Автор Тема: Спросите Итана: почему скорость света такая, какая есть?  (Прочитано 206 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Онлайн Arkadiy

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 8 289
  • Репутация: +33/-8
    • Просмотр профиля
Ничто во Вселенной не способно двигаться быстрее света в вакууме. 299 792 458 метров в секунду. Если это массивная частица, она может лишь приблизиться к этой скорости, но не достичь её; если это безмассовая частица, она всегда должна двигаться именно с этой скоростью, если дело происходит в пустом пространстве. Но откуда нам это известно и что тому причиной? На этой неделе наш читатель задаёт нам три связанных со скоростью света вопроса: Почему скорость света конечна? Почему она именно такая, какая есть? Почему не быстрее и не медленнее?

Вплоть до XIX века у нас даже не было подтверждений этим данным.

Иллюстрация света, проходящего через призму и разделяющегося на чёткие цвета.

Если свет проходит через воду, призму или любую другую среду, он разделяется на разные цвета. Красный цвет преломляется не под тем углом, под которым это делает синий, из-за чего и возникает что-то типа радуги. Это можно наблюдать и вне видимого спектра; инфракрасный и ультрафиолетовый свет ведут себя так же. Это было бы возможно, только если скорость света в среде отличается для света разных длин волн/энергий. Но в вакууме, вне всякой среды, всякий свет перемещается с одной и той же конечной скоростью.

Разделение света на цвета происходит из-за разных скоростей движения света, зависящих от длины волны, через среду

До этого додумались только в середине XIX века, когда физик Джеймс Клерк Максвелл показал, что на самом деле представляет собой свет: электромагнитную волну. Максвелл впервые поставил независимые явления электростатики (статичные заряды), электродинамики (движущиеся заряды и токи), магнитостатики (постоянные магнитные поля) и магнитодинамики (наведённые токи и переменные магнитные поля) на единую, объединённую платформу. Управляющие ею уравнения – уравнения Максвелла – позволяют вычислять ответ на простой вроде бы вопрос: какие типы электрических и магнитных полей могут существовать в пустом пространстве вне электрических или магнитных источников? Без зарядов и без токов можно было бы решить, что никакие – но уравнения Максвелла удивительным образом доказывают обратное.

Табличка с уравнениями Максвелла с обратной стороны его памятника

Ничто – одно из возможных решений; но возможно и другое – колеблющиеся в одной фазе взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля. У них есть определённые амплитуды. Их энергия определяется частотой колебаний полей. Они передвигаются с определённой скоростью, определяемой двумя константами: ε0 и µ0. Эти константы определяют величину электрического и магнитного взаимодействий в нашей Вселенной. Получаемое уравнение описывает волну. И, как у всякой волны, у неё есть скорость, 1/√ε0 µ0, которая оказывается равной c, скорости света в вакууме.

Колеблющиеся в одной фазе взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля, распространяющиеся со скоростью света, определяют электромагнитное излучение

С теоретической точки зрения, свет – безмассовое электромагнитное излучение. По законам электромагнетизма он обязан двигаться со скоростью 1/√ε0 µ0, равной c – вне зависимости от остальных его свойств (энергии, импульса, длины волны). ε0 можно измерить, сделав и измерив конденсатор; µ0 точно определяется из ампера, единицы электрического тока, что и даёт нам c. Та же фундаментальная константа, впервые выведенная Максвеллом в 1865 году, с тех пор появлялась во многих других местах:
•Это скорость любой безмассовой частицы или волны, включая гравитационные.
•Это фундаментальная константа, соотносящая ваше движение в пространстве с вашим движением во времени в теории относительности.
•И это фундаментальная константа, связывающая энергию с массой покоя, E = mc2

Наблюдения Рёмера снабдили нас первыми измерениями скорости света, полученными при помощи геометрии и измерения времени, необходимого на то, чтобы свет прошёл расстояние, равное диаметру орбиты Земли.

