Perché la velocità della luce è di 299.792.458 metri / sec?

Ok, mi sto specializzando in fisica (4 ° anno) e non ho mai capito questa domanda fondamentale (kinda). Forse non l'ho esplorato abbastanza.

Ad esempio, perché ci vogliono 8 minuti e 20 secondi affinché la luce del sole ci raggiunga? Conosco la risposta a questa domanda su una scala "superficiale". Il sole è 1AU di distanza, c = 3E8 m / se d = v / t per ottenere circa 8 minuti e 20 secondi.

la mia domanda è a un livello più profondo.

Supponiamo che tu possa "cavalcare un fotone", LO SO CHE È IMPOSSIBILE, ma dico solo che potresti. O una domanda migliore: cosa prova un fotone? Il fotone, secondo la mia comprensione, lascerebbe il sole e (se si trova sulla traiettoria giusta) colpirebbe istantaneamente la Terra. Un fotone che lascia Alpha Centauri vedrebbe l'universo tutto in una volta, in una piccola unità di tempo infinitesimale (se diretto verso lo spazio).

Se un fotone vede tutto tutto in una volta, perché lo percepiamo avere una velocità? Sono sicuro che questo abbia qualcosa a che fare con i frame di riferimento, in particolare relativamente, trasforma Lorentz? ma sembra strano. perché la velocità della luce ci è limitata ... se fosse infinita sarebbe problematico?

light speed

— sci-guy
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Dal 1983, il metro è stato definito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in 1 / 299.792.458 di secondo, quindi quel numero è esatto per definizione. Naturalmente questo non risponde alla tua domanda, ma è interessante. it.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light

— Keith Thompson,

Se non hai letto il QED di Feynmann, lo consiglierei davvero per ulteriori prospettive su questo.

— Adrianmcmenamin,

Migliori risposte su Physics SE. ad es. physics.stackexchange.com/questions/150150/… , physics.stackexchange.com/questions/80365/… , physics.stackexchange.com/questions/143385/…

— Rob Jeffries,

È teorizzato che altri versi multipli possano avere costanti diverse da quelle che abbiamo in questo universo. Ad esempio, la costante di gravità potrebbe essere diversa, la velocità della luce potrebbe essere diversa, ecc. Questi universi sembrerebbero completamente diversi dal nostro universo.

— Scottie,

La velocità della luce è di 299792458 metri al secondo perché l'universo funziona come fa e anche: la velocità della luce è stata definita molto dopo il metro. Quindi, al fine di mantenere la misura del metro originale, SI decise che la velocità della luce fosse 299792458 m / s solo più avanti per mantenere la vecchia misura del metro che in precedenza era stata definita pari a un decimilionesimo della distanza dall'equatore a il polo misurava un meridiano che attraversava Parigi Francia

— Suhrid Mulay il

Risposte:

La velocità della luce essendo finita è uno dei fondamenti del nostro Universo.

Se fosse infinito, ciò avrebbe una maggiore implicazione nella causalità.

Inoltre, nella fisica non quantistica, la luce è solo un'onda elettromagnetica. Il campo elettromagnetico è descritto dalle equazioni di Maxwell, che prevedono che la velocità delle onde elettromagnetiche che si propagano attraverso il vuoto dipende dalla permittività dielettrica e dalla permeabilità magnetica dall'equazione quindi non puoi avere una velocità infinita di luce a meno che la permittività elettrica o la permeabilità magnetica fossero zero, il che a sua volta causerebbe ogni sorta di cose strane all'attrazione elettromagnetica (e quindi alla materia l'esistenza al di là delle particelle elementali). $c$ $ε_0$ $μ_0$ $c = {1\over\sqrt{ε_{0}μ_{0}}}$

— envite
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Ok, ma perché 300.000 km / sec? So che km e sec sono invenzioni umane - ma qualunque siano le tue unità di misura - perché quella velocità? cosa c'è di così speciale in quel numero? e che dire dell'altra parte della mia domanda: se un fotone sperimenta tutto tutto in una volta - come può lasciare il sole e colpire la terra in t = 0 ma per noi t = 8min20sec?

— fantascientifico,

Quella velocità (297000Km / s) deriva dalla formula che ho pubblicato sopra: 1 sopra la radice quadrata di ε0μ0. Riguardo al fotone sperimentare tutto in una volta, ciò è dovuto alla dilatazione del tempo relativistica. Per un fotone, il tempo è dilatato all'infinito, quindi un istante si estende all'infinitamente lungo.

— Invita il

oh ya .. questa è la roba. soddisfazione intellettuale. Grazie! Mi piace molto questa risposta.

— fantascientifico,

Questa risposta è solo una versione sofisticata di "è perché lo è"

— adrianmcmenamin

Ho la stessa domanda Perché un numero finito. Stavo studiando la trasformazione della cinematica relativistica e mi sono reso conto che le particelle di luce non avrebbero vissuto il viaggio se vivessero. Tutto accadrebbe in un caso per loro. il valore 299792458 deriva dalla permittività e dalla permeabilità, va bene. È una causa che la velocità è finita. Ma perché finito, sapere che penso che sia necessario un maggiore progresso.

— Javi,

Perché la velocità della luce è 299.792.458 m / s, e non (ad esempio) 3,1 o 4,3 x 10 ^ 44 m / s?

La risposta è che tutti quei numeri sono conseguenze di scelte arbitrarie delle unità di misura. In realtà non c'è nulla di speciale nel numero 299.792.458 , al punto che si può scrivere correttamente che la velocità della luce è:

1079252848,8 [km / h]
0,3 [pc / anno]
1 [anno / anno]

Tanto che nella fisica delle particelle è comune usare la velocità della luce come unità di misura della velocità, in modo che sia effettivamente uguale all'unità. Scriveresti che la velocità della luce è 1 [c] e che la velocità di quella particella era 0.99998 [c], mentre di solito mi metto al lavoro ad una velocità di 1. x 10 ^ {- 8} [c].

— astabada
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Nelle cosiddette "unità naturali" la velocità della luce è 1 (senza dimensioni)

— Invita il

astabada, penso che ti sia perso il livello della domanda che stavo ponendo. Stavo chiedendo quale unità di misura stai usando perché è quella velocità. Ad esempio, se il contatore e il secondo sono rimasti gli stessi, perché sono 3E8 m / se non 6E8m / s, Envite ha risposto bene al quesiton. Anche se, naturalmente, puoi continuare a chiedere perché la permeabilità elettrica e magnetica è così com'è ... e anche una domanda più profonda: perché ogni costante è il valore che è?!?! Esiste un'ottimizzazione "naturale" nell'universo? o questi valori sono correlati alla minima quantità di energia utilizzata?

— fantascientifico,

@Envite Volevo essere chiaro, ecco perché ho specificato 1 [c] . Concordo sul fatto che se c = 1 l'espressione è ridondante, un po 'come scrivere "8 x 1" piuttosto che solo "8" ...

— astabada,

@AndrewH sì, c'è una ragione per cui tutte queste costanti universali hanno il valore che hanno. Si chiama principio antropico: se avessero un altro valore, non saremo qui per osservarli.

— Invita il

@astabada Sembra che tu abbia una domanda valida. Si prega di porre una domanda sul sito. È inutile discuterne tramite commenti.

— Invita il