Warum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 299.792.458 Meter / Sek.?

Ok, ich studiere Physik (4. Jahr) und habe diese grundlegende (irgendwie) Frage nie verstanden. Vielleicht habe ich es nicht genug erforscht.

Warum dauert es zum Beispiel 8 Minuten und 20 Sekunden, bis das Sonnenlicht zu uns gelangt? Ich kenne die Antwort auf diese Frage auf einer "Oberflächenskala". Die Sonne ist 1 AU entfernt, c = 3E8 m / s und d = v / t, um ca. 8 min 20 s zu erhalten.

Meine Frage ist auf einer tieferen Ebene.

Sagen Sie, Sie könnten "ein Photon reiten". Ich weiß, dass dies unmöglich ist, aber sagen Sie einfach, Sie könnten. Oder eine bessere Frage: Was erlebt ein Photon? Das Photon würde nach meinem Verständnis die Sonne verlassen und (wenn es sich auf der richtigen Flugbahn befindet) sofort auf die Erde treffen. Ein Photon, das Alpha Centauri verlässt, würde das Universum auf einmal in einer infinitesimalen kleinen Zeiteinheit sehen (wenn es in den Raum gerichtet wäre).

Wenn ein Photon alles auf einmal sieht, warum nehmen wir dann wahr, dass es eine Geschwindigkeit hat? Ich bin sicher, dass dies etwas mit Referenzrahmen zu tun hat, speziell relativ, Lorentz-Transformationen? aber scheint nur seltsam. Warum ist die Lichtgeschwindigkeit für uns endlich ... wenn sie unendlich wäre, wäre das problematisch?

light speed

— Sci-Guy
quelle

Seit 1983 ist der Zähler definiert als die Entfernung, die Licht im Vakuum in 1 / 299,792,458 Sekunden zurücklegt, so dass diese Zahl per Definition genau ist. Natürlich beantwortet das Ihre Frage nicht, aber es ist interessant. en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light

— Keith Thompson

Wenn Sie Feynmanns QED nicht gelesen haben, würde ich es wirklich empfehlen, um mehr darüber zu erfahren.

— Adrianmcmenamin

Bessere Antworten auf Physics SE. zB Physics.stackexchange.com/questions/150150/… , Physics.stackexchange.com/questions/80365/… , Physics.stackexchange.com/questions/143385/…

— Rob Jeffries

Es wird vermutet, dass andere Multi-Verse andere Konstanten haben können als die, die wir in diesem Universum haben. Zum Beispiel könnte die Schwerkraftkonstante unterschiedlich sein, die Lichtgeschwindigkeit könnte unterschiedlich sein usw. Diese Universen würden völlig anders aussehen als unser Universum.

— Scottie

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 299792458 Meter pro Sekunde, weil das Universum so funktioniert wie es ist und auch: Die Lichtgeschwindigkeit wurde viel nach dem Meter definiert. Um das ursprüngliche Messmaß beizubehalten, entschied SI, dass die Lichtgeschwindigkeit 299792458 m / s betragen sollte, nur um das alte Messmaß beizubehalten, das zuvor als gleich einem Zehnmillionstel der Entfernung vom Äquator zu definiert wurde Der Pol wurde auf einem Meridian gemessen, der durch Paris, Frankreich, führte

— Suhrid Mulay,

Antworten:

Die endliche Lichtgeschwindigkeit ist eine der Grundlagen unseres Universums.

Wenn es unendlich wäre, hätte dies einen großen Einfluss auf die Kausalität.

Außerdem ist Licht in der Nichtquantenphysik nur eine elektromagnetische Welle. Das elektromagnetische Feld wird durch Maxwell-Gleichungen beschrieben, die vorhersagen, dass die Geschwindigkeit der sich durch das Vakuum ausbreitenden elektromagnetischen Wellen von der dielektrischen Permittivität und der magnetischen Permeabilität durch die Gleichung Sie können also keine unendliche Lichtgeschwindigkeit haben, es sei denn, die elektrische Permittivität oder die magnetische Permeabilität wären Null, was wiederum dazu führen würde, dass alle möglichen seltsamen Dinge elektromagnetisch angezogen werden (und somit die Existenz von Materie jenseits von Elementarteilchen). $c$ $ε_0$ $μ_0$ $c = {1\over\sqrt{ε_{0}μ_{0}}}$

— Einladen
quelle

Ok, aber warum 300.000 km / s? Ich weiß, dass km und s menschliche Erfindungen sind - aber was auch immer Ihre Maßeinheiten sind - warum diese Geschwindigkeit? Was ist das Besondere an dieser Nummer? und was ist mit dem anderen Teil meiner Frage: Wenn ein Photon alles auf einmal erfährt - wie kann es sein, dass es die Sonne verlässt und in t = 0 auf die Erde trifft, aber für uns t = 8min20sec?

