Mengapa kecepatan cahaya 299.792.458 meter / detik?

Ok, saya mengambil jurusan fisika (tahun ke-4) dan saya tidak pernah mengerti pertanyaan mendasar (agak) ini. Mungkin saya belum cukup menjelajahinya.

Misalnya, mengapa dibutuhkan 8 menit 20 detik untuk cahaya dari matahari untuk sampai ke kita? Saya tahu jawaban untuk pertanyaan ini pada skala 'permukaan'. Matahari berjarak 1AU jauhnya, c = 3E8 m / s, dan d = v / t untuk mendapatkan sekitar 8 menit 20 detik.

pertanyaan saya ada di level yang lebih dalam.

Katakanlah Anda bisa "naik foton" SAYA TAHU INI TIDAK MUNGKIN, tapi katakan saja Anda bisa. Atau pertanyaan yang lebih baik: apa yang dialami foton? Foton, sesuai pemahaman saya, akan meninggalkan matahari dan (jika berada di lintasan yang tepat) menghantam Bumi secara instan. Sebuah foton yang meninggalkan Alpha Centauri akan melihat alam semesta sekaligus, dalam satuan waktu yang sangat kecil (jika diarahkan ke luar angkasa).

Jika foton melihat semuanya sekaligus, mengapa kita menganggapnya memiliki kecepatan? Saya yakin ini ada hubungannya dengan kerangka acuan, relatif khusus, transformasi Lorentz? tapi sepertinya aneh. mengapa kecepatan cahaya terbatas bagi kita ... jika tidak terbatas akankah ini menjadi masalah?

light speed

— sci-guy
sumber

Sejak tahun 1983, meter tersebut telah didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa dalam 1/299.792.458 per detik, sehingga angka tersebut tepat berdasarkan definisi. Tentu saja itu tidak menjawab pertanyaan Anda, tetapi itu menarik. en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light

— Keith Thompson

Jika Anda belum membaca Feynmann's QED saya akan sangat merekomendasikannya untuk lebih banyak perspektif tentang ini.

— adrianmcmenamin

Jawaban yang lebih baik pada Fisika SE. misalnya physics.stackexchange.com/questions/150150/… , physics.stackexchange.com/questions/80365/… , physics.stackexchange.com/questions/143385/…

— Rob Jeffries

Diteorikan bahwa multi-ayat lain mungkin memiliki konstanta yang berbeda dari yang kita miliki di alam semesta ini. Misalnya, konstanta gravitasi mungkin berbeda, kecepatan cahaya mungkin berbeda, dll. Alam semesta ini akan terlihat sama sekali berbeda dari alam semesta kita.

— Scottie

Kecepatan cahaya adalah 299792458 meter per detik karena Alam semesta bekerja seperti itu dan juga: kecepatan cahaya didefinisikan jauh setelah meter itu. Oleh karena itu untuk mempertahankan ukuran meter asli SI memutuskan bahwa kecepatan cahaya menjadi 299792458 m / s hanya lebih tua untuk mempertahankan ukuran meter lama yang sebelumnya didefinisikan sama dengan sepersepuluh juta jarak dari khatulistiwa ke kutub diukur pada meridian yang melewati Paris Prancis

— Suhrid Mulay

Jawaban:

Kecepatan cahaya menjadi terbatas adalah salah satu dasar dari Semesta kita.

Jika tidak terbatas, ini akan memiliki implikasi besar dalam kausalitas.

Selain itu, dalam fisika non-kuantum, cahaya hanyalah gelombang elektromagnetik. Medan elektromagnetik dijelaskan oleh persamaan Maxwell, yang memprediksi bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik yang merambat melalui vakum tergantung pada permitivitas dielektrik dan permeabilitas magnetik oleh persamaan sehingga Anda tidak dapat memiliki kecepatan cahaya yang tak terbatas kecuali permitivitas listrik atau permeabilitas magnetik nol, yang pada gilirannya akan menyebabkan segala macam hal aneh menjadi tarikan elektromagnetik (dan dengan demikian, menjadi masalah keberadaan di luar partikel unsur). $c$ $ε_0$ $μ_0$ $c = {1\over\sqrt{ε_{0}μ_{0}}}$

— Envite
sumber

Ok, tapi mengapa 300.000 km / detik? Saya tahu km dan detik adalah penemuan manusia - tetapi apa pun satuan ukuran Anda - mengapa kecepatan itu? apa yang istimewa dari nomor itu? dan bagaimana dengan bagian lain dari pertanyaan saya: jika foton mengalami semuanya sekaligus - bagaimana mungkin ia meninggalkan matahari dan mengenai bumi dalam t = 0 tetapi bagi kami t = 8min20sec?