Первые измерения этой величины были сделаны во время астрономических наблюдений. Когда луны Юпитера входят и выходят в положение затмения, они кажутся видимыми или невидимыми с Земли в определённой последовательности, зависящей от скорости света. Это привело к первому количественному измерению с в XVII веке, которое определили в 2,2 × 108 м/с. Отклонение звёздного света – из-за движения звезды и Земли, на которой установлен телескоп – тоже можно оценить численно. В 1729 году этот метод измерения с показал значение, отличающееся от современного всего на 1,4%. К 1970-м с определили равным 299 792 458 м/с с погрешностью всего в 0,0000002%, большая часть которой проистекала из невозможности точного определения метра или секунды. К 1983 году секунду и метр переопределили через с и универсальные свойства излучения атома. Теперь скорость света равна точно 299 792 458 м/с.

Атомный переход с орбитали 6S, δf1, определяет метр, секунду и скорость света

Так почему же скорость света не больше и не меньше? Объяснение такое же простое, как указанный на рис. Выше атом. Атомные переходы происходят так, как происходят, из-за фундаментальных квантовых свойств строительных блоков природы. Взаимодействия атомного ядра с электрическим и магнитными полями, создаваемыми электронами и другими частями атома приводят к тому, что разные энергетические уровни оказываются чрезвычайно близко друг к другу, но всё же немного отличаются: это называется сверхтонким расщеплением. В частности, частота перехода сверхтонкой структуры цезия-133 испускает свет совершенно определённой частоты. Время, за которое проходит 9 192 631 770 таких циклов, определяет секунду; расстояние, которое свет проходит за это время, равняется 299 792 458 метрам; скорость, с которой распространяется этот свет, определяет с.

Пурпурный фотон переносит в миллион раз больше энергии, чем жёлтый. Космический гамма-телескоп Ферми не показывает никаких задержек какого-либо из фотонов, пришедших к нам от гамма-всплеска, что подтверждает постоянство скорости света для всяких энергий

Чтобы поменять это определение, нужно, чтобы с этим атомным переходом или с идущим от него светом произошло что-то фундаментально отличное от его текущей природы. Этот пример также даёт нам ценный урок: если бы атомная физика и атомные переходы работали бы в прошлом или на дальних расстояниях по-другому, это было бы свидетельством изменения скорости света со временем. Пока что все проводимые нами измерения лишь накладывают дополнительные ограничения на постоянство скорости света, и эти ограничения весьма строги: изменение не превосходит 7% от текущего значения за последние 13,7 млрд лет. Если бы по какой-то из этих метрик скорость света оказалась не постоянной, или же она отличалась бы у разных типов света, это привело бы к крупнейшей научной революции со времён Эйнштейна. Вместо этого все свидетельства говорят в пользу Вселенной, в которой все законы физики всегда, везде, во всех направлениях, во все времена остаются одинаковыми, включая и физику самого света. В каком-то смысле это тоже достаточно революционные сведения.

*Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology]

Вне зависимости от цвета, длины волны или энергии, скорость, с которой свет перемещается в вакууме, остаётся постоянной. Она не зависит от местоположения или направлений в пространстве и времени
http://www.nanonewsnet.ru/news/2017/sprosite-itana-pochemu-skorost-sveta-takaya-kakaya-est

Онлайн Arkadiy

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 8 289
  • Репутация: +33/-8
    • Просмотр профиля
Может не совсем в тему, зато здесь мои правила размещения публикаций

