題:
光線實際上比我們目前的測量速度快嗎?
user182521
2018-09-05 20:01:51 UTC
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眾所周知,理想真空中的光速大約是$ 3 \乘以10 ^ 8 \:\ rm m / s $。但是,眾所周知,外太空不是完美的真空,而是硬真空。那麼,由於硬真空會使光速變慢,理論上速度極限是否比我們根據經驗可以測量的速度更快?用光測量距離時會考慮到這一點嗎?

真空中的光速大約不是$ 3 \乘以10 ^ 8 \:\ rm m / s $;精確地是$ 3.00 \乘以10 ^ 8 \:\ rm m / s $(在給定的精度範圍內)。
@WillihamTotland僅因為您選擇顯示兩位小數。
我認為將$ 2.998 \ times 10 ^ 8 \ m / s $舍入(已舍入)$ 3 \ times 10 ^ 8 \ m / s $比將其聲明為$ 3.00 \ times 10 ^ 8 \ m / s $更好。
為什麼要打擾近似值?只需幾個字符即可寫入299792458 m / s的確切值。
從技術上講,不是@mick,.00更精確。$ 3x10 ^ 8 $甚至可能是$ 3.4 $。說這不是$ 3.00x10 ^ 8 $並不是說,這是正確的四捨五入並傳達了準確的信息。這就是最初的評論。
真空中的光速恰好是$ c = 1 $。
說c = 1很酷,但這只是循環推理。用於得出結論的單位已經使用c單位為SI的值來獲取其值。
@William 1米的定義也是如此
因此,我想根據給出的答案,問題的答案為“是”
“硬真空”是技術術語嗎?我只聽說過它在科幻環境中使用過,因為它為敘述或對話增添了某種粗糙而明顯的,儘管陳詞濫調的基調。“準備吸硬真空,傻瓜!”等等。
是的,@can-ned_food硬真空是一回事,但是它仍然與完全沒有顆粒的完美真空不同。
我想指出(作為一個對這個主題有健康興趣的絕對非專家),絕對速度是不存在的,它是相對的。我不知道單個光子的傳播速度是否會比_c_快,因為據我所知,我們唯一不知道的是,無論某物體移動的速度如何,相對於測量器而言,其速度都不會超過_c_。即使兩個以光速飛行的火箭彼此相向飛行,它們彼此通過時也會將對方的速度測量為恰好是光速。狹義相對論很奇怪。
因此,考慮到這一點,如果一顆行星以_c_ / 2飛行通過太陽系,那麼有人會以_c_ / 2發射火箭,那麼該火箭將相對於太陽係以大約_c_飛行。現在,如果那枚火箭有前照燈,光子將以什麼速度射出該光?火箭已經在_c_處飛行,所以從它向同一方向發射的任何東西自然會比_c_更快,對嗎?不會,相對於太陽系,即使我們從已經以光速行進的設備中以光速發射光子,也仍然只能是_c_。
理論上,沒有任何物理對象可以更快地經過tan _c_,因為它會違反因果關係原理。如果這樣的事情可能發生,那麼您可以看到自己的出生方式,呵呵。在空間中距離“ l”的某些兩個事件中,在時間“ t
@kevin火箭將不在c。實際上,它的速度要比c低得多,因為在c速度的10%以上時,您不應該使用Galilean相對論的標準相對運動方程,兩個c / 2朝著彼此飛行的物體會測量在小於c。太陽系和火箭都觀察光子在真空中以c而不是不同的速度運動的原因是由於時間膨脹和長度收縮。
@PM2Ring說,從來沒有物理學家... pi是3;g為10,足以滿足信封計算的任何要求。
@kevin威廉說了什麼。相對於太陽系,那枚火箭將以4c / 5的速度運動。
五 答案:
John Rennie
2018-09-05 20:55:58 UTC
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如果我們吸收空氣,那麼在一個大氣壓下的折射率約為1.003 $。因此,如果我們測量空氣中的光速,我們得到的速度大約是$ 1.0003 $的速度太慢,即分數誤差$ \ Delta c / c $為$ 3 \乘以10 ^ {-4} $。

