Скорость света. Скорость света в час
Скорость света - это... Что такое Скорость света?
| Солнечному свету требуется около 8 минут 19 секунд, чтобы достигнуть Земли | |
| 299 792 458 | |
| 1 | |
| 300 000 | |
| 1,08 млрд | |
| 186 000 | |
| 671 млн | |
| 173 | |
| Время | |
| 1,0 нс | |
| 3,3 нс | |
| 3,3 мкс | |
| 5,4 мкс | |
| 119 мс | |
| 134 мс | |
| 1,255 с | |
| 8,3 мин. | |
| 16,6 часов (на март 2012)[1]. | |
| 1 год | |
| 3,26 лет | |
| 4,24 лет | |
| 4,37 лет | |
| 25 000 лет | |
| 100 000 лет | |
| 2,5 млн лет | |
| 13 млрд лет | |
Ско́рость све́та в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме[2]. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c» (произносится как [це]). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.
В вакууме (пустоте)
Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с.Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м/с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году. На данный момент считают, что скорость света в вакууме — фундаментальная физическая постоянная, по определению, точно равная 299 792 458 м/с, или 1 079 252 848,8 км/ч. Точность значения связана с тем, что с 1983 года метр в Международной системе единиц (СИ) определён, как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1 / 299 792 458 секунды[3]. Для решения школьных задач и разного рода оценок, не требующих большой точности, обычно используют значение 300 000 000 м/с (3×108 м/с).
В природе со скоростью света распространяются (в вакууме):
Массивные частицы могут иметь скорость, приближающуюся почти вплотную к скорости света, но всё же не достигающую её точно. Например, околосветовую скорость имеют массивные частицы, полученные на ускорителе или входящие в состав космических лучей.
В современной физике считается хорошо обоснованным утверждение, что причинное воздействие не может переноситься со скоростью, большей скорости света в вакууме (в том числе посредством переноса такого воздействия каким-либо физическим телом).
Хотя в принципе движение каких-то объектов со скоростью, большей скорости света в вакууме, вполне возможно, однако это могут быть, с современной точки зрения, только такие объекты, которые не могут быть использованы для переноса информации с их движением (например — солнечный зайчик в принципе может двигаться по стене со скоростью большей скорости света, но никак не может быть использован для передачи информации с такой скоростью от одной точки стены к другой)[4]. (Подробнее см. Сверхсветовое движение, также соответствующий раздел данной статьи ниже).
В прозрачной среде
Скорость света в прозрачной среде — скорость, с которой свет распространяется в среде, отличной от вакуума. В среде, обладающей дисперсией, различают фазовую и групповую скорость.
Фазовая скорость связывает частоту и длину волны монохроматического света в среде (λ = c/ν). Эта скорость обычно (но не обязательно) меньше c. Отношение фазовой скорости света в вакууме к скорости света в среде называется показателем преломления среды. Групповая скорость света в равновесной среде всегда меньше c. Однако в неравновесных средах она может превышать c. При этом, однако, передний фронт импульса все равно движется со скоростью, не превышающей скорости света в вакууме. В результате сверхсветовая передача информации остаётся невозможной.
Арман Ипполит Луи Физо на опыте доказал, что движение среды относительно светового луча также способно влиять на скорость распространения света в этой среде.
История измерений скорости света
Античные учёные, за редким исключением, считали скорость света бесконечной[5]. В Новое время этот вопрос стал предметом дискуссий. Галилей и Гук допускали, что она конечна, хотя и очень велика, в то время как Кеплер, Декарт и Ферма по-прежнему отстаивали бесконечность скорости света.
Первую оценку скорости света дал Олаф Рёмер (1676). Он заметил, что когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, затмения спутника Юпитера Ио запаздывают по сравнению с расчётами на 22 минуты. Отсюда он получил значение для скорости света около 220 000 км/с — неточное, но близкое к истинному. Спустя полвека открытие аберрации позволило подтвердить конечность скорости света и уточнить её оценку.
Сверхсветовое движение
Из специальной теории относительности следует, что превышение скорости света физическими частицами (массивными или безмассовыми) невозможно, так как это нарушило бы фундаментальный принцип причинности — в некоторых инерциальных системах отсчёта оказалась бы возможной передача сигналов из будущего в прошлое. Однако теория не исключает для гипотетических частиц, не взаимодействующих с обычными частицами, движение в пространстве-времени со сверхсветовой скоростью.
Гипотетические частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью, называются тахионами. Математически движение тахионов описывается преобразованиями Лоренца как движение частиц с мнимой массой. Чем выше скорость этих частиц, тем меньше энергии они несут, и наоборот, чем ближе их скорость к скорости света, тем больше их энергия — так же, как и энергия обычных частиц, энергия тахионов стремится к бесконечности при приближении к скорости света. Это самое очевидное следствие преобразования Лоренца, не позволяющее массивной частице (как с вещественной, так и с мнимой массой) достичь скорости света — сообщить частице бесконечное количество энергии просто невозможно.
