A fény sebessége állandó
Annak megállapításához, a sebesség (távolság / eltelt idő) meg kell választani a távolságot és az időt szabványoknak. A különböző szabványok különböző eredményekre vezethetnek mérési sebesség.
A fény sebessége állandó?
Ezt a kérdést is különbözőképpen értelmezik. Ezért vannak különböző válaszokat.
A levegő vagy víz, a másik a fénysebesség?
Igen. Fény lassul átlátszó anyagok, mint például a levegő, víz vagy üveg. Hányszor lelassul fény határozza meg a törésmutató (törésmutató) a közeg. Ő mindig nagyobb, mint egy. Ez a felfedezés tette Leon Fuko 1850.
Amikor az emberek beszélnek a „fénysebesség”, általában azt jelenti, a fény sebessége vákuumban. Hogy betűvel jelöljük c.
Folyamatos marad, ha a fény sebessége vákuumban?
1983-ban a Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia (Conference Generale des Súly et Mesures) elfogadta a következő meghatározást a mérő SI mértékegységek:
Meter - fényúton fény vákuumban során 1/299 792 458 másodperc
Ugyanezt állapítja meg, hogy a fény sebessége vákuumban pontosan megegyezik 299792458 m / s. A rövid válasz a kérdésre: „Van egy c konstans”: Igen, az állandó c definíció szerint!
De ez nem a teljes választ. SI rendszer nagyon praktikus. A definíciók alapján a legismertebb mérési módszerek, és folyamatosan frissül. Jelenleg a legpontosabb mérése makroszkopikus távolságig küldő lézerfény impulzus, és mérjük az időt, amely alatt a fény áthalad szükséges távolságot. Az idő mérése atomórák. A pontosság a legjobb atomórák 1/10 13. Ez a meghatározás a mérő biztosítja a minimális hiba távolságmérés.
Definíciói az SI-rendszerben épül néhány ötletet a fizika törvényei. Például, azt feltételezzük, hogy a részecskék a fény fotonok nincs tömege. Ha a foton volt egy kis nyugalmi tömege, a meghatározása a mérő az SI-rendszerben nem lenne helyes, mert a fény sebessége függ attól, hogy a hullámhossz. A meghatározás nem következik, hogy a fény sebessége állandó. Ez lenne szükség fogalmának tisztázása érdekében a mérő, hozzátéve, a fény színét kell használni.
A kísérletekből ismert, hogy a foton tömege nagyon kicsi vagy nulla. Lehetséges nullától foton tömege olyan kicsi, hogy nincs értéke meghatározására méter a belátható jövőben. Nem lehet bizonyítani, hogy pontosan nulla, de a mai általánosan elfogadott elméletek nulla. Ha azonban nem nulla, és a fény sebessége nem állandó, akkor elméletileg kell lennie az értéke c - felső határa a fénysebesség vákuumban, és mi is fel a kérdést: „az, hogy a konstans értékét c?”
Korábban, mérő és második meghatározták a különböző módon alapján a legjobb mérési módszerek. Definíciók változhat a jövőben. 1939-ben a második definiáltuk 1/84600 az átlagos hossza nap, és a mérő, a távolság a kockázatokat kell tárolni Franciaországban szár ötvözetéből platina és irídium.
Most a atomórák találtuk, hogy az átlagos hossza a nap változik. Standard idő adja meg, néha hozzáadásával vagy kivonásával belőle egy második. Föld forgási sebessége lassul mintegy 1/100000 a másodperc egy év miatt az árapály erők a Föld és a Hold. A hossza a szabványos mérő még nagyobb lehet változások miatt tömörítési a fém.
Ennek eredményeként, azokban az időkben a fény sebessége, mértékegysége m / s, nem sokat változott az idők során. Egyértelmű, hogy a változások a c érték sokkal inkább annak köszönhető, hogy a mértékegységek, mint önmagában a volatilitás a fény sebessége, de rossz, hogy úgy vélik, hogy a fény sebessége vált állandó, mert ez egy állandó az SI rendszerben.
