
Tuttavia, questo sposta i pali della porta su una nuova domanda. Avrai sempre altre costanti arbitrarie: permittività dello spazio libero, massa di un elettrone, costante di planck e così via, e non puoi farle diventare TUTTE una.
Tutte le costanti dimensionali (c, hbar, G) * possono * essere rese uguali a uno. Questo si riduce al lavoro in unità Natural (Planck). Non c'è cambio di pali. Solo il fatto che solo le costanti adimensionali possono essere mirate come "da spiegare".
Certo, le unità attaccate a * c * possono cambiare e il numero può essere ridotto a 1 a seconda delle unità coinvolte.Indipendentemente dal fatto che si tratti di 186k miglia / s o 1 ls / s, la domanda rimane.Perché la luce (o le particelle prive di massa) si muovono alla velocità a cui si muovono?O è solo una costante fondamentale della natura che non ha una spiegazione?
@Johannes e quale pensi sia la risposta alla tua domanda giusta?
#2
+19
Mark Eichenlaub
2011-01-23 11:07:33 UTC
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Il valore particolare di $ c $ dipende da quanto è lungo un metro e da quanto è lungo un secondo. Se i metri fossero più lunghi, ad esempio, la velocità della luce sarebbe un numero inferiore, anche se la luce sarebbe comunque altrettanto veloce. Visto in questo modo, le misurazioni fisiche sono rapporti. In questo caso, è un rapporto tra la velocità della luce e una velocità piuttosto arbitraria: un metro al secondo.

Un metro al secondo è più o meno una velocità di camminata. Quindi la tua domanda potrebbe essere interpretata come: "Perché la velocità della luce è trecento milioni di volte più veloce di una velocità di camminata?"

Questa domanda è molto antropocentrica. È una domanda su quanto siamo grandi (quanti atomi ci sono nel nostro corpo), quanta potenza possono esercitare i nostri muscoli (l'energia coinvolta nelle reazioni chimiche) e quanto sono forti le nostre ossa e legamenti (la forza dei materiali).

Dato che vorremmo attenerci alla fisica, sarà più intuitivo considerare la velocità della luce come rapporto di qualcos'altro. Dovremmo cercare qualche altra velocità impostata dalla natura, piuttosto che una velocità basata sull'uomo, e confrontare la velocità della luce con quella.

Un tipico candidato è prendere la costante di Planck $ \ hbar $ e l'unità di carica elettrica $ e $. Questi possono essere combinati per creare una velocità $ e ^ 2 / \ hbar = 2.2 * 10 ^ 6 m / s $. (In alcuni sistemi di unità, è necessario includere altre "costanti" come la permettività dello spazio libero per convertire le unità.)

Questa è, grosso modo, la velocità di un elettrone in un atomo. L'energia di un elettrone è caratterizzata da $ E \ approx e ^ 2 / r $, con $ r $ la dimensione dell'orbita. Il suo momento angolare è espresso in unità di $ \ hbar $, quindi $ L \ approx \ hbar \ approx mvr $. Il teorema viriale ci permette di scrivere l'energia come $ E \ approx mv ^ 2 $. Usando questi fatti, possiamo cercare un modo per stimare la velocità. $ v = mv ^ 2 / mv \ circa E / (L / r) \ circa (e ^ 2 / r) / (L / r) = e ^ 2 / L = e ^ 2 / \ hbar $.

Questa "velocità tipica degli elettroni" è di circa $ \ frac {1} {140} c $. Come rapporto, $ e ^ 2 / \ hbar c \ approx \ frac {1} {140} $. Questa è chiamata costante di struttura fine. È molto utile saperlo, perché è un numero che descrive la forza innata della forza elettromagnetica.