Оффлайн Александр Ховалкин

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 337
  • Репутация: +17/-3
    • Просмотр профиля
Итан
Цитировать
Почему скорость света конечна? Почему она именно такая, какая есть? Почему не быстрее и не медленнее?
Разве не понятно? Скорость звука, ограичена средой распространения звуковых волн.
Скорость распространения волн на поверхности воды, ограничена средой расппространения волн.
Скорость света ограничена СРЕДОЙ распространеия электромагнитных волн.
Движение электромагнитных волн в пространсиве вселенной ограничено ИНДУЦИРОВАНИЕМ заряженных частиц ЭФИРА.
Пространство заполнено заряженными частицами эфира, из которых через электрическое индуцирование выстраиваются электрические, магнитные (электромагнитные), гравитационные поля.
Электромагнитные волны (фотоны света и радиоволны)распространяются через ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ИНдУЦИРОВАНИЕ заряженных частиц эфира.
Принципиальная отличие фотона света от других волн в его ПОДОБИИ элементарной частице в процессе движения.
Фотон света имеет структуру, неделим. Фотон света при движении постоянно выстраивает собственеую структуру из заряженных частц эфира, поэтому не имеет массы покоя.
Цитировать
Максвелл впервые поставил независимые явления электростатики (статичные заряды), электродинамики (движущиеся заряды и токи), магнитостатики (постоянные магнитные поля) и магнитодинамики (наведённые токи и переменные магнитные поля) на единую, объединённую платформу.
Управляющие ею уравнения – уравнения Максвелла – позволяют вычислять ответ на простой вроде бы вопрос: какие типы электрических и магнитных полей могут существовать в пустом пространстве вне электрических или магнитных источников? Без зарядов и без токов можно было бы решить, что никакие – но уравнения Максвелла удивительным образом доказывают обратное.
Вот и Максвел доказал уравнениями существование ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ЭФИРА.
В фотоне света проявляется ТОРЖЕСТВО ФИЗИКИ Максвелла.
Цитировать
колеблющиеся в одной фазе взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля. У них есть определённые амплитуды.
По Максвеллу электрические и магнитные поля порождают друг друга, что и происходит в фотоне света.
Примечание. Не путать фотон света с жёсткими фотонами, реальными элементарными рентгеновскими и гамма-частицами, имеющие массу покоя.
 
 

Онлайн Arkadiy

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 8 289
  • Репутация: +33/-8
    • Просмотр профиля
До сих пор НИКАКИХ заряженных частиц эфира НИКЕМ обнаружено не было, Максвеллы тоже иногда ошибаются. Пора вам перестать повторять ЧУЖИЕ ошибки, от этого они не станут реальнее.

Оффлайн Александр Ховалкин

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 337
  • Репутация: +17/-3
    • Просмотр профиля
До сих пор НИКАКИХ заряженных частиц эфира НИКЕМ обнаружено не было, Максвеллы тоже иногда ошибаются. Пора вам перестать повторять ЧУЖИЕ ошибки, от этого они не станут реальнее.
Не надо быть идиотом, дурака можно научить, идиота ....
У Вас электростатические поля рождают "твёрдость" алмаза, голова есть или только для ношения шляпы?
Графит ядерных сил не боиться, а у вас электростатика.
Самые слабые - это электростатческие силы. Воду можно разложить при 3000градусах и при электролизе, какие нахрен электостатические силы?
Если и дальше будешь ссылаться на "пластинку", то нахрен с тобой общаться, как монумент-памятник прошлому.

Онлайн Arkadiy

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 8 289
  • Репутация: +33/-8
    • Просмотр профиля
Не надо быть идиотом, дурака можно научить, идиота ....
У Вас электростатические поля рождают "твёрдость" алмаза, голова есть или только для ношения шляпы?
Графит ядерных сил не боиться, а у вас электростатика.
Самые слабые - это электростатческие силы. Воду можно разложить при 3000градусах и при электролизе, какие нахрен электостатические силы?
Если и дальше будешь ссылаться на "пластинку", то нахрен с тобой общаться, как монумент-памятник прошлому.
Я вам могу посоветовать тоже самое:
"Не надо быть идиотом, дурака можно научить, идиота .... нахрен с тобой общаться!" Вы несете полный бред, вообще НИЧЕГО не погнимаЯ! Идиотия у вас зашкаливает!
Ваше "новое" -чушь и бред. От того, что прошло 100-200 -1000 лет вода не стала кипеть при другой температуре: она кипела при 100 градусах и у шумеров, и в Древнем Риме, и во Время Октябрьской революции! Вы же хотите, чтобы и ПРИРОДА менялась вслед за вашими мыслями! Не будет такого, никогда не будет! Учите МАТЧАСТЬ, а не придумывайте вздорные "теории" на пустом месте, главное, поновее.
 Вы же НИ ОДИН Справочник по химии не открыли, бумажный!  :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye: :bye:
Я не заставляю ВАС писать в мою тему вы влезли и хотите общаться, ВЫ , а не я

