Question:
L'origine de la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide
Tom Info
2011-01-23 07:15:03 UTC
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Signification, pourquoi est-ce le nombre exact? Pourquoi pas 2x10 ^ 8 m / s au lieu de 3? Cela a-t-il quelque chose à voir avec la masse, la taille ou le comportement d'un photon? Pour être clair, je ne demande pas "comment nous avons déterminé la vitesse de la lumière". Je sais qu'il n'y a pas de réponse claire, je recherche vraiment les théories dominantes.

Connexes, mais pas tout à fait un doublon je pense: http://physics.stackexchange.com/q/1383/
La lumière se déplace à la vitesse $ c $, mais «vitesse de la lumière» est un peu un abus de langage, car d'autres choses sans masse se déplacent à cette vitesse, et en fait la vitesse de la lumière est physiquement significative même sans faire référence à l'électromagnétisme ou à tout ce qui bouge à $ c $. Vous pouvez essayer l'article de David Mermin "Relativity Without Light" http://adsabs.harvard.edu/abs/1984AmJPh..52..119M (non gratuit)
Je voudrais vous signaler la réponse d'@LubosMotl, qui souligne le fait que le nombre spécifique n'est qu'un accident d'unités choisies. Les mètres sont français, les secondes en tant que concept sont vraiment très anciennes (babylonien?). Donc, si vous mélangez ces deux, vous obtenez un nombre assez arbitraire. Mon propre numéro * c * préféré est disponible sur Google en saisissant le texte entre ces crochets: [vitesse de la lumière en stades par quinzaine]. Clairement un nombre beaucoup plus fondamental, ça!
en relation: http://physics.stackexchange.com/q/144262/
Dix-neuf réponses:
#1
+22
Johannes
2011-01-23 09:54:55 UTC
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Tom, auriez-vous posé la question "Pourquoi la vitesse de la lumière est-elle de 1 ls / s" si nous avions mesuré la distance en secondes-lumière et le temps en secondes?

La vraie réponse à votre question est: la vitesse de la lumière est de 1 si vous mesurez la distance et la durée dans des unités compatibles, et c'est ce que votre système d'unités le définit si vous adoptez des unités qui sont plus encombrantes. Une autre façon d'expliquer est que la vitesse - en gros - correspond à un angle dans l'espace-temps. Et les angles sont sans dimension.

Je sais, cela n'est pas considéré comme une réponse satisfaisante. Mais c'est parce que vous posez la mauvaise question. La bonne question est "Pourquoi tout ce qui nous entoure est-il si lent? Pourquoi les vitesses que nous rencontrons généralement pour les objets matériels se situent autour du niveau 10 ^ -8?"

Il n'est pas nécessaire que ce soit 1, vous pouvez choisir n'importe quelle valeur non nulle.
@Joe:, il n'y a pas de meilleur nombre que 1 :)
@Marek: Une bonne réponse je pense. Le fait est que les unités sont arbitraires et les constantes physiques sont ... eh bien, juste des constantes? Pourriez-vous ajouter une brève explication / un lien aux unités naturelles? Je voterais définitivement alors.
Cependant, cela déplace simplement les objectifs vers une nouvelle question. Vous aurez toujours d'autres constantes arbitraires - la permittivité de l'espace libre, la masse d'un électron, la constante de Planck, etc., et vous ne pouvez pas les amener à TOUT être un.
Toutes les constantes dimensionnelles (c, hbar, G) * peuvent * être rendues égales à un. Cela revient simplement à travailler dans des unités Natural (Planck). Il n'y a pas de changement de poteaux de but. Juste le fait que seules les constantes sans dimension peuvent être ciblées comme «à expliquer».
Bien sûr, les unités attachées à * c * peuvent changer et le nombre peut être réduit à 1 en fonction des unités impliquées.Que ce soit 186k miles / par s ou 1 ls / s, la question demeure.Pourquoi la lumière (ou les particules sans masse) se déplace-t-elle à la vitesse qu'elle fait?Ou est-ce juste une constante fondamentale de la nature qui n'a pas d'explication?
@Johannes et que pensez-vous de la réponse à votre bonne question?
#2
+19
Mark Eichenlaub
2011-01-23 11:07:33 UTC
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La valeur particulière de $ c $ dépend de la longueur d'un mètre et de la durée d'une seconde. Si les mètres étaient plus longs, par exemple, la vitesse de la lumière serait un nombre plus petit, même si la lumière serait toujours aussi rapide. Vues de cette façon, les mesures physiques sont des ratios. Dans ce cas, c'est un rapport entre la vitesse de la lumière et une vitesse plutôt arbitraire - un mètre par seconde.