La tua domanda iniziale diventa "perché la struttura fine è costante $ \ frac {1} {140} $?" , o "Perché la velocità della luce è di $ 140 $ se misurata in unità fondamentali dalla meccanica quantistica e dall'elettromagnetismo?" A parte un'invocazione hokey del principio antropico, non credo che ci sia una risposta a questa domanda, almeno non ancora. Una "teoria del tutto" fisica potrebbe sperare di derivare la costante di struttura fine da un'idea più basilare, ma questo non è stato ancora raggiunto e non è noto se lo sarà mai.

Bella dimostrazione del fatto che qualsiasi domanda sulla grandezza può (e deve) essere tradotta in una domanda sui numeri adimensionali. --- Solo per curiosità: perché hai citato 1/140 (invece di ~ 1/137)?
@Johannes Grazie. Ho usato 140 perché in precedenza nel post ho citato $ e ^ 2 / \ hbar $ a due cifre significative, ma non avevo alcuna motivazione particolare per due sigg in particolare. Secondo Wikipedia è noto a 12 cifre significative ora.
@Johannes btw, il numero che ho effettivamente memorizzato è 1/137, come tutti gli altri.
#3
+15
Luboš Motl
2011-01-23 13:06:06 UTC
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la velocità della luce è stata creata dalla Natura per essere una, il numero la cui moltiplicazione non influenza nulla. Ma le persone primitive che vivevano nello spaziotempo e si muovevano a velocità molto inferiori a $ c = 1 $ - lungo piccoli angoli nello spaziotempo - non erano in grado di vedere che le loro velocità erano particolari frazioni della velocità massima. Il genere umano rimase così primitivo fino al 1905, quando Albert Einstein cambiò la storia (con un po ha scelto unità diverse per lunghezza e durata. Alcune persone in particolare hanno scelto $ 1/24/3600 $ del giorno solare perché le potenze di $ 60 $ e $ 12 $ ecc. Erano piuttosto popolari - un sacco di storia confusa casuale di convenzioni matematiche. Hanno chiamato le unità un secondo.

Altre persone hanno scelto un metro come $ 1 / 40.000.000 $ della circonferenza di un meridiano.

In quelle unità di distanza e tempo scelte a caso, che erano raffinata, per essere più precisi, al numero di periodi di vari tipi di radiazione: la velocità della luce $ c = 1 $ avrebbe potuto essere scritta come $ 299.792.458 $ m / s. Almeno, le misurazioni sono diventate sufficientemente accurate in modo che la definizione di un metro è stata modificata negli anni '80 per mantenere la velocità della luce in queste unità almeno costante. Quindi la velocità che ho scritto ora è effettivamente esatta, per definizione.

I fisici adulti che lavorano con teorie relativistiche usano unità dove $ c = 1 $. Allo stesso modo, i fisici quantistici adulti usano unità con $ \ hbar = 1 $, $ k_B = 1 $ e talvolta $ G = 1 $ quando studiano la relatività generale (o gravità quantistica).

Per riassumere: la dimensione numerica delle costanti universali non ha nulla a che fare con la fisica fondamentale: si tratta solo di convenzioni umane (le unità).

I migliori auguriLuboš

+1 per aver indicato l'unica scelta sensata di unità (nessuna!).
In realtà, alcuni fisici adulti (me compreso) usano $ \ hbar = 2 $ abbastanza spesso ;-)
#4
+9
Jerry Schirmer
2011-01-23 07:46:39 UTC
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Bene, attualmente la velocità della luce è definita come un numero esatto, con il secondo determinato in termini di tempi di transizione elettronica del cesio, e $ c $ metri definiti come $ c \ volte \ left (1 \, s \ destra) $. Quindi, la risposta banale per questo è che l'abbiamo definito così.

Penso che la risposta più attenta sarebbe che la chimica avviene a energie molto basse rispetto alle tipiche energie relativistiche. Poiché le energie sono basse, ciò significa che le scale temporali fondamentali della vita quotidiana sono molto più lunghe (in termini relativistici) delle scale fondamentali delle lunghezze. $ c $ ti dice come convertire da uno all'altro.