Следует понимать, что, во-первых, тахионы — это класс частиц, а не один вид частиц, и во-вторых, никакое физическое взаимодействие не может распространяться быстрее скорости света. Из этого следует, что тахионы не нарушают принцип причинности — с обычными частицами они никак не взаимодействуют, а разность их скоростей также не достигает скорости света.
Обычные частицы, движущиеся медленнее света, называются тардионами. Тардионы не могут достичь скорости света, а только лишь сколь угодно близко подойти к ней, так как при этом их энергия становится неограниченно большой. Все тардионы обладают массой, в отличие от безмассовых частиц, называемых люксонами. Люксоны в вакууме всегда движутся со скоростью света, к ним относятся фотоны, глюоны и гипотетические гравитоны.
В планковской системе единиц скорость света в вакууме равна 1, то есть свет проходит 1 единицу планковской длины за единицу планковского времени.
C 2006 года появляются сообщения о том, что в так называемом эффекте квантовой телепортации взаимодействие распространяется быстрее скорости света. Например, в 2008 г. исследовательская группа доктора Николаса Гизена (Nicolas Gisin) из университета Женевы, исследуя разнесённые на 18 км в пространстве запутанные фотонные состояния, якобы показала, что «взаимодействие между частицами осуществляется со скоростью, примерно в сто тысяч раз большей скорости света». Ранее также обсуждался так называемый парадокс Хартмана — сверхсветовая скорость при туннельном эффекте. Анализ этих и подобных результатов показывает, что они не могут быть использованы для сверхсветовой передачи какого-либо несущего информацию сообщения или для перемещения вещества[6].
В результате обработки данных эксперимента OPERA[7], набранных с 2008 по 2011 год в лаборатории Гран-Сассо совместно с ЦЕРН, было зафиксировано статистически значимое указание на превышение скорости света мюонными нейтрино[8]. Сообщение об этом сопровождалось публикацией в архиве препринтов[9]. Полученные результаты специалисты подвергли сомнению, поскольку они не согласуются не только с теорией относительности, но и с другими экспериментами с нейтрино[10]. В марте 2012 года в том же тоннеле были проведены независимые измерения, и сверхсветовых скоростей нейтрино они не обнаружили[11][12]. В мае 2012 года OPERA провела ряд контрольных экспериментов и пришла к окончательному выводу, что причиной ошибочного предположения о сверхсветовой скорости стал технический дефект (плохо вставленный разъём оптического кабеля)[13].
В культуре
В фантастическом рассказе «Светопреставление» Александр Беляев описывает ситуацию, когда скорость света снижается до нескольких метров в секунду.
См. также
Примечания
- ↑ Where Are the Voyagers - NASA Voyager. Voyager - The Interstellar Mission. Jet Propulsion Laboratory, California Istitute of Technology. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012. Проверено 12 июля 2011.
- ↑ Скорость распространения светового импульса в среде отличается от скорости его распространения в вакууме (меньше, чем в вакууме), и может быть различной для разных сред. Когда говорят просто о скорости света, обычно подразумевается именно скорость света в вакууме; если же говорят о скорости света в среде, это, как правило, оговаривается явно.
- ↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
- ↑ Болотовский Б. М., Гинзбург В. Л. Эффект Вавилова — Черенкова и эффект Допплера при движении источников со скоростью больше скорости света в вакууме // УФН. — 1972. — Т. 106. — № 4. — С. 577-592.
- ↑ Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках. — издание третье, расширенное. — М.: МЦНМО, 2001. — С. 105-108. — ISBN 5-900916-83-9
- ↑ И. Иванов. Проведены новые эксперименты по проверке механизма квантовой запутанности. Элементы.ру.
- ↑ Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus
- ↑ OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso
- ↑ OPERA Collaboration (Adam T. et al.) (2011), "Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam", arΧiv:1109.4897 .
- ↑ И.Иванов. Эксперимент OPERA сообщает о наблюдении сверхсветовой скорости нейтрино. Элементы.ру, 23 сентября 2011 года.
- ↑ Measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector at the CNGS beam.
- ↑ Эйнштейн оказался прав.
- ↑ Эксперимент OPERA окончательно «закрыл» сверхсветовые нейтрино.
Литература
Ссылки
biograf.academic.ru
Скорость света — Википедия
 Солнечному свету требуется около 8 минут 19 секунд, чтобы достигнуть Земли | |
| 299 792 458 | |
| 1 | |
| 300 000 | |
| 1,08 млрд | |
| 186 000 | |
| 671 млн | |
| 173 | |
| Время | |
| 1,0 нс | |
| 3,3 нс | |
| 3,3 мкс | |
| 5,4 мкс | |
| 119 мс | |
| 134 мс | |
| 1,255 с | |
| 8,3 мин. | |
| 18 часов и 18 минут (на июль 2015)[1]. | |
| 1 год | |
| 3,26 лет | |
| 4,24 лет | |
| 4,37 лет | |
| 25 000 лет | |
| 100 000 лет | |
| 2,5 млн лет | |
| 30 млрд лет[2] | |
Ско́рость све́та в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме[3]. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c» (произносится как «цэ»). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства геометрии пространства-времени в целом[4]. По современным представлениям, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.