與n的折射率之差$ n-1 $與壓力成正比。讓我們將壓力寫成一個大氣壓的分數,即壓力除以一個大氣壓,那麼我們在測量$ c $時的分數誤差將約為:

$$ \ frac {\ Delta c} {c} = 3 \ times 10 ^ {-4} \,P $$

在高真空實驗室中,我們可以毫不費力地將其達到10 ^ {-10} $托,這大約是10 ^ {-13} $大氣壓或10 nPa。因此,在真空中測量光速會給我們帶來誤差:

$$ \ frac {\ Delta c} {c} \約3 \次10 ^ {-17} $$

這已經小於測量中的實驗誤差。

因此,從技術上講我們從未在理想的真空度下測量過光速,這是正確的,但是我們可以產生的真空度足夠好,以至於其對測量的影響可以忽略不計。

由於$ \ Delta c / c $當然是無量綱的,可以將$ = 3 \乘以10 ^ {-4} P $更改為$ \ sim 3 \乘以10 ^ {-4} P $嗎?
而且,如果我們知道介質對測量的影響,那麼我們可以對此進行校正,是嗎?
@ZeroTheHero John明確要求在大氣壓下測量壓力,因此他不擅長技術性工作。但坦率地說,這實際上應該表示為$$ \ frac {\ Delta c} {c} = 3 \ times 10 ^ {-4} \ frac {P} {P_ \ mathrm {atm}}。$$
短語“速度是$ 3乘以10 ^ {-4} $的速度太慢”似乎暗示著無法測量的理想真空速度約為$ 3333。\ overline {3} $乘以空氣速度,實際因素是當然,上面的$ 1 + 3 \乘以10 ^ {-4} $。
@LeifWillerts是的,是的,我對措辭有點粗心。我將整理一下。
甚至不需要使用高真空系統。只需將光速作為壓力的函數作圖,然後外推到零!我們在新生物理實驗室中使用邁克爾遜干涉儀(靈敏的速度測量)進行了此操作,以獲取空氣的折射率。
除非我們認為是真空的東西實際上有一些東西,例如CMB或什至其他東西,如果去除了CMB,也許可以更快地傳輸光。
Brick
2018-09-05 21:48:48 UTC
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就不完美的真空的影響而言,約翰·雷尼(John Rennie)的回答是很好的,所以我在這裡不再贅述。

關於您的問題的最後一部分,即在測量距離時是否應考慮這一點,值得注意的是,標準定義為特定的光速,然後還使用第二種定義是將電錶作為測量的依據。因此,按照當前編寫的標準,定義上光速是精確的

您所寫的問題隱含地假設儀表和秒錶是通過定義給出的,光速是測量問題。

因此,從這個角度來看,您的問題確實應該寫成問不完全真空的影響是否會影響我們對電錶的定義。答案是,它確實可以做到,正如約翰·雷尼(John Rennie)所量化的那樣。它是否重要取決於所使用的方法以及該方法固有的其他實驗不確定性。

在過去,米的長度是由一根銥鉑合金棒確定的,該棒現在保存在玻璃下。
@can-ned_food和公斤仍在,體重逐漸變化。
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Acccumulation
2018-09-05 23:52:36 UTC
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物理學中有一個稱為$ c $的常數,它是空間與時間之間的“交換率”。從某種意義上說,一秒鐘的時間在某種意義上等於$ c $乘以一秒鐘(然後得出空間上的距離)。以$ c $的光行進。請注意,$ c $不是光速,而是光速是$ c $,這是一個微妙的區別($ c $就是它導致光以該速度行進,而不是光以該速度導致$ c $為該值)。通過觀察光的傳播速度來測量$ c $,但是還有其他幾種找到$ c $的方法。例如,$ c ^ 2 $等於真空介電常數和真空滲透率的乘積的倒數。因此,通過觀察光速來測量$ c $時,不完全真空的影響不僅可以忽略不計,而且還有許多其他可觀察到的依賴於它的觀測值。

我很喜歡這種觀點上的改變:)
Count Iblis
2018-09-06 01:19:12 UTC
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旨在測量某些物理量(例如光速)的實驗將考慮任何干擾效應。如果無論出於何種原因,實際上不可能在接近真空的條件下進行光速測量,我們仍然可以在不同的空氣密度下對其進行測量,並將結果外推至零空氣密度。通過將光速對空氣密度的已知理論依賴性進行擬合,可以精確地進行這種推斷,但是我們也可以以獨立於模型的方式進行,並且在對理想真空進行推斷時不使用任何理論輸入。

+1這應該是公認的答案。實際接受的答案也是正確的,歸結為“這是無法測量的差異”,但事實是,能夠進行此類測量的科學家肯定會想到外層空間中的任何殘留物質,並將其歸結為據我所知,這就是問題的解決方向。
qacwnfq q
2018-09-07 15:31:57 UTC
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根據定義,光速精確為299,792,458 m / s。 如果在測量過程中真空度不是理想的,那麼我們對儀表的定義就會改變。

更改儀表的定義仍會改變光速。這實際上並不能回答問題,因為它只是在改變表面效果……
水中的光速約為225,000,000 m / s(實驗結果)。我認為該聲明應該是合格的。


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