Questa è una risposta molto ponderata.
#5
+4
Mitchell
2011-01-23 10:09:39 UTC
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Molte delle risposte qui sembrano mancare il fulcro della domanda, che è (penso), perché i fotoni viaggiano alla velocità della luce c, al contrario di qualche altra velocità. Cioè, data la definizione di un metro come "un bastone così lungo", perché la luce impiega la quantità di tempo specifica per attraversare quella distanza che fa.

La risposta è che c'è un impostare la velocità a cui viaggia qualsiasi particella priva di massa, come un fotone, e quella velocità, c, è una proprietà fondamentale del nostro universo. Ogni volta che un fisico dice che qualcosa è fondamentale, significa che non sa perché, semplicemente lo è.

Per essere onesti, puoi spiegare perché c è significativo facendo appello alla relatività, al modo in cui misuriamo come scorre il tempo, alla definizione delle unità che usiamo quando lo misuriamo, ecc. Ma, al massimo livello, c è un dato, qualcosa che inseriamo nelle equazioni, non qualcosa che otteniamo da esse. È una proprietà della luce (e di qualsiasi particella priva di massa), ma è una proprietà che dobbiamo osservare l'universo per trovarla.

Come nota a margine, gli esperimenti usati per determinare la velocità della luce non sono non è particolarmente chiaro. Ce ne sono diversi. Quale ha dato la prima risposta accurata è, forse, in qualche controversia, ma l'effettuazione della misurazione non è un punto di contesa.

#6
+4
FrankH
2012-12-10 12:54:28 UTC
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La velocità della luce ("$ c $") è in realtà un fattore di conversione che converte le distanze spaziali in durate temporali. Fa parte della geometria dello spazio-tempo ed in particolare viene utilizzato per calcolare il tempo proprio infinitesimo invariante, che nello spazio-tempo piatto di Minkowski, è dato da questa formula:

$ d \ tau ^ 2 = dt ^ 2 - (dx ^ 2 + dy ^ 2 + dz ^ 2) / c ^ 2 $

Per qualsiasi particella o oggetto con una massa a riposo diversa da zero, il tempo corretto è un invariante su cui tutti gli osservatori saranno d'accordo e questo valore concorderà con il tempo registrato da un orologio trasportato dalla particella o dall'oggetto massiccio. Quindi questo è il vero significato della costante "$ c $": è un fattore di conversione tra spazio e tempo nella geometria spazio-temporale quadridimensionale.

Ora, secondo la Relatività Speciale, una particella priva di massa deve avere sempre 0 tempo proprio ($ d \ tau ^ 2 = 0 $) che significa:

$ dt ^ 2 = (dx ^ 2 + dy ^ 2 + dz ^ 2) / c ^ 2 $

e quindi

$ c = \ sqrt {(dx / dt) ^ 2 + (dy / dt) ^ 2 + (dz / dt) ^ 2} $

il che significa che le particelle prive di massa devono sempre viaggiare alla velocità "$ c $". Quindi "$ c $" è in realtà la velocità delle particelle prive di massa. La particella priva di massa più ovvia e ben nota è il fotone, il quanto del campo elettromagnetico. Ecco perché "$ c $" è la velocità della luce.

Teoricamente anche i gravitoni sarebbero privi di massa, quindi viaggerebbero anche alla velocità "$ c $". Per molto tempo si è pensato che i neutrini fossero privi di massa quindi avrebbero viaggiato anche alla velocità "$ c $" ma ora è noto che almeno 2 e probabilmente tutti e 3 i tipi di neutrini hanno una massa molto piccola ma diversa da zero e quindi i neutrini di massa diversa da zero dovrebbero viaggiare a meno di "$ c $".

Quindi la velocità della luce è davvero la velocità di tutte le particelle prive di massa ed è davvero un fattore di conversione tra lo spazio e tempo.