— Sci-Guy

Diese Geschwindigkeit (297000 km / s) ergibt sich aus der Formel, die ich oben angegeben habe: 1 über der Quadratwurzel von ε0μ0. Über das Photon, das alles auf einmal erfährt, liegt das an der relativistischen Zeitdilatation. Für ein Photon ist die Zeit unendlich erweitert, so dass sich ein Moment unendlich lang erstreckt.

— Einladen

oh ya .. das ist das Zeug. intellektuelle Zufriedenheit. Vielen Dank! Ich mag diese Antwort sehr.

— Sci-Guy

Diese Antwort ist nur eine raffinierte Version von "es ist, weil es ist"

— adrianmcmenamin

Ich habe die gleiche Frage. Warum ein endliches Nein. Ich studierte die Transformation der relativistischen Kinematik und erkannte, dass Lichtteilchen die Reise nicht spüren würden, wenn sie leben würden. Alles würde in einem Fall für sie passieren. Der Wert 299792458 ergibt sich aus der zulässigen Permittivität und Permeabilität. Es ist eine Ursache, dass Geschwindigkeit endlich ist. Aber warum endlich, um zu wissen, dass ich denke, dass mehr Fortschritt notwendig ist.

— Javi

Warum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 299.792.458 m / s und nicht (zum Beispiel) 3,1 oder 4,3 x 10 ^ 44 m / s?

Die Antwort ist, dass all diese Zahlen Konsequenzen willkürlicher Entscheidungen der Maßeinheiten sind. Tatsächlich ist die Nummer 299.792.458 nichts Besonderes , so dass man richtig schreiben kann, dass die Lichtgeschwindigkeit ist:

1079252848.8 [km / h]
0,3 [pc / Jahr]
1 [Lichtjahr / Jahr]

So sehr, dass es in der Teilchenphysik üblich ist, die Lichtgeschwindigkeit als Maßeinheit für die Geschwindigkeit zu verwenden, so dass sie effektiv gleich der Einheit ist. Sie würden schreiben, dass die Lichtgeschwindigkeit 1 [c] beträgt und dass die Geschwindigkeit dieses Partikels 0,99998 [c] beträgt, während ich normalerweise mit einer Geschwindigkeit von 1 x 10 ^ {- 8} [c] arbeite.

— astabada
quelle

In sogenannten "natürlichen Einheiten" beträgt die Lichtgeschwindigkeit 1 (dimensionslos)

— Envite

astabada, ich denke du hast die Ebene der Frage, die ich gestellt habe, verpasst. Ich habe gefragt, welche Maßeinheit Sie verwenden, warum es diese Geschwindigkeit ist. Wenn zum Beispiel das Messgerät und die Sekunde gleich geblieben sind, warum sind es 3E8 m / s und nicht 6E8m / s, hat Envite die Frage gut beantwortet. Obwohl Sie natürlich weiter fragen können, warum die elektrische und magnetische Permeabilität so ist wie sie ist ... und noch tiefer die Frage: Warum ist eine Konstante der Wert, der sie ist?!?! Gibt es eine "natürliche" Optimierung im Universum? oder beziehen sich diese Werte auf den geringsten Energieverbrauch?

— Sci-Guy

@Envite Ich wollte klar sein, deshalb habe ich 1 [c] angegeben . Ich bin damit einverstanden, dass wenn c = 1, der Ausdruck redundant ist, ähnlich wie beim Schreiben von "8 x 1" und nicht nur von "8" ...

— astabada

@ AndrewH ja, es gibt einen Grund, aus dem all diese universellen Konstanten den Wert haben, den sie haben. Es wird das anthropische Prinzip genannt: Wenn sie einen anderen Wert hätten, würden wir nicht hier sein, um sie zu beobachten.

— Envite

@astabada Es scheint, Sie haben eine gültige Frage. Bitte stellen Sie es als Frage auf der Website. Es ist sinnlos, dies über Kommentare zu diskutieren.

— Envite