Главная

Статьи

Швидкість світла

  1. У вакуумі (порожнечі)
  2. У прозорому середовищі
  3. Історія вимірювань швидкості світла
  4. сверхсветовое рух
  5. У культурі
  6. Див. також

сонячного світла

потрібно близько 8 хвилин 19 секунд, щоб досягти Землі Точні значення Метрів в секунду

299 792 458

планківських одиниць

1

Приблизні значення кілометрів в секунду

300 000

кілометрів на годину

1,08 млрд

миль в секунду

186 000

миль в годину

671 млн

астрономічних одиниць

в день

173

Приблизний час подорожі світлового сигналу Відстань

час

один фут

1,0 нс

один метр

3,3 нс

один кілометр

3,3 мкс

одна статутна миля

5,4 мкс

від геостаціонарної орбіти до Землі

119 мс

довжина екватора землі

134 мс

від місяця до Землі

1,255 з

від сонця до Землі (1 а. е. )

8,3 хв.

від Вояджера-1 до Землі

16,6 годин (на березень 2012) [1] .

Один світловий рік

1 рік

один парсек

3,26 років

від Проксіми Центавра до Землі

4,24 років

від Альфи Центавра до Землі

4,37 років

від найближчої галактики ( Карликової галактики в Великому Пса ) До Землі

25 000 років

через Чумацький шлях

100 000 років

від галактики Андромеди до Землі

2,5 млн років

від самої віддаленої відомої галактики до Землі

13 млрд років

Швидкість світла у вакуумі - абсолютна величина швидкості поширення електромагнітних хвиль в вакуумі [2] . В фізики традиційно позначається латинською буквою «c» (вимовляється як [це]). Швидкість світла у вакуумі - фундаментальна постійна , Яка не залежить від вибору інерціальної системи відліку (ІСО) . Вона відноситься до фундаментальних фізичних постійних, які характеризують не просто окремі тіла або поля, а властивості простору-часу в цілому. За сучасними уявленнями, швидкість світла у вакуумі - гранична швидкість руху частинок і поширення взаємодій.

У вакуумі (порожнечі)

Найбільш точне вимірювання швидкості світла 299 792 458 ± 1,2 м / з на основі еталонного метра було проведено в 1975 році . На даний момент вважають, що швидкість світла в вакуумі - фундаментальна фізична стала , За визначенням, точно рівна 299 792 458 м / с, або 1 079 252 848,8 км / ч. Точність значення пов'язана з тим, що з 1983 року метр в Міжнародній системі одиниць (СІ) визначений, як відстань, яке проходить світло у вакуумі за проміжок часу, рівний 1/299 792 458 секунди [3] . Для вирішення шкільних завдань і різного роду оцінок, що не вимагають великої точності, зазвичай використовують значення 300 000 000 м / с (3 × 108 м / с).

У природі зі швидкістю світла поширюються (в вакуумі):

Масивні частки можуть мати швидкість, що наближається майже впритул до швидкості світла, але все ж не досягає її точно. Наприклад, швидкістю, близькою до мають масивні частинки, отримані на прискорювачі або входять до складу космічних променів .

У сучасній фізиці вважається добре обґрунтованим твердження, що причинне вплив не може переноситися зі швидкістю, більшою за швидкість світла у вакуумі (в тому числі за допомогою перенесення такого впливу будь-яким фізичним тілом).

Хоча в принципі рух якихось об'єктів зі швидкістю, більшою за швидкість світла у вакуумі, цілком можливо, однак це можуть бути, з сучасної точки зору, тільки такі об'єкти, які не можуть бути використані для перенесення інформації з їх рухом (наприклад - сонячний зайчик в принципі може рухатися по стіні зі швидкістю більшою за швидкість світла, але ніяк не може бути використаний для передачі інформації з такою швидкістю від однієї точки стіни до іншої) [4] . (Детальніше див. сверхсветовое рух , також відповідний розділ цієї статті нижче ).

У прозорому середовищі

Швидкість світла в прозорому середовищі - швидкість, з якою світло поширюється в середовищі, відмінному від вакууму . У середовищі, що володіє дисперсією , розрізняють фазову і групову швидкість .

Фазова швидкість пов'язує частоту і довжину хвилі монохроматичного світла в середовищі (λ = c / ν). Ця швидкість зазвичай (але не обов'язково) менше c. Ставлення фазової швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в середовищі називається показником заломлення середовища. Групова швидкість світла в рівноважної середовищі завжди менше c. Однак в нерівноважних середовищах вона може перевищувати c. При цьому, однак, передній фронт імпульсу все одно рухається зі швидкістю, що не перевищує швидкості світла у вакуумі. В результаті надсвітлова передача інформації залишається неможливою.