#7
+4
Kyle Kanos
2015-01-22 23:08:06 UTC
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In definitiva, la risposta è che non lo sappiamo . E, allo stesso tempo, non sappiamo se potremo mai sapere perché è così.

Abbiamo misurato $ c $ rispetto a un sistema di unità che noi umani abbiamo escogitato 1 , ma non sappiamo se c'è qualche motivo per prendere quel particolare valore; è semplicemente quello che è.



1 Abbiamo definito la velocità della luce come una costante nel 1983, quindi tecnicamente il metro e il secondo sono determinati da $ c $, non viceversa come ho suggerito qui.

#8
+1
Joe Fitzsimons
2011-01-23 11:33:40 UTC
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La velocità della luce non è arbitraria. Puoi calcolare la velocità di propagazione di piccole perturbazioni usando le equazioni di Maxwell, che dà $ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} $. Quindi, quando queste costanti sono fissate, lo è anche la velocità della luce.

La permettività Eps_0 è * definita * come 1 / (c ^ 2 mu_0) ...
@Johannes: Tutte e tre sono quantità misurabili, quindi sei libero di definire una qualsiasi in termini di altre due.
@Joe F: sono definiti tutti e tre (cioè numeri esatti).
@Johannes: non è vero. Il loro valore in unità SI è definito, ma questo perché vengono utilizzati per definire le unità. Non è affatto la stessa cosa.
@Joe: ed è per questo che le unità SI sono unità razionali. I sistemi di misurazione che non riconoscono la possibilità di ruotare i parametri di valutazione nello spazio definiscono unità diverse per profondità e larghezza. Lo riconosciamo tutti come cose complicate. Lo stesso vale per le rotazioni nello spaziotempo. Sì, ci sono sistemi di misurazione che non riconoscono che puoi ruotare un metro per la distanza in un metro per la durata, ma non c'è posto per tali sistemi in fisica.
@Johannes: Non è affatto questo il punto. Il modo in cui le unità sono definite in termini di impostazione di valori specifici per costanti fisiche non significa che tali costanti non possano cambiare. La conseguenza è semplicemente che una migliore misurazione della velocità della luce significa che il mio appartamento è di dimensioni diverse in quelle unità. Questo chiaramente non significa che c o $ \ mu_0 $ o $ \ epsilon_0 $ siano fissi, ma semplicemente che la loro misura in unità SI è. Questa è una stranezza nella scelta delle unità, non qualcosa di fondamentale.
Ti manca il punto. Quello che sto dicendo è che se accetti l'invarianza sotto il gruppo di Poincaré come una proprietà fondamentale della natura, non puoi sostenere che i valori per c, mu0 ed eps0 sono indipendenti e non correlati. La tua risposta sopra suggerisce che sei di questa opinione.
#9
  0
user68
2011-01-23 07:45:18 UTC
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c è solo una proprietà fondamentale del nostro universo, la velocità massima di propagazione delle informazioni; tuttavia è stato definito esattamente 299792458m / s per definire un metro.

#10
  0
Gary Godfrey
2015-07-14 10:52:29 UTC
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Esiste un valore numerico univoco di c in qualsiasi unità (ad esempio: m / sec, o miglia / ora, o furlongs / quindici giorni) che stai utilizzando che converte correttamente la velocità in $ \ phi $ radianti per fare boost con Lorentz Gruppo in cui $ \ phi $ è chiamato parametro Boost di Lorentz. $$ v / c = tanh (\ phi) $$ Il numero di radianti per un particolare boost non è casuale perché i boost non si spostano. Per $ \ phi << 1 $ vale quanto segue: $$ [xBoost (\ phi), yBoost (\ phi)] = zRotation (\ phi ^ 2) $$ Se non si utilizza il valore corretto di c per convertire il aumenta la velocità v a $ \ phi $ radianti, quindi non calcolerai correttamente i $ \ phi ^ 2 $ radianti di rotazione visti sperimentalmente.Finché i boost sono elementi del gruppo di Lorentz, esiste un valore numerico univoco di c per ogni scelta di unità. Il valore di c non è diverso in un altro universo, non è fissato da Dio, né può essere stabilito in modo casuale dal Congresso.