Un mètre par seconde est à peu près une vitesse de marche. Donc votre question pourrait être interprétée comme: "Pourquoi la vitesse de la lumière est-elle trois cent millions de fois plus rapide qu'une vitesse de marche?"

Cette question est très anthropocentrique. Il s'agit de savoir quelle est notre taille (combien d'atomes sont dans notre corps), combien de puissance nos muscles peuvent exercer (l'énergie impliquée dans les réactions chimiques) et la force de nos os et ligaments (la force des matériaux).

Puisque nous aimerions nous en tenir à la physique, il sera plus judicieux de considérer la vitesse de la lumière comme un rapport à quelque chose d'autre. Nous devrions rechercher une autre vitesse définie par la nature, plutôt qu'une vitesse basée sur l'homme, et comparer la vitesse de la lumière à cela.

Un candidat typique est de prendre la constante de Planck $ \ hbar $ et l'unité de charge électrique $ e $. Ceux-ci peuvent être combinés pour créer une vitesse $ e ^ 2 / \ hbar = 2,2 * 10 ^ 6 m / s $. (Dans certains systèmes d'unités, vous devez inclure d'autres "constantes" comme la permittivité de l'espace libre pour convertir les unités.)

C'est, grosso modo, la vitesse d'un électron dans un atome. L'énergie d'un électron est caractérisée par $ E \ approx e ^ 2 / r $, avec $ r $ la taille de l'orbite. Son moment cinétique est exprimé en unités de $ \ hbar $, donc $ L \ approx \ hbar \ approx mvr $. Le théorème virial nous permet d'écrire l'énergie comme $ E \ approx mv ^ 2 $. En utilisant ces faits, nous pouvons chercher un moyen d'estimer la vitesse. $ v = mv ^ 2 / mv \ approx E / (L / r) \ approx (e ^ 2 / r) / (L / r) = e ^ 2 / L = e ^ 2 / \ hbar $.

Cette "vitesse d'électrons typique" est d'environ $ \ frac {1} {140} c $. En tant que ratio, $ e ^ 2 / \ hbar c \ approx \ frac {1} {140} $. C'est ce qu'on appelle la constante de structure fine. C'est très utile à savoir, car c'est un nombre qui décrit la force innée de la force électromagnétique.

Votre question initiale devient "pourquoi la structure fine est-elle constante $ \ frac {1} {140} $?" , ou "Pourquoi la vitesse de la lumière est-elle de 140 $ lorsqu'elle est mesurée en unités fondamentales de la mécanique quantique et de l'électromagnétisme?" Mis à part une invocation hokey du principe anthropique, je ne pense pas qu'il y ait de réponse à cette question, du moins pas encore. Une "théorie de tout" physique pourrait espérer dériver la constante de structure fine à partir d'une idée plus basique, mais cela n'a pas encore été réalisé, et on ne sait pas si elle le sera jamais.