В вакууме (пустоте)[править]
Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 с.Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м/с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году[Прим. 1].
На данный момент считают, что скорость света в вакууме — фундаментальная физическая постоянная, по определению, точно равная 299 792 458 м/с, или 1 079 252 848,8 км/ч. Точность значения связана с тем, что с 1983 года метр в Международной системе единиц (СИ) определён, как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1 / 299 792 458 секунды[6].
В природе со скоростью света распространяются (в вакууме):
Массивные частицы могут иметь скорость, приближающуюся почти вплотную к скорости света[Прим. 2], но всё же не достигающую её точно. Например, околосветовую скорость имеют массивные частицы, полученные на ускорителе или входящие в состав космических лучей.
В современной физике считается хорошо обоснованным утверждение, что причинное воздействие не может переноситься со скоростью, большей скорости света в вакууме (в том числе посредством переноса такого воздействия каким-либо физическим телом). Существует, однако, проблема «запутанных состояний» частиц, которые, судя по всему, «узнают» о состоянии друг друга мгновенно. Однако и в этом случае сверхсветовой передачи информации не происходит, поскольку для передачи информации таким способом необходимо привлечь дополнительный классический канал передачи со скоростью света[7].
Хотя в принципе движение каких-то объектов со скоростью, большей скорости света в вакууме, вполне возможно, однако это могут быть, с современной точки зрения, только такие объекты, которые не могут быть использованы для переноса информации с их движением (например — солнечный зайчик в принципе может двигаться по стене со скоростью большей скорости света, но никак не может быть использован для передачи информации с такой скоростью от одной точки стены к другой)[8].
В прозрачной среде[править]
Скорость света в прозрачной среде — скорость, с которой свет распространяется в среде, отличной от вакуума. В среде, обладающей дисперсией, различают фазовую и групповую скорость.
Фазовая скорость связывает частоту и длину волны монохроматического света в среде (λ = c/ν). Эта скорость обычно (но не обязательно) меньше c. Отношение фазовой скорости света в вакууме к скорости света в среде называется показателем преломления среды.
Групповая скорость света определяется как скорость распространения биений между двумя волнами с близкой частотой и в равновесной среде всегда меньше c. Однако в неравновесных средах, например, сильно поглощающих, она может превышать c. При этом, однако, передний фронт импульса все равно движется со скоростью, не превышающей скорости света в вакууме. В результате сверхсветовая передача информации остаётся невозможной.
Арман Ипполит Луи Физо на опыте доказал, что движение среды относительно светового луча также способно влиять на скорость распространения света в этой среде.
Фундаментальная роль в физике[править]
Фактор Лоренца (Лоренц-фактор) γ как функция скорости. Он растет от 1 (для нулевой скорости) до бесконечности (с приближением v к c).Скорость, с которой световые волны распространяются в вакууме, не зависит ни от движения источника волн, ни от системы отсчёта наблюдателя[Прим. 3]. Эйнштейн постулировал такую инвариантность скорости света в 1905 году[9].Он пришел к этому выводу на основании теории электромагнетизма Максвелла и отсутствия доказательств существования светоносного эфира[10].
Инвариантность скорости света неизменно подтверждается множеством экспериментов[11]. Существует возможность проверить экспериментально лишь то, что скорость света в «двустороннем» эксперименте (например, от источника к зеркалу и обратно) не зависит от системы отсчёта, поскольку невозможно измерить скорость света в одну сторону (например, от источника к удалённому приёмнику) без дополнительных договоренностей относительно того, как синхронизировать часы источника и приёмника. Однако, если применить для этого синхронизацию Эйнштейна, односторонняя скорость света становится равной двусторонней по определению[12][13].
Специальная теория относительности исследует последствия инвариантности c в предположении, что законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта[14][15]. Одним из последствий является то, что c — это та скорость, с которой должны двигаться в вакууме все безмассовые частицы и волны (в частности, и свет).
Специальная теория относительности имеет много экспериментально проверенных последствий, которые противоречат интуиции[16]. Такие последствия включают: эквивалентность массы и энергии , сокращение длины (сокращение объектов во время движения)[Прим. 4] и замедление времени (движущиеся часы идут медленнее). Коэффициент γ, на которое сокращается длина и замедляется время, известен как фактор Лоренца (Лоренц-фактор) , где V — скорость объекта. Для скоростей гораздо меньших, чем c (например, для скоростей, с которыми мы имеем дело каждый день) разница между γ и 1 настолько мала, что ею можно пренебречь. В этом случае специальная теория относительности хорошо аппроксимируется относительностью Галилея. Но на релятивистских скоростях разница увеличивается и приближается к бесконечности с приближением V к c .