In un certo senso c è un artefatto di come misuriamo la cosa chiamata velocità usando bastoncini e zecche. Se andassimo a lungo fossimo in grado di percepire la velocità direttamente in $ \ phi $ radianti, ad esempio vedendo una lunghezza frazionaria o una contrazione temporale che $ = cosh (\ phi) $, allora non parleremmo mai di v o c.

La maggior parte delle risposte alla domanda afferma correttamente che il valore particolare di c dipende dalle unità utilizzate ... analisi dimensionale.Forse l'op potrebbe suggerire la domanda più interessante del perché c'è una costante c?Risposto empiricamente, è perché si osserva che particelle leggere e prive di massa vanno a questa velocità costante in tutti i frame di riferimento.Teoricamente risposto, è perché le equazioni di Maxwell, la relatività speciale e il potenziamento tramite il gruppo di Lorentz richiedono una costante c.La mia risposta ai potenziamenti non pendolari è il cuore del motivo per cui è necessario un valore di c diverso da zero e non infinito.
#11
  0
foobar
2011-01-23 20:46:56 UTC
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Supponi che ci sia un SuperEarth con una città chiamata SuperParis. In questa città gli abitanti conservano una verga di ferro con due segni sopra. Questa distanza è chiamata supermetro, è l'unità di base della lunghezza sulla super-terra.

Se per puro caso queste persone usassero la stessa unità di tempo degli umani e se per puro caso 1 supermetro sarebbe 299792458m qui sulla terra - allora qual è la velocità della luce per le superpersone?

È solo un cambio di unità. Allo stesso modo si potrebbe sostenere che la velocità della luce in mph è diversa.
#12
  0
Lawrence B. Crowell
2011-01-23 21:26:11 UTC
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La velocità della luce è solo un fattore di conversione da una direzione coordinata a un'altra. L'unità corretta è "uno" o $ 1,0 l / a $ e così via. Ora ha questo divertente insieme di unità in cgs e così via. Tuttavia, se dovessi sostenere che la velocità della luce potrebbe essere diversa in queste unità, le unità di Planck, come $ \ ell ~ = ~ \ sqrt {G \ hbar / c ^ 3} $ si ridimensionerebbero tutte di conseguenza e di conseguenza così sarebbero le nostre bacchette e orologi. Questo renderebbe il riscalaggio completamente inosservabile.

Perché $ c ~ = ~ 299.792.458 m / s $ ha a che fare con altre costanti della natura, come la massa del protone e così via. Misuriamo la velocità della luce in base agli oggetti fisici e ha questo grande valore dovuto alle dimensioni fisiche dei bastoncelli, che dipende dal raggio di Bohr che a sua volta dipende dalla massa degli elettroni e così via. La velocità della luce è così grande, in parte perché la gravità è molto debole, e questo ha davvero a che fare con il fatto che le particelle elementari hanno poca massa rispetto alla massa di Planck. Se questa enorme disparità non esistesse, l'unità naturale per la velocità della luce è una lunghezza di Planck per tempo di Planck, che è solo un'unità.

La lunghezza di Planck non ha nulla a che fare con le proprietà di aste e orologi. Se così fosse, allora avremmo bisogno di una teoria della gravità quantistica (che non abbiamo) per comprendere le proprietà di aste e orologi.
#13
  0
Joel Rice
2011-01-29 01:29:09 UTC
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La velocità della luce è una proprietà dello spaziotempo, che ha una metrica Minkowski, il che significa che ha uno spazio nullo, che unisce spazio e tempo alla velocità, che è invariante. Si potrebbe dare un'occhiata a "Space Time Algebra" di David Hestenes e vari dei suoi articoli, o visitare un sito su Geometric Algebra (cioè, Clifford Algebra). La geometria dello spaziotempo è impermeabile alle unità di misura, qualunque cosa faccia galleggiare la tua barca. Un prof ha utilizzato i furlong ogni due settimane.