— sci-guy

Kecepatan itu (297000Km / s) berasal dari rumus yang saya posting di atas: 1 di atas akar kuadrat ε0μ0. Tentang foton mengalami semuanya sekaligus, itu karena pelebaran waktu relativistik. Untuk foton, waktu melebar tanpa batas sehingga satu instan memanjang sangat lama.

— Envite

oh ya .. itu barangnya. kepuasan intelektual. Terima kasih! Saya suka jawaban itu banyak.

— sci-guy

Jawaban ini hanyalah versi canggih dari "itu karena itu"

— adrianmcmenamin

Saya punya pertanyaan yang sama. Mengapa tidak terbatas? Saya sedang mempelajari transformasi kinematika relativistik dan menyadari partikel cahaya tidak akan merasakan perjalanan jika mereka hidup. Semuanya akan terjadi dalam contoh untuk mereka. Nilai 299792458 berasal dari permitivitas dan permeabilitas tidak apa-apa. Itu sebabnya kecepatannya terbatas. Tetapi mengapa terbatas, untuk mengetahui bahwa saya pikir dibutuhkan lebih banyak kemajuan.

— Javi

Mengapa kecepatan cahaya 299.792.458 m / s, dan tidak (misalnya) 3,1 atau 4,3 x 10 ^ 44 m / s?

Jawabannya adalah bahwa semua angka-angka itu adalah konsekuensi dari pilihan yang sewenang - wenang dari satuan ukuran. Bahkan tidak ada yang istimewa dari angka 299.792.458 , sedemikian banyak sehingga orang dapat menulis dengan benar bahwa kecepatan cahaya adalah:

1079252848.8 [km / j]
0,3 [pc / tahun]
1 [tahun cahaya]

Begitu banyak, sehingga dalam fisika partikel adalah umum untuk menggunakan kecepatan cahaya sebagai satuan ukuran kecepatan, sehingga secara efektif sama dengan kesatuan. Anda akan menulis bahwa kecepatan cahaya adalah 1 [c], dan bahwa kecepatan partikel itu adalah 0,99998 [c], sementara saya biasanya bekerja pada kecepatan 1. x 10 ^ {- 8} [c].

— astabada
sumber

Dalam apa yang disebut "unit alami", kecepatan cahaya adalah 1 (tanpa dimensi)

— Envite

astabada, saya pikir Anda melewatkan tingkat pertanyaan yang saya tanyakan. Saya bertanya unit ukuran apa pun yang Anda gunakan mengapa kecepatan itu. Sebagai contoh jika meter dan detik tetap sama mengapa 3E8 m / s dan bukan 6E8m / s, Envite menjawab pertanyaan dengan baik. Meskipun, tentu saja Anda dapat terus bertanya mengapa permeabilitas listrik dan magnetik seperti itu ... dan bahkan pertanyaan yang lebih dalam: mengapa ada nilainya konstan?!?! Apakah ada optimasi 'alami' di alam semesta? atau apakah nilai-nilai ini terkait dengan sedikitnya jumlah energi yang digunakan?

— sci-guy

@Envite Saya ingin menjadi jelas, itu sebabnya saya menentukan 1 [c] . Saya setuju bahwa jika c = 1 ungkapannya berlebihan, seperti menulis "8 x 1" daripada hanya "8" ...

— astabada

@AndrewH ya, ada alasan yang semua konstanta universal ini memiliki nilai yang mereka miliki. Ini disebut Prinsip Antropik: Jika mereka memiliki nilai lain, kita tidak akan berada di sini untuk mengamati mereka.

— Envite

@astabada Sepertinya Anda memiliki pertanyaan yang valid. Silakan tanyakan sebagai Pertanyaan di situs. Tidak ada gunanya membahasnya melalui komentar.

— Envite