Объединение результатов специальной теории относительности требует выполнения двух условий: (1) пространство и время являются единой структурой, известной как пространство-время (где c связывает единицы измерения пространства и времени), и (2) физические законы удовлетворяют требованиям особой симметрии, которая называется инвариантность Лоренца (Лоренц-инвариантность), формула которой содержит параметр с[19]. Инвариантность Лоренца встречается повсеместно в современных физических теориях, таких как квантовая электродинамика, квантовая хромодинамика, стандартная модель физики элементарных частиц и общая теория относительности. Таким образом, параметр c встречается повсюду в современной физике и появляется во многих смыслах, которые не имеют отношения собственно к свету. Например, общая теория относительности предполагает, что гравитация и гравитационные волны распространяются со скоростью c[20][21]. В неинерциальных системах отсчёта (в гравитационно искривленном пространстве или в системах отсчёта, движущихся с ускорением), локальная скорость света также является постоянной и равна c, однако скорость света вдоль траектории конечной длины может отличаться от c в зависимости от того, как определено пространство и время[22].
Считается, что фундаментальные константы, такие как c, имеют одинаковое значение во всем пространстве-времени, то есть они не зависят от места и не меняются со временем. Однако некоторые теории предполагают, что скорость света может изменяться со временем[23][24]. Пока нет убедительных доказательств таких изменений, но они остаются предметом исследований[25][26].
Кроме того, считается, что скорость света изотропна, то есть не зависит от направления его распространения. Наблюдения за излучением ядерных энергетических переходов как функции от ориентации ядер в магнитном поле (эксперимент Гугса — Древера), а также вращающихся оптических резонаторов (эксперимент Майкельсона — Морли и его новые вариации), наложили жёсткие ограничения на возможность двусторонней анизотропии[27][28].
Верхний предел скорости[править]
Согласно специальной теории относительности, энергия объекта с массой покоя m и скоростью v равна γmc2, где γ — определенный выше фактор Лоренца. Когда v равна нулю, γ равен единице, что приводит к известной формуле эквивалентности массы и энергии E = mc2. Поскольку фактор γ приближается к бесконечности с приближением v к c, ускорение массивного объекта до скорости света потребует бесконечной энергии. Скорость света — это верхний предел скорости для объектов с массой покоя. Это экспериментально установлено во многих тестах релятивистской энергии и импульса[29].
Событие A предшествует событию B в красной системе отсчёта (СО), одновременно с B в зелёной СО и происходит после B в синей СО.Вообще информация или энергия не могут передаваться в пространстве быстрее, чем со скоростью света. Один из аргументов в пользу этого следует из контринтуитивного заключения специальной теории относительности, известного как относительность одновременности. Если пространственное расстояние между двумя событиями А и В больше, чем промежуток времени между ними, умноженный на c, то существуют такие системы отсчёта, в которых А предшествует B, и другие, в которых B предшествует А, а также такие, в которых события А и B одновременны. В результате, если объект двигался бы быстрее скорости света относительно некоторой инерциальной системы отсчёта, то в другой системе отсчёта он бы путешествовал назад во времени, и принцип причинности был бы нарушен[Прим. 5][31]. В такой системе отсчёта «следствие» можно было бы наблюдать раньше его «первопричины». Такое нарушение причинности никогда не наблюдалось[13]. Оно также может приводить к парадоксам, таким как тахионный антителефон[32].
История измерений скорости света[править]
Античные учёные, за редким исключением, считали скорость света бесконечной[33]. В Новое время этот вопрос стал предметом дискуссий. Галилей и Гук допускали, что она конечна, хотя и очень велика, в то время как Кеплер, Декарт и Ферма по-прежнему отстаивали бесконечность скорости света.
Первую оценку скорости света дал Олаф Рёмер (1676). Он заметил, что когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, затмения спутника Юпитера Ио запаздывают по сравнению с расчётами на 22 минуты. Отсюда он получил значение для скорости света около 220 000 км/с — неточное, но близкое к истинному. Спустя полвека, в 1728 году, открытие аберрации позволило Дж. Брэдли подтвердить конечность скорости света и уточнить её оценку: полученное Брэдли значение составило 308 000 км/с[34][35].
Впервые измерения скорости света, основанные на определении времени прохождения светом точно измеренного расстояния в земных условиях, выполнил в 1849 году А. И. Л. Физо. В своих экспериментах Физо использовал разработанный им «метод прерываний», при этом расстояние, преодолеваемое светом, составляло 8,63 км. Полученное в результате выполненных измерений значение оказалось равным 313 300 км/с. В дальнейшем метод прерываний значительно усовершенствовали и использовали для измерений М. А. Корню (1876 г.), А. Ж. Перротен (1902 г.) и Э. Бергштранд[sv]. Измерения, выполненные Э. Бергштрандом в 1950 году, дали для скорости света значение 299 793,1 км/с, при этом точность измерений была доведена до 0,25 км/с[34].