Belle démonstration du fait que toute question sur la magnitude peut (et devrait) être traduite en une question sur les nombres sans dimension. --- Juste par curiosité: pourquoi avez-vous cité 1/140 (par opposition à ~ 1/137)?
Merci @Johannes. J'ai utilisé 140 parce que plus tôt dans l'article, j'avais cité $ e ^ 2 / \ hbar $ à deux chiffres significatifs, mais je n'avais aucune motivation particulière pour deux figues sig en particulier. Selon Wikipédia, il est connu de 12 chiffres importants maintenant.
@Johannes btw, le nombre que j'ai réellement mémorisé est 1/137, comme tout le monde.
#3
+15
Luboš Motl
2011-01-23 13:06:06 UTC
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la vitesse de la lumière a été créée par la nature pour être un, le nombre dont la multiplication n'influence rien. Mais les peuples primitifs qui vivaient dans l'espace-temps et se déplaçaient à des vitesses bien inférieures à $ c = 1 $ - le long de petits angles dans l'espace-temps - n'étaient pas en mesure de voir que leurs vitesses étaient des fractions particulières de la vitesse maximale. L'humanité est restée aussi primitive jusqu'en 1905, quand Albert Einstein a changé l'histoire (avec l'aide marketing d'Hermann Minkowski en 1908).

Donc, même si l'espace et le temps sont fondamentalement la même quantité mesurée dans des directions différentes, les gens a choisi différentes unités pour la longueur et la durée. Certaines personnes ont choisi 1/24/3600 $ de la journée solaire parce que les puissances de 60 $ et 12 $, etc. étaient très populaires - beaucoup d'histoire désordonnée aléatoire des conventions mathématiques. Ils ont appelé les unités une seconde.

D'autres personnes ont choisi un mètre comme 1 / 40,000,000 $ de la circonférence d'un méridien.

Dans ces unités de distance et de temps choisies au hasard - qui étaient affiné, pour être plus précis, en fonction du nombre de périodes de divers types de rayonnement - la vitesse de la lumière $ c = 1 $ aurait pu s'écrire 299 792 458 $ m / s. Au moins, les mesures sont devenues suffisamment précises pour que la définition d'un mètre ait été modifiée dans les années 1980 pour maintenir la vitesse de la lumière dans ces unités au moins constante. Donc, la vitesse que j'ai écrite est maintenant exacte, par définition.

Les physiciens adultes qui travaillent avec des théories relativistes utilisent des unités où $ c = 1 $. De même, les physiciens quantiques adultes utilisent des unités avec $ \ hbar = 1 $, $ k_B = 1 $, et parfois $ G = 1 $ lorsqu'ils étudient la relativité générale (ou la gravité quantique).

Pour résumer: le La taille numérique des constantes universelles n'a rien à voir avec la physique fondamentale - tout est question de conventions humaines (les unités).

Meilleurs voeuxLuboš

+1 pour avoir signalé le seul choix raisonnable d'unités (aucune!)
En fait, certains physiciens adultes (moi y compris) utilisent assez souvent $ \ hbar = 2 $ ;-)
#4
+9
Jerry Schirmer
2011-01-23 07:46:39 UTC
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Eh bien, actuellement, la vitesse de la lumière est définie comme étant un nombre exact, le second étant déterminé en termes de temps de transition électronique du césium, et $ c $ mètres étant défini comme étant $ c \ times \ left (1 \, s \ droite) $. Donc, la réponse banale à cela est que nous l'avons défini comme tel.

Je pense que la réponse la plus prudente serait que la chimie se produit à des énergies très basses par rapport aux énergies relativistes typiques. Puisque les énergies sont faibles, cela signifie que les échelles de temps fondamentales de la vie quotidienne sont beaucoup plus longues (en termes relativistes) que les échelles de longueur fondamentales. $ c $ vous indique comment convertir de l'un à l'autre.

C'est une réponse très réfléchie.
#5
+4
Mitchell
2011-01-23 10:09:39 UTC
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Beaucoup de réponses ici semblent manquer l'essentiel de la question, qui est (je pense), pourquoi les photons voyagent-ils à la vitesse de la lumière c, par opposition à une autre vitesse. Autrement dit, étant donné la définition d'un mètre comme «un bâton aussi long», pourquoi la lumière prend-elle le temps de franchir cette distance.