Definíciók Az SI azt mutatta, hogy a választ a kérdésre, meg kell tisztázni, mit értünk, amikor beszélünk állandóságát a fénysebesség. Meg kell kérdeznünk, hogy meghatározza azt az időtartamot és egységek értékének mérése c. Elvileg lehet kapni különböző válaszokat mérve a laboratóriumi és a csillagászati megfigyelések. (Az egyik első mérések a fénysebesség készült 1676. Olaf Roemer alapján a megfigyelt változás az időszakban fogyatkozás Jupiter műholdak.)
Például tudnánk hozni a meghatározás létre 1967-ben és 1983. Ezután mérő definiáltuk 1.650.763,73 hullámhosszú vörös-narancssárga fényforrást kripton-86, és a második meghatároztuk (mint ma), mint a 9192631770 időszakokban a megfelelő sugárzás közötti átmenet a két hiperfinom Cs-133. Eltérően a korábbi definíciókat, ezek alapján az abszolút fizikai mennyiségek és alkalmazható bárhol, bármikor. Mondhatjuk, hogy a fény sebessége állandó, ezeket az egységeket?
A kvantumelmélet az atom, tudjuk, hogy frekvencia és hullámhossz nagyban meghatározzák a Planck-állandó, az elektron töltése, a tömegek az elektron és a mag és a fény sebessége. Ezen paraméterek állíthatók elő dimenziótlan mennyiségek, mint például a finom szerkezetű állandó, és az arány tömegek elektron és proton. Az értékek ilyen dimenziótlan mennyiségek nem függnek a választott egységek. Ezért nagyon fontos kérdés az, hogy ezek az értékek állandó?
Ha megváltoznak, ez nem csupán a fény sebességét. Minden kémia alapul ezen értékek, ezek függ a kémiai és mechanikai tulajdonságai valamennyi anyag. A fény sebessége megváltozik eltérően, amikor kiválasztják a különböző meghatározásokat mértékegységet. Ebben az esetben, akkor lenne több értelme tulajdonítani neki változást a változás a töltés vagy elektron tömege, mint megváltoztatni a fény sebessége is.
Elég megbízható megfigyelések azt mutatják, hogy az értékek dimenzió nélküli mennyiség alatt nem változik a legtöbb élet az univerzumban. Lásd a GYIK-fizikai állandók változtak idővel?
[Valójában a finom szerkezetű állandó függ az energia szinten, de itt vagyunk utalva az alacsony energia limit.]
Speciális relativitáselmélet
Meghatározása a mérő az SI rendszer is azon a feltételezésen alapul, a helyességét a relativitáselmélet. állandó fénysebesség összhangban azt az alapelvet, a relativitás. Ez a posztulátum két ötlet:
- A fény sebessége független a mozgás a megfigyelő.
- A fény sebessége független az idő és a tér koordinátákat.
Az az elképzelés, a fény sebessége, függetlenül a sebessége a megfigyelő counterintuitive. Néhány ember nem is egyetértenek abban, hogy ez az ötlet logikus. 1905-ben Einstein megmutatta, hogy ez a gondolat logikailag helyes, ha elhagyjuk a feltételezést, hogy az abszolút jellege térben és időben.
Fitzgerald azt javasolta, hogy ez annak az eredménye, hogy csökkenti a hossza a kísérleti berendezés a mozgása során éterben ilyen érték miatt, amelyek észlelik a forgási sebesség változásának nem lehetséges. Lorentz terjeszteni ezt az elképzelést, hogy a tempót az óra, és bebizonyította, hogy az éter nem lehet kimutatni.
Einstein úgy vélte, hogy a változás a hosszát és az órát, hogy jobban megértsük, hogyan változik a térben és időben, ahelyett, hogy a fizikai tárgyak. Az abszolút tér és idő által bevezetett Newton, meg kell semmisíteni. Röviddel ezután a matematikus Minkowski mutatta, hogy Einstein relativitáselmélete is értelmeztük a négydimenziós nem-euklideszi geometria, figyelembe véve az idő és a tér egyetlen egységként - a tér-idő.