Другой лабораторный метод («метод вращающегося зеркала»), идея которого была высказана в 1838 году Ф. Араго, в 1862 году осуществил Леон Фуко. Измеряя малые промежутки времени с помощью вращающегося с большой скоростью (512 об/с) зеркала, он получил для скорости света значение 298 000 км/с с погрешностью 500 км/с. Длина базы в экспериментах Фуко была сравнительно небольшой — двадцать метров[35][36][37][38]. В последующем за счёт совершенствования техники эксперимента, увеличения используемой базы и более точного определения её длины точность измерений с помощью метода вращающегося зеркала была существенно повышена. Так, С. Ньюком в 1891 году получил значение 299 810 км/с с погрешностью 50 км/с, а А. А. Майкельсону в 1926 году удалось понизить погрешность до 4 км/с и получить для скорости величину 299 796 км/с. В своих экспериментах Майкельсон использовал базу, равную 35 373,21 м[34].
Дальнейший прогресс был связан с появлением мазеров и лазеров, которые отличаются очень высокой стабильностью частоты излучения, что позволило определять скорость света одновременным измерением длины волны и частоты их излучения. В начале 1970-х годов погрешность измерений скорости света приблизилась к 1 м/с[39]. После проверки и согласования результатов, полученных в различных лабораториях, XV Генеральная конференция по мерам и весам в 1975 году рекомендовала использовать в качестве значения скорости света в вакууме величину, равную 299 792 458 м/с, с относительной погрешностью (неопределённостью) 4·10-9[40], что соответствует абсолютной погрешности 1,2 м/с[41].
Существенно, что дальнейшее повышение точности измерений стало невозможным в силу обстоятельств принципиального характера: ограничивающим фактором стала величина неопределённости реализации определения метра, действовавшего в то время. Проще говоря, основной вклад в погрешность измерений скорости света вносила погрешность «изготовления» эталона метра, относительное значение которой составляло 4·10-9[41]. Исходя из этого, а также учитывая другие соображения, XVII Генеральная конференция по мерам и весам в 1983 году приняла новое определение метра, положив в его основу рекомендованное ранее значение скорости света и определив метр как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1 / 299 792 458 секунды[42].
Сверхсветовое движение[править]
Из специальной теории относительности следует, что превышение скорости света физическими частицами (массивными или безмассовыми) нарушило бы принцип причинности — в некоторых инерциальных системах отсчёта оказалась бы возможной передача сигналов из будущего в прошлое. Однако теория не исключает для гипотетических частиц, не взаимодействующих с обычными частицами[43], движение в пространстве-времени со сверхсветовой скоростью.
Гипотетические частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью, называются тахионами. Математически движение тахионов описывается преобразованиями Лоренца как движение частиц с мнимой массой. Чем выше скорость этих частиц, тем меньше энергии они несут, и наоборот, чем ближе их скорость к скорости света, тем больше их энергия — так же, как и энергия обычных частиц, энергия тахионов стремится к бесконечности при приближении к скорости света. Это самое очевидное следствие преобразования Лоренца, не позволяющее массивной частице (как с вещественной, так и с мнимой массой) достичь скорости света — сообщить частице бесконечное количество энергии просто невозможно.
Следует понимать, что, во-первых, тахионы — это класс частиц, а не один вид частиц, и во-вторых, тахионы не нарушают принцип причинности, если они никак не взаимодействуют с обычными частицами[43].
Обычные частицы, движущиеся медленнее света, называются тардионами. Тардионы не могут достичь скорости света, а только лишь сколь угодно близко подойти к ней, так как при этом их энергия становится неограниченно большой. Все тардионы обладают массой, в отличие от безмассовых частиц, называемых люксонами. Люксоны в вакууме всегда движутся со скоростью света, к ним относятся фотоны, глюоны и гипотетические гравитоны.
В планковской системе единиц скорость света в вакууме равна 1, то есть свет проходит 1 единицу планковской длины за единицу планковского времени.
C 2006 года показано, что в так называемом эффекте квантовой телепортации кажущееся взаимовлияние частиц распространяется быстрее скорости света. Например, в 2008 г. исследовательская группа доктора Николаса Гизена (Nicolas Gisin) из университета Женевы, исследуя разнесённые на 18 км в пространстве запутанные фотонные состояния, показала, что это кажущееся «взаимодействие между частицами осуществляется со скоростью, примерно в сто тысяч раз большей скорости света». Ранее также обсуждался так называемый парадокс Хартмана — кажущаяся сверхсветовая скорость при туннельном эффекте[44]. Анализ этих и подобных результатов показывает, что они не могут быть использованы для сверхсветовой передачи какого-либо несущего информацию сообщения или для перемещения вещества[45].