La réponse est qu'il y a un définir la vitesse à laquelle toute particule sans masse se déplace, comme un photon, et cette vitesse, c, est une propriété fondamentale de notre univers. Chaque fois qu'un physicien dit que quelque chose est fondamental, cela signifie qu'il ne sait pas pourquoi, c'est juste.

Pour être juste, vous pouvez expliquer pourquoi c est significatif en faisant appel à la relativité, à la façon dont nous mesurons l'écoulement du temps, à la définition des unités que nous utilisons pour le mesurer, etc. Mais, au plus basique niveau, c est une donnée, quelque chose que l'on branche dans des équations, pas quelque chose que l'on en retire. C'est une propriété de la lumière (et de toute particule sans masse), mais c'est une propriété que nous devons observer l'univers pour trouver.

En remarque, les expériences utilisées pour déterminer la vitesse de la lumière ne sont pas Pas particulièrement clair. Il y a plusieurs. Laquelle a donné la première réponse exacte fait peut-être l'objet d'un différend, mais la réalisation de la mesure n'est pas un point de discorde.

#6
+4
FrankH
2012-12-10 12:54:28 UTC
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La vitesse de la lumière ("$ c $") est vraiment un facteur de conversion qui convertit les distances spatiales en durées de temps. Il fait partie de la géométrie de l'espace-temps et en particulier il est utilisé pour calculer le temps propre infinitésimal invariant, qui dans l'espace-temps plat de Minkowski, est donné par cette formule:

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

Pour toute particule ou objet avec une masse de repos non nulle, le temps propre est un invariant que tous les observateurs seront d'accord et cette valeur sera en accord avec l'heure enregistrée par une horloge portée par la particule massive ou l'objet. C'est donc la vraie signification de la constante «$ c $» - c'est un facteur de conversion entre l'espace et le temps dans la géométrie espace-temps à 4 dimensions.

Maintenant, selon la relativité spéciale, une particule sans masse doit toujours 0 temps propre ($ d \ tau ^ 2 = 0 $) ce qui signifie:

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

et donc

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

ce qui signifie que les particules sans masse doivent toujours voyager à la vitesse "$ c $". Donc "$ c $" est vraiment la vitesse des particules sans masse. La particule sans masse la plus évidente et la plus connue est le photon - le quantum du champ électromagnétique. C'est pourquoi "$ c $" est la vitesse de la lumière.

Théoriquement, les gravitons seraient également sans masse et se déplaceraient également à la vitesse "$ c $". Pendant longtemps, on pensait que les neutrinos étaient sans masse, donc ils auraient également voyagé à la vitesse "$ c $", mais maintenant on sait qu'au moins 2 et probablement les 3 types de neutrinos ont une masse très petite mais non nulle et donc les neutrinos de masse non nulle devraient voyager à moins de "$ c $".

Ainsi, la vitesse de la lumière se trouve être en réalité la vitesse de toutes les particules sans masse et c'est vraiment un facteur de conversion entre l'espace et l'heure.

#7
+4
Kyle Kanos
2015-01-22 23:08:06 UTC
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En fin de compte, la réponse est que nous ne savons pas . Et, en même temps, nous ne savons pas si nous pouvons jamais savoir pourquoi il en est ainsi.

Nous avons mesuré $ c $ par rapport à un système d'unités que nous, humains, avons conçu 1 , mais nous ne savons pas s'il y a une raison pour que cela prenne ce valeur; c'est simplement ce que c'est.



1 Nous avons défini la vitesse de la lumière comme une constante en 1983, donc techniquement le mètre et la seconde sont déterminés à partir de $ c $, et non l'inverse, comme je l'ai suggéré ici.