#14
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Anixx
2011-08-15 18:05:40 UTC
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In realtà la velocità della luce può essere diversa a seconda dei media, ad esempio, è superiore a $ c $ nel vuoto Casimir e inferiore a $ c $ in un mezzo solido.

Sembra che l'effettivo domanda qui è perché la velocità della luce nel vuoto piatto è la velocità più alta alla quale le informazioni possono essere trasferite.

Questo deriva dalla Teoria della Relatività Speciale dove è stato dimostrato che se c'era trasferimento di informazioni FTL, un apparirebbe il paradosso delle vittime. Questo perché $ c $ è usato nelle trasformazioni di Lorentz.

E ora emerge naturalmente un'ulteriore domanda, perché esattamente la Teoria della Relatività Speciale usa $ c $ nelle sue trasformazioni di Lorentz piuttosto che qualsiasi altra velocità. Ciò è dovuto all'idea che tutti i frame inerziali dovrebbero essere indistinguibili: le velocità di tutti i processi, sia elettromagnetici, meccanici o gravitazionali, dovrebbero cambiare in modo simile quando si cambia un sistema di riferimento. Se i processi elettrici cambiano in un modo e diciamo gravitazionali in un altro, potremmo determinare se siamo in un quadro in movimento o stazionario.

Ne consegue che tutte le interazioni fondamentali dovrebbero propagarsi alla stessa velocità affinché questo criterio sia soddisfatto.

Quindi, in realtà, se da qualche parte esiste un mezzo in cui la velocità della luce è maggiore o minore di c, quindi in tale mezzo è possibile determinare se il dato frame è assolutamente in movimento o fermo rispetto al mezzo. Tale mezzo non ha la proprietà principale del nostro vuoto, che lo distingue dall'etere: che non c'è differenza tra muoversi (senza accelerazione) in esso ed essere a riposo.

#15
  0
user12262
2017-03-21 00:21:19 UTC
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Perché la velocità della luce nel vuoto, cioè la velocità anteriore del segnale, $ c $, viene attribuita al valore esatto di $ 299'792'458 ~ \ text {m / s} $?

Ciò è dovuto alla particolare definizione dell'unità "metro ($ \ text {m} $)" all'interno del sistema SI, connessione con la particolare definizione dell'unità "secondo ($ \ text {s} $)" ; cmp. http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/metre.html e http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/ second.html.

Probabilmente, la definizione di "metro ($ \ text {m} $)" come "unità di lunghezza" implementa quindi la definizione della distanza cronometrica
$$ \ text {Distanza} [\, A, B \,]: = c / 2 \, \, \ text {Durata ping} \ tau A [\, \ _ \ text {ray_leaves}, \ _ \ text { visto che} B \ text {ha visto che A_ray_leaves} \,], $$ (cmp. Einstein 1905),
a condizione che le durate di ping delle due "estremità" $ A $ e $ B $ rimangano uguali (individualmente) e costanti (l'una rispetto all'altra); dove il simbolo $ c $ viene introdotto come un fattore dimensionale finito diverso da zero.

#16
  0
Gaurav
2015-01-23 23:30:15 UTC
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Come ha detto Kyle Kanos nella sua risposta, sappiamo solo che è lì . Viene calcolato teoricamente e, unito a prove sperimentali, accettiamo semplicemente che la velocità della luce sia $ c = 3x 10 ^ 8 \ frac {m} {s} $.

Vedi, ci aspettiamo sempre che tutto sia come ci piace. Vogliamo avere il controllo su tutto ciò che ci circonda, anche sulla natura. La nostra concezione intrinseca è che occupiamo una posizione centrale e privilegiata in tutto ciò che facciamo, dalle relazioni alle imprese alla nostra comprensione dell'universo. La realtà è che siamo tutt'altro che privilegiati. La scienza ha ripetutamente infranto questo nostro malinteso, ma ci aggrappiamo ancora all'ego. Ti suggerisco di guardare il famoso discorso di Carl Sagan The Pale Blue Dot che mette in luce questo messaggio in modo così potente.