В результате обработки данных эксперимента OPERA[46], набранных с 2008 по 2011 год в лаборатории Гран-Сассо совместно с ЦЕРН, было зафиксировано статистически значимое указание на превышение скорости света мюонными нейтрино[47]. Сообщение об этом сопровождалось публикацией в архиве препринтов[48]. Полученные результаты специалисты подвергли сомнению, поскольку они не согласуются не только с теорией относительности, но и с другими экспериментами с нейтрино[49]. В марте 2012 года в том же тоннеле были проведены независимые измерения, и сверхсветовых скоростей нейтрино они не обнаружили[50]. В мае 2012 года OPERA провела ряд контрольных экспериментов и пришла к окончательному выводу, что причиной ошибочного предположения о сверхсветовой скорости стал технический дефект (плохо вставленный разъём оптического кабеля)[51].
В фантастическом рассказе «Светопреставление» Александр Беляев описывает ситуацию, когда скорость света снижается до нескольких метров в секунду.
- ↑ Where Are the Voyagers - NASA Voyager. Voyager - The Interstellar Mission. Jet Propulsion Laboratory, California Istitute of Technology. Проверено 12 июля 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
- ↑ New galaxy 'most distant' yet discovered
- ↑ Скорость распространения светового импульса в среде отличается от скорости его распространения в вакууме (меньше, чем в вакууме), и может быть различной для разных сред. Когда говорят просто о скорости света, обычно подразумевается именно скорость света в вакууме; если же говорят о скорости света в среде, это, как правило, оговаривается явно.
- ↑ Is The Speed of Light Everywhere the Same?
- ↑ Сажин М. В. Скорость света // Физика космоса. Маленькая энциклопедия / Гл. ред. Р. А. Сюняев. — 2-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 622. — 783 с.
- ↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
- ↑ Аналогом может быть посылка наудачу двух заклеенных конвертов с белой и чёрной бумагой в разные места. Открытие одного конверта гарантирует, что во втором будет лежать второй лист — если первый чёрный, то второй белый, и наоборот. Эта «информация» может распространяться быстрее скорости света — ведь вскрыть второй конверт можно в любое время, и там всегда будет этот второй лист. При этом принципиальная разница с квантовым случаем состоит только в том, что в квантовом случае до «открытия конверта»-измерения состояние листа внутри принципиально неопределённо, как у кота Шрёдингера, и там может оказаться любой лист.
- ↑ Болотовский Б. М., Гинзбург В. Л. Эффект Вавилова — Черенкова и эффект Допплера при движении источников со скоростью больше скорости света в вакууме // УФН. — 1972. —,. —.
- ↑ Einstein from "B" to "Z" – Volume 9 of Einstein studies. — Springer, 2002. — P. 226. — ISBN 0-8176-4143-2.
- ↑ Einstein, A (1905). «Zur Elektrodynamik bewegter Körper» (German). Annalen der Physik 17: 890–921. DOI:10.1002/andp.19053221004. English translation: Perrett, W On the Electrodynamics of Moving Bodies. Fourmilab. Проверено 27 ноября 2009. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2013.
- ↑ Александров Е. Б. Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком // Химия и жизнь. — 2012. —.
- ↑ Hsu J-P. Lorentz and Poincaré Invariance. — World Scientific, 2001. — Vol. 8. — P. 543ff. — ISBN 981-02-4721-4.
- ↑ 13,013,1 Zhang YZ. Special Relativity and Its Experimental Foundations. — World Scientific, 1997. — Vol. 4. — P. 172–3. — ISBN 981-02-2749-3.
- ↑ d'Inverno R. Introducing Einstein's Relativity. — Oxford University Press, 1992. — P. 19–20. — ISBN 0-19-859686-3.
- ↑ Sriranjan B. Postulates of the special theory of relativity and their consequences // The Special Theory to Relativity. — PHI Learning, 2004. — P. 20 ff. — ISBN 81-203-1963-X.
- ↑ Roberts, T What is the experimental basis of Special Relativity?. Usenet Physics FAQ. University of California, Riverside (2007). Проверено 27 ноября 2009. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2013.
- ↑ Terrell, J (1959). «Invisibility of the Lorentz Contraction». Physical Review 116 (4): 1041–5. DOI:10.1103/PhysRev.116.1041. Bibcode: 1959PhRv..116.1041T.
- ↑ Penrose, R (1959). «The Apparent Shape of a Relativistically Moving Sphere». Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 55 (01): 137–9. DOI:10.1017/S0305004100033776. Bibcode: 1959PCPS...55..137P.
- ↑ Hartle JB. Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity. — Addison-Wesley, 2003. — P. 52–9. — ISBN 981-02-2749-3.