Арман Іполит Луї Фізо на досвіді довів , Що рух середовища щодо світлового променя також здатне впливати на швидкість поширення світла в цьому середовищі.

Історія вимірювань швидкості світла

Античні вчені, за рідкісним винятком, вважали швидкість світла нескінченної [5] . У Новий час це питання стало предметом дискусій. Галілей і Гук допускали, що вона конечна, хоча і дуже велика, в той час як Кеплер , Декарт і ферма як і раніше відстоювали нескінченність швидкості світла.

Першу оцінку швидкості світла дав Олаф Ремер ( 1676 ). Він зауважив, що коли земля і Юпітер знаходяться по різні боки від сонця , Затемнення супутника Юпітера Іо запізнюються в порівнянні з розрахунками на 22 хвилини. Звідси він отримав значення для швидкості світла близько 220 000 км / с - неточне, але близьке до істинного. Через півстоліття відкриття аберації дозволило підтвердити кінцівку швидкості світла і уточнити її оцінку.

сверхсветовое рух

Зі спеціальної теорії відносності випливає, що перевищення швидкості світла фізичними частками (масивними або безмасовими) неможливо, так як це порушило б фундаментальний принцип причинності - в деяких інерційних системах відліку виявилася б можливою передача сигналів з майбутнього в минуле. Однак теорія не виключає для гіпотетичних частинок, які не взаємодіють зі звичайними частинками, рух в просторі-часі з надсвітовою швидкістю.

Гіпотетичні частинки, які рухаються зі сверхсветовой швидкістю, називаються ТАХІОН . Математично рух тахіон описується перетвореннями Лоренца як рух частинок з уявною масою. Чим вище швидкість цих частинок, тим менше енергії вони несуть, і навпаки, чим ближче їх швидкість до швидкості світла, тим більше їх енергія - так само, як і енергія звичайних частинок, енергія тахіон прямує до нескінченності при наближенні до швидкості світла. Це найочевидніше наслідок перетворення Лоренца, що не дозволяє масивної частинки (як з речової, так і з уявною масою) досягти швидкості світла - повідомити частці нескінченну кількість енергії просто неможливо.

Слід розуміти, що, по-перше, тахіони - це клас частинок, а не один вид часток, і по-друге, ніяке фізичне взаємодія не може поширюватися швидше за швидкість світла. З цього випливає, що тахіони не порушують принцип причинності - зі звичайними частинками вони ніяк не взаємодіють, а різниця їх швидкостей також не досягає швидкості світла.

Звичайні частки, що рухаються повільніше світла, називаються тардіонамі . Тардіони не можуть досягти швидкості світла, а тільки лише як завгодно близько підійти до неї, так як при цьому їх енергія стає необмежено великий. Все тардіони володіють масою , На відміну від безмассових частинок, званих Люксон. Люксон в вакуумі завжди рухаються зі швидкістю світла, до них відносяться фотони , Глюони і гіпотетичні Гравітон .

В планковской системі одиниць швидкість світла у вакуумі дорівнює 1, тобто світло проходить 1 одиницю планковской довжини за одиницю планковского часу .

C 2006 року з'являються повідомлення про те, що в так званому ефекті квантової телепортації взаємодія поширюється швидше за швидкість світла. Наприклад, в 2008 р дослідницька група доктора Ніколаса Гізена (Nicolas Gisin) з університету Женеви, досліджуючи рознесені на 18 км в просторі заплутані фотонні стану, нібито показала, що «взаємодія між частинками здійснюється зі швидкістю, приблизно в сто тисяч разів більшою за швидкість світла ». Раніше також обговорювалося так званий парадокс Хартмана - надсвітлова швидкість при тунельному ефекті . Аналіз цих та подібних результатів показує, що вони не можуть бути використані для сверхсветовой передачі будь-якого несе інформацію повідомлення або для переміщення речовини [6] .

В результаті обробки даних експерименту OPERA [7] , Набраних з 2008 по 2011 рік в лабораторії Гран-Сассо спільно з ЦЕРН , Було зафіксовано статистично значуще вказівка ​​на перевищення швидкості світла мюонів нейтрино [8] . Повідомлення про це супроводжувалося публікацією в архіві препринтів [9] . Отримані результати фахівці поставили під сумнів, оскільки вони не узгоджуються не тільки з теорією відносності, але і з іншими експериментами з нейтрино [10] . У березні 2012 року в тому ж тунелі були проведені незалежні вимірювання, і сверхсветових швидкостей нейтрино вони не виявили [11] [12] . У травні 2012 року OPERA провела ряд контрольних експериментів і дійшла остаточного висновку, що причиною помилкового припущення про надсвітовою швидкості став технічний дефект (погано вставлений роз'єм оптичного кабелю) [13] .