1925-ben, Dayton Miller bejelentette, hogy ő fedezte fel a változás a fény sebességét. Ő is kapott egy díjat ez a felfedezés. Az ötvenes években a további vizsgálatot munkája megmutatta, hogy az eredmények úgy tűnik, hogy összefüggésbe hozták a napi és a szezonális változások a kísérleti elrendezés hőmérsékletet.
Modern fizikai eszközökkel könnyen észleli a mozgást az éter, ha létezne. A Föld mozog a Nap körül sebességgel körülbelül 30 km / s. Ha a sebesség összecsukható szerint a newtoni mechanika, az utolsó 5 számjegy értéke a fény sebessége, amely bizonyítottan az SI rendszer értelmetlen lenne. A fizika ma CERN (Genf) és Fermilab (Chicago) minden nap, hogy eloszlassa a részecskék sebessége a határán a fény sebessége. Bármilyen függőség a fénysebesség a referencia rendszer látható hosszú ideig, kivéve, ha észrevétlenül kicsi.
Mi lenne, ha az elméletek térben és időben változás, akkor követte volna az elmélet Lorentz-Fitzgerald, aki azt javasolta, hogy az éter létezik, de nem lehet kimutatni, mivel a fizikai változások anyaghosszal tárgyak a lépést az óra?
Ez az elmélet összhangban volt a megfigyelések, az éteres kell kimutathatatlan révén óra és a vonal. Mindent, beleértve a megfigyelő, csökkenne, és lelassult pontosan a kívánt értékre. Egy ilyen elmélet azt, hogy ugyanazt a jóslat minden kísérlet, hogy a relativitáselmélet. Ezután a levegő lenne metafizikai entitás, ha nem találnak más módon érzékelni azt - így még senki sem talált. Szemszögéből Einstein egy ilyen vállalkozás lenne felesleges bonyodalmak, akkor a legjobb, hogy távolítsa el az elméletet.
Általános relativitáselmélet
A nehézség abban áll, hogy a mértéke függ a származási és a lehetséges különböző értelmezéseket. Annak megállapításához, a sebesség (távolság / töltött idő), akkor először ki kell választania néhány szabványt a távolság és az idő. A különböző szabványok különböző eredményekre vezethetnek. Ez vonatkozik a speciális relativitáselmélet: ha az intézkedés a fény sebessége gyorsuló referenciakeret, az általános esetben nem egyezik meg a c.
A speciális relativitáselmélet, a fény sebessége állandó bármely Inerciarendszer. Az általános relativitáselmélet, a megfelelő általánosítás az, hogy a fény sebessége állandó bármely szabadon eső referenciakeretet kellően kis területen, hogy elhanyagolható árapály erők. A fenti idézetben, Einstein nem jelenti azt, szabadon eső referencia képkocka. Ő beszél a referencia rendszer nyugalmi képest a forrás, a gravitáció. Egy ilyen rendszerben, referencia fénnyel c sebességgel változhat miatt a gravitáció hatására (görbületi postranstva-idő), az óra vonal.
Ha az általános relativitáselmélet helytálló, akkor az állandóság a fénysebesség egy Inerciarendszer - ez a tautologikus következménye a téridő geometria. Sebességgel haladó c egy Inerciarendszer - egy út mentén, az egyenes vonal világ felszínén a fényt.
Az SI c állandó. tényezőként teljesen jogos kapcsolat méter, másodperc elméleti és gyakorlati, mert nem csak a sebesség c a fény - egy alapvető tulajdonsága téridő geometria.
Ami a speciális relativitáselmélet, az előrejelzések az általános relativitáselmélet is megerősítik számos észrevétel.
Ennek eredményeként arra a következtetésre jutunk, hogy a fény sebessége állandó, nem csak összhangban a megfigyeléseket. Figyelembe véve a jól bevált fizikai elméletek nem is értelme beszélni a múlandóság.