- ↑ Hartle JB. Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity. — Addison-Wesley, 2003. — P. 332. — ISBN 981-02-2749-3.
- ↑ The interpretation of observations on binary systems used to determine the speed of gravity is considered doubtful by some authors, leaving the experimental situation uncertain; seePropagation of light in the gravitational filed of binary systems to quadratic order in Newton's gravitational constant: Part 3: ‘On the speed-of-gravity controversy’ // Lasers, clocks and drag-free control: Exploration of relativistic gravity in space. — Springer, 2008. — ISBN 3-540-34376-8.
- ↑ Gibbs, P Is The Speed of Light Constant?. Usenet Physics FAQ. University of California, Riverside (1997). Проверено 26 ноября 2009. Архивировано из первоисточника 17 ноября 2009.
- ↑ Ellis, GFR (2005). «‘c’ is the speed of light, isn’t it?». American Journal of Physics 73 (3): 240–7. DOI:10.1119/1.1819929. Bibcode: 2005AmJPh..73..240E. “The possibility that the fundamental constants may vary during the evolution of the universe offers an exceptional window onto higher dimensional theories and is probably linked with the nature of the dark energy that makes the universe accelerate today.”
- ↑ An overview can be found in the dissertation of Mota, DF (2006), "Variations of the fine structure constant in space and time", arΧiv:astro-ph/0401631 [astro-ph]
- ↑ Uzan, J-P (2003). «The fundamental constants and their variation: observational status and theoretical motivations». Reviews of Modern Physics 75 (2). DOI:10.1103/RevModPhys.75.403. Bibcode: 2003RvMP...75..403U.
- ↑ Amelino-Camelia, G (2008), "Quantum Gravity Phenomenology", arΧiv:0806.0339 [gr-qc]
- ↑ (2009) «Rotating optical cavity experiment testing Lorentz invariance at the 10−17 level». Physical Review D 80 (100): 105011. DOI:10.1103/PhysRevD.80.105011. Bibcode: 2009PhRvD..80j5011H.
- ↑ Lang KR. Astrophysical formulae. — 3rd. — Birkhäuser, 1999. — P. 152. — ISBN 3-540-29692-1.
- ↑ Fowler, M Notes on Special Relativity. University of Virginia (March 2008). Проверено 7 мая 2010. Архивировано из первоисточника 1 февраля 2013.
- ↑ Liberati, S (2002). «Faster-than-c signals, special relativity, and causality». Annals of Physics 298 (1): 167–85. DOI:10.1006/aphy.2002.6233. Bibcode: 2002AnPhy.298..167L.
- ↑ Taylor EF. Spacetime Physics. — W. H. Freeman, 1992. — P. 74–5. — ISBN 0-7167-2327-1.
- ↑ Tolman RC. Velocities greater than that of light // The Theory of the Relativity of Motion. — Reprint. — BiblioLife, 2009. — P. 54. — ISBN 978-1-103-17233-7.
- ↑ Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках. — издание третье, расширенное. — М.: МЦНМО, 2001. — С. 105-108. — ISBN 5-900916-83-9.
- ↑ 34,034,134,2 Ландсберг Г. С. Оптика. — М.: Физматлит, 2003. — С. 384—389. — 848 с. — ISBN 5-9221-0314-8.
- ↑ 35,035,1 Бонч-Бруевич А. М. Скорость света // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 548—549. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
- ↑ Léon Foucault Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière ; description des appareils (фр.) // Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences. — Paris, 1862. — Vol. 55. — P. 792—796.
- ↑ Léon Foucault Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière ; parallaxe du Soleil (фр.) // Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences. — Paris, 1862. — Vol. 55. — P. 501—503.
- ↑ Léon Foucault Experimental Determination of the Velocity of Light: Description of the Apparatus (англ.) // Philosophical Magazine. Fourth Series. — London, 1863. — Vol. 25. — P. 76—79.
- ↑ Evenson K. M., Wells J. S., Petersen F. R., Danielson B. L., Day G. W. Speed of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 1972. — Vol. 29,. — P. 1346-1349. — DOI:10.1103/PhysRevLett.29.1346.
- ↑ Указанное число представляет собой утроенное стандартное отклонение.
- ↑ 41,041,1 Рекомендованное значение скорости света (англ.) Резолюция 2 XV Генеральной конференции по мерам и весам (1975)
- ↑ Определение метра (англ.) Резолюция 1 XVII Генеральной конференции по мерам и весам (1983)
- ↑ 43,043,1 Введение в рассмотрение полевой квантовой природы этих сверхсветовых частиц, возможно, позволяет обойти это ограничение через принцип переинтерпретации наблюдений.
- ↑ Давидович М. В. О парадоксе Хартмана, туннелировании электромагнитных волн и сверхсветовых скоростях // Успехи физических наук. — М., 2009 (апрель). —. —.