У культурі

У фантастичному оповіданні « Кінець світу » Олександр Бєляєв описує ситуацію, коли швидкість світла знижується до декількох метрів в секунду.

Див. також

Примітки

  1. Where Are the Voyagers - NASA Voyager . Voyager - The Interstellar Mission. Jet Propulsion Laboratory, California Istitute of Technology. Читальний зал з першоджерела 3 лютого 2012 року Перевірено 12 липня 2011 року.
  2. Швидкість поширення світлового імпульсу в середовищі відрізняється від швидкості його поширення в вакуумі (менше, ніж у вакуумі), і може бути різною для різних середовищ. Коли говорять просто про швидкість світла, зазвичай мається на увазі саме швидкість світла у вакуумі; якщо ж кажуть про швидкість світла в середовищі, це, як правило, обмовляється явно.
  3. ГОСТ 8.417-2002. Державна система забезпечення єдності вимірювань. Одиниці величин.
  4. Болотовского Б. М., Гінзбург В. Л. Ефект Вавилова - Черенкова і ефект Доплера при русі джерел зі швидкістю більше швидкості світла у вакуумі // УФН. - 1972. - Т. 106. - № 4. - С. 577-592.
  5. Гиндикин С. Г. Розповіді про фізиків і математиків . - видання третє, розширене. - М.: МЦНМО , 2001. - С. 105-108. - ISBN 5-900916-83-9
  6. І. Іванов. Проведено нові експерименти з перевірки механізму квантової заплутаності. Елементи.ру.
  7. Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus
  8. OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso
  9. OPERA Collaboration (Adam T. et al.) (2011), "Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam", arΧiv : 1109.4897 .
  10. І. Іванов. Експеримент OPERA повідомляє про спостереження сверхсветовой швидкості нейтрино. Елементи.ру, 23 вересня 2011 року.
  11. Measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector at the CNGS beam.
  12. Ейнштейн мав рацію.
  13. Експеримент OPERA остаточно «закрив» сверхсветовие нейтрино .

література

посилання

Новости

Увлекательные походы в Карпаты.

Наконец-то, пришло тепло, солнышко с каждым днем пригревает сильнее, зацвели сады и, природа манит своими красотами в поход. Что может быть лучше, чем пеший поход по родному краю? Ведь, это одновременно

Поход на вулкан Немрут Даг

Как давно вам не приходилось испытывать острых ощущений? Можно смело предположить, что очень давно. К сожалению или к счастью, но наш мир давно уже не такой, каким был раньше. Он стал намного тише

Антикварный магазин Домовой
В вашем доме есть домовой? Этакое противоречивое и непредсказуемое существо, которое разбрасывает и прячет вещи, топает по ночам и в то же время оберегает домашний очаг и всю семью. . . Кто же такой

Хуэй Чжун Дан
На просторах интернета мы нашли интересный сайт, который предлагает китайские шарики для усиления мужской силы. Ради интереса мы зашли на этот сайт Хуэй Чжун Дан. Сразу на первой странице Вы видите

Капсулы для похудения Лишоу
В наше время, наверное, каждый стремится выглядеть действительно красиво и привлекательно. И в первую очередь все мы бы хотели, что бы наша фигура была идеальной. Но нам из-за отсутствия времени очень

Регата Marmaris Race Week
5  мая 2018 года у  юго-западных берегов Турции стартует традиционная майская « Русская парусная неделя  Volvo» . В  этот раз крупнейшее российское яхтенное соревнование

Дешевая аптека в Ромнах
Добрый день, хотелось бы рассказать вам дорогие друзья про одно место, где вы можете приобрести очень качественные лекарства. Речь пойдет об аптеке, то есть, если вы любитель конкретики, то сеть аптек

Упражнения по арт терапии
Особенности арт-терапевтической сессии: • Доверие (открытость, знакомство с группой, интерес к себе и другим). • Концентрация (привлечение внимания к другим и себе, концентрация на чувствах,

Купить диван в Киеве недорого
Благодаря неустанным стараниям воровской власти нашей страны, уровень жизни населения стремительно падает. Но всем хочется позволить себе маленькие радости, в том числе и в вопросах обновления интерьера.

Домашние тараканы фото
Обычно, таракан – это нежеланный гость. С собой он приносит массу заморочек, потому что является разносчиком зараз, а избавиться от бессчетных колоний достаточно проблематично. Но если вы будет знать,