Действительно ли свет быстрее, чем говорят наши нынешние измерения?

Хорошо известно, что скорость света в идеальном вакууме примерно равна 3 × 10 8 м / с . Но также известно, что космическое пространство — это не идеальный вакуум, а жесткий вакуум. Итак, является ли ограничение скорости теоретически более быстрым, чем то, что мы можем измерить эмпирически, потому что жесткий вакуум замедляет свет? Учитывается ли это при измерении расстояний светом?

Скорость света в вакууме приблизительно не 3 × 10 8 м / с ; это 3.00 × 10 8 м / с точно (с точностью до заданной точности).
@WillihamTotland Только потому, что вы решили отображать два десятичных знака.
Я думаю округление (уже округлено) 2,998 × 10 8   м / с к 3 × 10 8   м / с лучше, чем указывать это как 3.00 × 10 8   м / с .
Зачем возиться с приближениями? Требуется всего несколько символов, чтобы записать точное значение 299792458 м/с.
@mick технически это не так, .00 намного точнее. 3 Икс 10 8 может быть даже 3.4 . Сказать, что это 3.00 Икс 10 8 не утверждает, это правильное округление с точной информацией. Об этом и был первоначальный комментарий.
Скорость света в вакууме точно с знак равно 1 .
Круто сказать, что c = 1, но это просто круговые рассуждения. Единицы, используемые для вывода этого, уже используют значение c в единицах СИ для получения своего значения.
@William, как и определение 1 метра
Итак, я думаю, исходя из полученных ответов, ответ на вопрос «Да».
Является ли «жесткий вакуум» техническим термином? Я только когда-либо слышал, чтобы это использовалось в научно-фантастическом контексте, потому что это добавляет определенный грубый и ощутимый, хотя и клише, тон повествованию или диалогу. «Готовься сосать жесткий вакуум, дурак!» и тому подобное.
Жесткий вакуум @can-ned_food — это вещь, да, но это все же не то же самое, что идеальный вакуум без каких-либо частиц.
Хочу отметить (как абсолютный неспециалист со здоровым интересом к теме), что абсолютной скорости не существует, все относительно. Я понятия не имею, может ли отдельный фотон двигаться быстрее, чем с , потому что, насколько я понимаю, нет никакого способа узнать это, единственное, что мы можем знать, это то, что независимо от того, насколько быстро что-то движется, относительно измерителя его скорость никогда не превысит с . Даже если две ракеты, каждая из которых летит со скоростью света, будут лететь навстречу друг другу, они обе будут измерять скорость другой точно так же, как скорость света, когда проходят друг мимо друга. Специальная теория относительности странная.
Итак, принимая это во внимание, если планета пролетит через Солнечную систему со скоростью c /2, с нее кто-то запустит ракету со скоростью c /2, тогда ракета будет лететь примерно со скоростью c относительно Солнечной системы. Теперь, если бы у этой ракеты была фара, с какой скоростью фотоны вылетали бы из этого света? Ракета уже летит со скоростью c , поэтому все, что запущено из нее в том же направлении, естественно, будет лететь быстрее, чем c , верно? Нет, по отношению к Солнечной системе это все равно будет только c , хотя мы испускаем фотоны со скоростью света из устройства, уже движущегося со скоростью света.
Ни один физический объект в теории не может двигаться быстрее , чем c , потому что это нарушило бы принцип причинности. Если бы такие вещи могли случиться, то вы бы видели, как вы рождаетесь, хе-хе. Могут быть какие-то странные вещи, которые могут произойти во времени t < l/cв каких-то двух событиях на расстоянии lв пространстве, — см quantum entanglement. НО в квантовой запутанности никакая информация не передается между точками A и B.
@kevin ракета не будет в c. На самом деле это будет заметно меньшая скорость, чем c, потому что при скоростях выше 10% от c вы не должны использовать стандартное уравнение относительного движения из теории относительности Галилея, два объекта со скоростью c/2, летящие навстречу друг другу, будут измерять приближающееся столкновение на скорости меньше, чем с. Причина, по которой Солнечная система и ракета наблюдают за фотоном, движущимся со скоростью с в вакууме, а не с разными скоростями, заключается в замедлении времени и сокращении длины.
@PM2Ring Никогда не говорил, что физик... пи равно 3; g равно 10, и этого будет достаточно для любого обратного вычисления конверта.
@kevin Что сказал Уильям. Относительно Солнечной системы эта ракета будет двигаться со скоростью 4c/5.

Ответы (5)

Если взять воздух, то показатель преломления в одну атмосферу составляет около 1.0003 . Итак, если мы измерим скорость света в воздухе, мы получим скорость примерно в 1.0003 слишком медленно т.е. дробная ошибка Δ с / с из 3 × 10 − 4 .

Отличие показателя преломления от одного, н − 1 , пропорциональна давлению. Запишем давление в долях от одной атмосферы, т.е. давление, деленное на одну атмосферу, тогда дробная погрешность нашего измерения с будет о:

Δ с с знак равно 3 × 10 − 4 п

В лабораториях высокого вакуума мы можем без особых усилий получить 10 − 10 Торр и это вокруг 10 − 13 атмосферы или 10 нПа. Таким образом, измерение скорости света в этом вакууме дало бы нам ошибку:

Δ с с ≈ 3 × 10 − 17

А это уже меньше, чем экспериментальные погрешности измерения.