#8
+1
Joe Fitzsimons
2011-01-23 11:33:40 UTC
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La vitesse de la lumière n'est pas arbitraire. Vous pouvez calculer la vitesse de propagation des petites perturbations en utilisant les équations de Maxwell, ce qui donne $ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} $. Ainsi, lorsque ces constantes sont fixées, la vitesse de la lumière l'est également.

La permittivité Eps_0 est * définie * comme 1 / (c ^ 2 mu_0) ...
@Johannes: Les trois sont des quantités mesurables, vous êtes donc libre de définir n'importe laquelle par rapport aux deux autres.
@Joe F: tous les trois sont définis (c'est-à-dire les nombres exacts).
@Johannes: ce n'est pas vrai. Leur valeur en unités SI est définie, mais c'est parce qu'elles sont utilisées pour définir les unités. Ce n'est pas du tout la même chose.
@Joe: et c'est pourquoi les unités SI sont des unités rationnelles. Les systèmes de mesure qui ne reconnaissent pas que vous pouvez faire pivoter des étalons dans l'espace définiraient différentes unités de profondeur et de largeur. Nous reconnaissons tous que cela est trop compliqué. La même chose s'applique aux rotations dans l'espace-temps. Oui, il existe des systèmes de mesure qui ne reconnaissent pas que vous pouvez faire pivoter un critère de distance en un critère de durée, mais il n'y a pas de place pour de tels systèmes en physique.
@Johannes: Ce n'est pas du tout le but. La façon dont les unités sont définies en termes de définition de valeurs spécifiques pour des constantes physiques ne signifie pas que ces constantes ne peuvent pas changer. La conséquence est simplement qu'une meilleure mesure de la vitesse de la lumière signifie que mon appartement est d'une taille différente dans ces unités. Cela ne signifie clairement pas que c ou $ \ mu_0 $ ou $ \ epsilon_0 $ sont fixes, simplement que leur mesure en unités SI l'est. C'est une bizarrerie du choix des unités, pas quelque chose de fondamental.
Vous manquez le point. Ce que je dis, c'est que si vous acceptez l'invariance sous le groupe Poincaré comme une propriété fondamentale de la nature, vous ne pouvez pas soutenir que les valeurs de c, mu0 et eps0 sont indépendantes et non liées. Votre réponse ci-dessus suggère que vous êtes de cet avis.
#9
  0
user68
2011-01-23 07:45:18 UTC
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c est juste une propriété fondamentale de notre univers, la vitesse maximale de propagation de l'information; pourtant, il a été défini à exactement 299792458 m / s pour définir un mètre.

#10
  0
Gary Godfrey
2015-07-14 10:52:29 UTC
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Il y a une valeur numérique unique de c dans toutes les unités (par exemple: m / sec, ou miles / heure, ou furlongs / quinzaine) que vous utilisez qui convertit correctement la vitesse en $ \ phi $ radians pour faire des boosts avec le Lorentz Groupe où $ \ phi $ est appelé le paramètre Boost de Lorentz. $$ v / c = tanh (\ phi) $$ Le nombre de radians pour un boost particulier n'est pas aléatoire car les boosts ne commutent pas. Pour $ \ phi << 1 $, ce qui suit est vrai: $$ [xBoost (\ phi), yBoost (\ phi)] = zRotation (\ phi ^ 2) $$ Si vous n'utilisez pas la valeur correcte de c pour convertir votre booster la vitesse v à $ \ phi $ radians, alors vous ne calculerez pas correctement les $ \ phi ^ 2 $ radians de rotation qui sont observés expérimentalement Tant que les Boosts sont des éléments du groupe de Lorentz, il y a une valeur numérique unique de c pour chaque choix d'unités. La valeur de c n'est pas différente dans un autre univers, elle n'est pas fixée par Dieu, ni ne peut être fixée au hasard par le Congrès.