In tal caso, penso che sia estremamente ingiusto aspettarsi che la velocità della luce abbia un valore che ci piace, diverso da $ c $, il limite di velocità universale. Nel tuo caso, la domanda non riguarda il motivo per cui la velocità della luce ha quel particolare valore, ma perché pensiamo che non dovrebbe essere così.

"" Lo abbiamo calcolato in teoria "" Chi è questo "noi"?
#17
-1
Mark Roseman
2017-06-28 02:37:36 UTC
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Il valore di c non è arbitrario ma di enorme importanza.E = mc ^ 2 fornisce, ad esempio, la differenza di energia tra 4 atomi di Idrogeno ed Elio4, permettendoci di capire come costruire la tavola periodica degli elementi.

Questo non risponde davvero alla domanda.
#18
-2
Helder Velez
2011-01-27 19:02:00 UTC
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Misuriamo le relazioni tra oggetti che appartengono al nostro ambiente locale. I nostri governanti si basano su proprietà atomiche.

c è una proprietà dello spazio o, come detto sopra, è una proprietà dell'universo, non della luce, perché condivido il punto di vista di Israel Perez secondo cui la materia e lo spazio sono espressioni diverse della stessa entità, seguendo Spinoza (Etica).

è una relazione, un rapporto tra lunghezza e intervalli di tempo. Se si controllano le definizioni sulle unità di tempo e di lunghezza diventa chiaro che non sono definite indipendentemente, una è definita con l'aiuto dell'altra. Quindi si deve concludere che c è davvero una proprietà fondamentale che esprime come le perturbazioni possono evolversi nello spazio.

Un comportamento simile è osservato tra le onde di un lago. È una proprietà del mezzo (vuoto, campo, etere, spazio, ... molti nomi)

Questo spiega perché la luce si propaga sempre allo stesso modo indipendentemente dal movimento della sorgente o del ricevitore.

Circa il valore della misura di c:

Penso che possiamo misurare solo la velocità della luce a due vie, non quella a senso unico (come Poincaré). Misuriamo solo il rapporto (L / T) e questa è una costante assoluta.

Supponiamo che in questo mondo (o in un lontano passato) gli atomi abbiano il doppio della dimensione dei nostri atomi locali, quindi la relazione L / T deve essere la stessa e le leggi fisiche rimangono invarianti, (gli elettroni impiegheranno più tempo, rispetto alla nostra ora locale, ad evolversi attorno al protone e la luce emessa sarà ridotta :-)

Non effettuiamo alcuna misura "assoluta" su lunghezze o tempo durate. Fondamentalmente non possiamo farlo in un altro modo.

#19
-3
user2435479
2015-01-22 21:30:55 UTC
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Puoi provare dalle equazioni di Maxwell che la velocità della luce è: $ c = \ sqrt {\ frac {1} {\ epsilon_0 \ mu_0}} $. Dove $ ϵ_0 $ (permittività del vuoto) e $ μ_0 $ (permeabilità al vuoto) sono entrambi costanti.

Se vuoi comprendere appieno come funziona questa equazione, ti consiglio di leggere questa dimostrazione: Maxwell's le equazioni prevedono che la velocità della luce sia costante.

In [cgs units] (http://en.wikipedia.org/wiki/Centimetre–gram–second_system_of_units), $ \ epsilon_0 = 1 $ e $ \ mu_0 = 1 / c ^ 2 $, quindi la relazione è piuttosto banale.Vale a dire, tutti e tre i termini hanno valori esatti e non spiegano affatto * perché * $ c $ ha il valore che ha.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 2.0 con cui è distribuito.
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