Таким образом, хотя технически правильно, что мы никогда не измеряли скорость света в идеальном вакууме, вакуум, который мы можем создать, достаточно хорош, чтобы его влияние на измерение было совершенно незначительным.

С Δ с / с наверняка безразмерный, может быть, изменить знак равно 3 × 10 − 4 п к ∼ 3 × 10 − 4 п ?
И если мы знаем влияние среды на наши измерения, то мы можем сделать поправку на это в любом случае, да?
@ZeroTheHero Джон явно призывает измерять давление в атмосферах, поэтому он уходит от технических деталей. Но, честно говоря, это действительно должно быть выражено как
Δ с с знак равно 3 × 10 − 4 п п а т м .
Фраза «скорость как фактор 3 × 10 − 4 слишком медленно», по-видимому, подразумевает, что неизмеряемая скорость идеального вакуума была около 3333. 3 ¯ раз больше скорости в воздухе, фактический фактор, конечно, указан выше 1 + 3 × 10 − 4 .
@LeifWillerts да, правда, я немного небрежно отношусь к формулировкам. Я посмотрю, как это привести в порядок.
Нет даже необходимости использовать высоковакуумную систему. Просто постройте скорость света как функцию давления и экстраполируйте до нуля! Мы сделали это в лаборатории физики для первокурсников, используя интерферометр Майкельсона (чувствительный прибор для измерения скорости), чтобы получить показатель преломления воздуха.
Если только то, что мы воспринимаем как вакуум, на самом деле не имеет в себе какого-то вещества, например, реликтового излучения или даже чего-то еще, что, если его удалить, может, возможно, передавать свет быстрее.

Ответ Джона Ренни хорош в том, что касается воздействия несовершенного вакуума, поэтому я не буду повторять его здесь.

Что касается последней части вашего вопроса о том, следует ли это учитывать при измерении расстояния, стоит отметить, что стандарт определяет скорость света как конкретное значение, а затем, используя также определение секунды, выводит метр как вопрос измерения. Так как в настоящее время написаны стандарты, скорость света точна по определению .

Ваш вопрос, как написано, неявно предполагает, что метр и секунда даны по определению, а скорость света является вопросом измерения.

Таким образом, с этой точки зрения ваш вопрос действительно должен быть написан так, чтобы спросить, влияет ли влияние несовершенного вакуума на наше определение счетчика. Ответ на этот вопрос заключается в том, что, вероятно, да, как приблизительно определил Джон Ренни. Важно это или нет, зависит от того, какой метод используется и какие другие экспериментальные неопределенности присущи этому методу.

В старину длину метра определяли по определенному стержню из иридиево-платинового сплава, который сейчас хранится под стеклом.
@can-ned_food, а килограмм все еще есть, медленно меняя вес.
@Tim Масса стандартного килограмма не может измениться, в том числе по определению.
@MikeScott Строго говоря, это значение массы стандарта в кг, которое не может измениться (поскольку по определению оно установлено на 1, что, как я полагаю, вы хотели сказать). Сама масса может (и действительно) измениться. Просто хотел указать, что существует важное различие между физической величиной и ее числовым значением в какой-то конкретной единице.

В физике есть константа, называемая с это «курс обмена» между пространством и временем. Одна секунда по времени в некотором смысле «эквивалентна» с умножить на одну секунду (что затем дает расстояние в пространстве). Свет считается путешествующим на с . Обратите внимание, что с не скорость света, а скорость света с , что является тонким различием ( с быть тем, чем он является, заставляет свет двигаться с этой скоростью, а не свет, движущийся с этой скоростью, вызывает с быть этим значением). с было измерено по тому, как быстро распространяется свет, но есть также несколько других способов найти с . Например, с 2 равна обратной величине произведения диэлектрической проницаемости вакуума на проницаемость вакуума. Таким образом, влияние несовершенного вакуума не только незначительно при измерении с глядя на скорость света, но есть множество других наблюдаемых, которые зависят от нее.

Мне такая смена ракурса очень понравилась :)

Эксперимент, предназначенный для измерения некоторой физической величины, такой как скорость света, будет учитывать любые возмущающие эффекты. Если бы по каким-то причинам реальное измерение скорости света в ближнем вакууме было бы невозможно, мы все же могли бы измерить ее при различных плотностях воздуха и экстраполировать результаты на нулевую плотность воздуха. Эту экстраполяцию можно выполнить точно, подобрав известную теоретическую зависимость скорости света от плотности воздуха, но мы можем точно так же действовать независимо от модели и не использовать никаких теоретических данных при экстраполяции к идеальному вакууму.

+1 Это должен быть принятый ответ. На самом деле принятый ответ также верен и сводится к «это неизмеримая разница», но факт в том, что ученые, которые (могут) проводить такие измерения, наверняка будут думать о любой остаточной материи в космическом пространстве и учитывать это. их расчеты... и это аспект вопроса, насколько я могу судить...

Скорость света по определению равна ровно 299 792 458 м/с. Если бы вакуум не был идеальным во время наших измерений, изменилось бы только наше определение метра.

изменение определения метра все равно изменило бы скорость света. это на самом деле не отвечает на вопрос, потому что просто отклоняет очевидный эффект...
Скорость света в воде составляет примерно 225 000 000 м/с (экспериментальный результат). Я думаю, что заявление должно быть квалифицированным.
Действительно ли свет быстрее, чем говорят наши нынешние измерения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v