Dans un certain sens, c est un artefact de la façon dont nous mesurons la chose appelée vitesse en utilisant bâtons et tiques. Si longtemps nous pouvions percevoir la vitesse directement en $ \ phi $ radians, par exemple en voyant une longueur fractionnaire ou une contraction temporelle qui $ = cosh (\ phi) $, alors nous ne parlerions jamais de v ou c.

La plupart des réponses à la question indiquent correctement que la valeur particulière de c dépend des unités utilisées ... analyse dimensionnelle.Peut-être que l'Op fait allusion à la question plus intéressante de savoir pourquoi y a-t-il une constante c?Répondu empiriquement, c'est parce que les particules légères et sans masse sont observées à cette vitesse constante dans tous les cadres de référence.Répondu théoriquement, c'est parce que les équations de Maxwell, la relativité spéciale et l'augmentation via le groupe de Lorentz nécessitent une constante c.Ma réponse sur les augmentations non liées au trajet est au cœur de la raison pour laquelle une valeur non nulle et non infinie de c est nécessaire.
#11
  0
foobar
2011-01-23 20:46:56 UTC
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Supposons qu'il existe un SuperEarth avec une ville appelée SuperParis. Dans cette ville, les habitants gardent une tige de fer avec deux marques dessus. Cette distance s'appelle un supermètre, c'est l'unité de base de longueur sur la super-terre.

Si par pur hasard ces gens utilisent la même unité de temps que les humains et si par pur hasard 1 supermètre serait 299792458m ici sur terre - alors quelle est la vitesse de la lumière pour les superpersonnes?

C'est juste un changement d'unités. Vous pourriez de même affirmer que la vitesse de la lumière en mph est différente.
#12
  0
Lawrence B. Crowell
2011-01-23 21:26:11 UTC
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La vitesse de la lumière n'est qu'un facteur de conversion d'une direction de coordonnées à une autre. L'unité appropriée est «un», ou 1,0 $ / y $ et ainsi de suite. Maintenant, il a cet ensemble amusant d'unités en cgs et ainsi de suite. Cependant, si vous aviez à dire que la vitesse de la lumière pourrait être différente dans ces unités, alors les unités de Planck, telles que $ \ ell ~ = ~ \ sqrt {G \ hbar / c ^ 3} $ seraient toutes redimensionnées en conséquence et par conséquent de même nos tiges et horloges. Cela rendrait le rééchelonnement complètement inobservable.

Pourquoi $ c ~ = ~ 299 792 458m / s $ a à voir avec d'autres constantes de la nature, telles que la masse du proton et ainsi de suite. Nous mesurons la vitesse de la lumière en fonction des objets physiques et elle a cette grande valeur en raison des dimensions physiques des tiges, qui dépend du rayon de Bohr qui à son tour dépend de la masse des électrons et ainsi de suite. La vitesse de la lumière est si grande, en partie parce que la gravité est très faible, et cela a vraiment à voir avec le fait que les particules élémentaires ont peu de masse par rapport à la masse de Planck. Si cette énorme disparité n'existait pas, l'unité naturelle de la vitesse de la lumière est une longueur de Planck par temps de Planck, ce qui n'est qu'une unité.

La longueur de Planck n'a rien à voir avec les propriétés des tiges et des horloges. Si tel était le cas, nous aurions besoin d'une théorie de la gravité quantique (que nous n'avons pas) pour comprendre les propriétés des barres et des horloges.
#13
  0
Joel Rice
2011-01-29 01:29:09 UTC
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La vitesse de la lumière est une propriété de l'espace-temps, qui a une métrique de Minkowski, ce qui signifie qu'elle a un espace nul, qui marie l'espace et le temps en vitesse, qui est invariante. On pourrait jeter un œil à David Hestenes "Space Time Algebra" et divers de ses articles, ou visiter un site sur l'algèbre géométrique (ie, Clifford Algebra). La géométrie de l'espace-temps est imperméable aux unités de mesure - tout ce qui flotte sur votre bateau. Un prof utilisait des furlongs par quinzaine.