- ↑ И. Иванов. Проведены новые эксперименты по проверке механизма квантовой запутанности. Элементы.ру.
- ↑ Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus
- ↑ OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso
- ↑ OPERA Collaboration (Adam T. et al.) (2011), "Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam", arΧiv:1109.4897 .
- ↑ И.Иванов. Эксперимент OPERA сообщает о наблюдении сверхсветовой скорости нейтрино. Элементы.ру, 23 сентября 2011 года.
- ↑ ICARUS Collaboration et al. Measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector at the CNGS beam // Physics Letters B. — 2012. — Vol. 713 (18 июля). — P. 17–22. — arΧiv: 1203.3433. — DOI:10.1016/j.physletb.2012.05.033.</span>
- ↑ Эксперимент OPERA окончательно «закрыл» сверхсветовые нейтрино.
</ol>
www.wikiznanie.ru
Скорость света — Циклопедия
| Солнечному свету требуется около 8 минут 19 секунд, чтобы достигнуть Земли | |
| 299 792 458 | |
| 1 | |
| 300 000 | |
| 1,08 млрд | |
| 186 000 | |
| 671 млн | |
| 173 | |
| Время | |
| 1,0 нс | |
| 3,3 нс | |
| 3,3 мкс | |
| 5,4 мкс | |
| 119 мс | |
| 134 мс | |
| 1,255 с | |
| 8,3 мин. | |
| 17,34 часов (на ноябрь 2013)[1]. | |
| 1 год | |
| 3,26 лет | |
| 4,24 лет | |
| 4,37 лет | |
| 25 000 лет | |
| 100 000 лет | |
| 2,5 млн лет | |
| 30 млрд лет[2] | |
Скорость света в вакууме — важная физическая константа, обычно обозначается латинской буквой c. Метр определенный таким образом, чтобы скорость света в вакууме равнялась точно 299 792 458 метров в секунду (м/с).
Скорость света имеет фундаментальное значение в физике. Это не только скорость видимого света, но и всех видов электромагнитного излучения, вообще, всего, что имеет нулевую массу покоя. В специальной теории относительности скорость света играет ключевую роль как соединительный фактор между пространством и временем. В сочетании с принципом причинности эта теория говорит, что никакая материя или информация не может перемещаться быстрее скорости света.
[править] Определение скорости света
В 1983 году 17-й Генеральной конференцией по мерам и весам метр определен как расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
Как следствие из такого определения, никакие экспериментальные измерения не могут изменить значение скорости света. Точные измерения скорости света могут, однако, уточнить длину метра.
| СКОРОСТЬ СВЕТА СМОЖЕМ ЛИ МЫ ЕЕ ДОСТИГНУТЬ? // Hubble [6:04] | Урок 412. Скорость света и ее измерение (Урок физики в Ришельевском лицее) [40:57] |
cyclowiki.org
Скорость света - Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
| Солнечному свету требуется в среднем 8 минут 17 секунд[Прим. 1], чтобы достигнуть Земли | |
| 299 792 458 | |
| 1 | |
| 300 000 | |
| 1,08 млрд | |
| 186 000 | |
| 671 млн | |
| 173 | |
| Время | |
| 1,0 нс | |
| 3,3 нс | |
| 3,3 мкс | |
| 5,4 мкс | |
| 119 мс | |
| 134 мс | |
| 1,255 с | |
| 8,3 мин. | |
| 19 часов и 5 минут (на январь 2017)[1] | |
| 1 год | |
| 3,26 лет | |
| 4,24 лет | |
| 4,37 лет | |
| 25 000 лет | |
| 100 000 лет | |
| 2,5 млн лет | |
| 13 млрд лет[2] | |
Ско́рость све́та в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме[Прим. 2]. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c{\displaystyle c}» (произносится как «цэ»). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства геометрии пространства-времени в целом[3]. Из постулата причинности (любое событие может оказывать влияние только на события, происходящие позже него и не может оказывать влияние на события, произошедшие раньше него[4][5][6]) и постулата специальной теории относительности о независимости скорости света в вакууме от выбора инерциальной системы отсчета (cкорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга[7]) следует, что скорость любого сигнала и элементарной частицы не может превышать скорость света[8][9][6]. Таким образом, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.
В вакууме (пустоте)[ | ]
encyclopaedia.bid
Видеоматериалы
Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше
Подробнее...С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей
Подробнее...Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе
Подробнее...Актуальные темы
ОТЧЕТ о деятельности министерства энергетики, ЖКХ и тарифной политики Кабардино-Балкарской Республики в сфере государственного регулирования и контроля цен и тарифов в 2012 году и об основных задачах на 2013 год
Подробнее...Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год
Подробнее...
КОНТАКТЫ
360051, КБР, г. Нальчик
ул. Горького, 4
тел: 8 (8662) 40-93-82
факс: 8 (8662) 47-31-81
e-mail:
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