#14
  0
Anixx
2011-08-15 18:05:40 UTC
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En fait, la vitesse de la lumière peut être différente dans différents supports, par exemple, elle est supérieure à $ c $ dans le vide Casimir et inférieure à $ c $ dans un milieu solide.

Il semble que le réel question ici est pourquoi la vitesse de la lumière dans le vide plat est la vitesse la plus élevée à laquelle les informations peuvent être transférées.

Cela vient de la théorie spéciale de la relativité où il a été montré que s'il y avait un transfert d'informations FTL, un le paradoxe des victimes apparaîtrait. C'est parce que $ c $ est utilisé dans les transformées de Lorentz.

Et maintenant émerge naturellement une autre question, pourquoi exactement la théorie spéciale de la relativité utilise $ c $ dans ses transformées de Lorentz plutôt que toute autre vitesse. Cela est dû à l'idée que tous les cadres inertiels doivent être indiscernables: les vitesses de tous les processus, électromagnétiques, mécaniques ou gravitationnels, doivent changer de la même manière lors du changement d'un cadre de référence. Si les processus électriques changent dans un sens et disent gravitationnel d'une autre manière, nous pourrions déterminer si nous sommes dans un cadre mobile ou stationnaire.

Il s'ensuit que toutes les interactions fondamentales devraient se propager à la même vitesse pour que ce critère soit satisfait.

Donc en fait, s'il existe quelque part un milieu où la vitesse de la lumière est supérieure ou inférieure à c, alors dans un tel support, il est possible de déterminer si la trame donnée est absolument en mouvement ou immobile par rapport au support. Un tel milieu n'a pas la propriété principale de notre vide, ce qui le distingue de l'Ether: qu'il n'y a pas de différence entre se déplacer (sans accélération) en lui et être au repos.

#15
  0
user12262
2017-03-21 00:21:19 UTC
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Pourquoi la vitesse de la lumière dans le vide, c'est-à-dire la vitesse du front du signal, $ c $, est-elle attribuée à la valeur exacte de 299'792'458 $ ~ \ text {m / s} $?

Cela est dû à la définition particulière de l'unité "mètre ($ \ text {m} $)" dans le système SI, connexion avec la définition particulière de l'unité "second ($ \ text {s} $)" ; cmp. http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/metre.html et http://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/ second.html.

On peut soutenir que la définition de "mètre ($ \ text {m} $)" comme "unité de longueur" implémente ainsi la définition de distance chronométrique
$$ \ text {Distance} [\, A, B \,]: = c / 2 \, \, \ text {Durée du ping} \ tau A [\, \ _ \ text {ray_leaves}, \ _ \ text { vu que} B \ text {vu que A_ray_leaves} \,], $$ (cmp. Einstein 1905),
sous la condition que les durées de ping des deux "extrémités" $ A $ et $ B $ restent égales (individuellement) et constantes (l'une par rapport à l'autre); où le symbole $ c $ est introduit comme un facteur dimensionnel fini non nul.

#16
  0
Gaurav
2015-01-23 23:30:15 UTC
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Comme Kyle Kanos l'a dit dans sa réponse, nous savons simplement que il est là . Elle est calculée théoriquement, et couplée à des preuves expérimentales, nous acceptons simplement que la vitesse de la lumière soit $ c = 3x 10 ^ 8 \ frac {m} {s} $.

Vous voyez, nous nous attendons toujours à ce que tout soit comme nous l'aimons. Nous voulons avoir le contrôle sur tout ce qui nous entoure, même sur la nature. Notre conception intrinsèque est que nous occupons une position centrale et privilégiée dans tout ce que nous faisons, des relations aux entreprises en passant par notre compréhension de l'univers. La réalité est que nous sommes tout sauf privilégiés. La science a brisé à plusieurs reprises cette idée fausse qui est la nôtre, mais nous nous accrochons toujours à l'ego. Je vous suggère de regarder le célèbre discours de Carl Sagan Le Pale Blue Dot qui met en évidence ce message avec tant de force.

Dans un tel cas, je pense qu'il est extrêmement injuste de s'attendre à ce que la vitesse de la lumière ait une valeur qui nous plaît, autre que $ c $, la limite de vitesse universelle. Dans votre cas, la question n'est pas de savoir pourquoi la vitesse de la lumière a cette valeur particulière, mais pourquoi nous pensons qu'elle n'est pas censée l'être.

"" Nous l'avons calculé théoriquement "," Qui est ce "nous"?
#17
-1
Mark Roseman
2017-06-28 02:37:36 UTC
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La valeur de c n'est pas arbitraire mais d'une importance énorme.E = mc ^ 2 donne, par exemple, la différence d'énergie entre 4 atomes d'hydrogène et Hélium4, ce qui nous permet de comprendre comment construire le tableau périodique des éléments.

Cela ne répond pas vraiment à la question.
#18
-2
Helder Velez
2011-01-27 19:02:00 UTC
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Nous mesurons les relations entre les objets appartenant à notre environnement local. Nos règles sont basées sur des propriétés atomiques.

c est une propriété de l'espace ou, comme indiqué ci-dessus, est un propriété de l'univers, pas de la lumière, car je partage le point de vue d ' Israel Perez selon lequel la matière et l'espace sont des expressions différentes de la même entité, suivant Spinoza (éthique).

est une relation, un rapport, entre la longueur et les intervalles de temps. Si vous vérifiez les définitions sur les unités de temps et de longueur, il devient clair qu'elles ne sont pas définies indépendamment, l'une est définie à l'aide de l'autre. Ensuite, il faut conclure que c est vraiment une propriété fondamentale qui exprime comment les perturbations peuvent évoluer dans l'espace.

Un comportement similaire est observé dans les vagues d'un lac. C'est une propriété du milieu (vide, champ, éther, espace, ... beaucoup de noms)

Ceci explique pourquoi la lumière se propage toujours de la même manière quel que soit le mouvement de la source ou du récepteur.

À propos de la valeur de la mesure de c:

Je pense que nous ne pouvons mesurer que la vitesse bidirectionnelle de la lumière, pas celle à sens unique (comme Poincaré). Nous ne mesurons que le rapport (L / T) et c'est une constante absolue.

Supposons que dans ce monde (ou dans un passé lointain) les atomes ont le double de la taille de nos atomes locaux, alors la relation L / T doit être la même, et les lois physiques restent invariantes, (les électrons mettront plus de temps, par rapport à notre heure locale, à évoluer autour du proton et la lumière émise sera reduite :-)

Nous ne faisons aucune mesure 'absolue' sur les longueurs ou le temps durées. Fondamentalement, nous ne pouvons pas le faire d'une autre manière.

#19
-3
user2435479
2015-01-22 21:30:55 UTC
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Vous pouvez prouver à partir des équations de Maxwell que la vitesse de la lumière est: $ c = \ sqrt {\ frac {1} {\ epsilon_0 \ mu_0}} $. Où $ ϵ_0 $ (permittivité du vide) et $ μ_0 $ (perméabilité au vide) sont tous deux constants.

Si vous voulez bien comprendre comment cette équation fonctionne, je vous recommande de lire cette preuve: Maxwell's les équations prédisent que la vitesse de la lumière est constante.

Dans [cgs units] (http://en.wikipedia.org/wiki/Centimetre–gram–second_system_of_units), $ \ epsilon_0 = 1 $ et $ \ mu_0 = 1 / c ^ 2 $, donc la relation est un peu triviale.C'est-à-dire que les trois termes ont des valeurs exactes et n'explique pas du tout * pourquoi * $ c $ a la valeur qu'il a.


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