Онлайн Николай Григорьевич Зуб

  • Administrator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 10 054
  • Репутация: +24/-0
  • Пол: Мужской
    • Просмотр профиля
Хорошие заданы вопросы.
Ответы на них у вас есть?

Онлайн Николай Григорьевич Зуб

  • Administrator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 10 054
  • Репутация: +24/-0
  • Пол: Мужской
    • Просмотр профиля
Разделение света на цвета происходит из-за разных скоростей движения света, зависящих от длины волны, через среду

Так это можно измерить.

Онлайн Arkadiy

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 8 289
  • Репутация: +33/-8
    • Просмотр профиля
Так это можно измерить.
Можно, измеряете коэффициент преломления на конкретной длине волны, делите на него скорость света в вакууме и получаете скорость света с этой длиной волны в данной среде.
Есть прибор, называется рефрактометр, но у него источник света белый, несли и его заменить на призму с лампой от спектрофотометра, то можно будет измерять коэффициент преломления для конкретных длин волн в разных средах. Рефрактометром обычно измеряют коэффициент преломления жидкостей - одну их главных аналитических характеристик жидкостей. Но прибор можно доработать

Ответы на вопросы есть и лежат они в области термодинамики, к тому же вода  это одно из самых прочных соединений, но отвечать на вопросы заданные в хамской форме не имею никакого желания.
"Гениев" вроде Хабалкина, как мух на навозе.

Онлайн Николай Григорьевич Зуб

  • Administrator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 10 054
  • Репутация: +24/-0
  • Пол: Мужской
    • Просмотр профиля
Можно, измеряете коэффициент преломления на конкретной длине волны, делите на него скорость света в вакууме и получаете скорость света с этой длиной волны в данной среде.
Это называется не измерить, а вычислить.

Цитировать
"Гениев" вроде Хабалкина, как мух на навозе.
Фамилию искажать нехорошо. Это наследство предков.
Так вы неоднократно радовались его нападкам на меня.

Оффлайн Александр Ховалкин

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 337
  • Репутация: +17/-3
    • Просмотр профиля
Итан. Разве не понятно? Скорость звука, ограничена средой распространения звуковых волн.
Скорость распространения волн на поверхности воды, ограничена средой расппространения волн.
Скорость света ограничена СРЕДОЙ распространеия электромагнитных волн.
Движение электромагнитных волн в пространсиве вселенной ограничено ИНДУЦИРОВАНИЕМ заряженных частиц ЭФИРА.
Пространство заполнено заряженными частицами эфира, из которых через электрическое индуцирование выстраиваются электрические, магнитные (электромагнитные), гравитационные поля.
Электромагнитные волны (фотоны света и радиоволны)распространяются через ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ИНдУЦИРОВАНИЕ заряженных частиц эфира.
Принципиальная отличие фотона света от других волн в его ПОДОБИИ элементарной частице в процессе движения.
Фотон света имеет структуру, неделим. Фотон света при движении постоянно выстраивает собственеую структуру из заряженных частц эфира, поэтому не имеет массы покоя.Вот и Максвел доказал уравнениями существование ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ЭФИРА.
В фотоне света проявляется ТОРЖЕСТВО ФИЗИКИ Максвелла.По Максвеллу электрические и магнитные поля порождают друг друга, что и происходит в фотоне света.
Примечание. Не путать фотон света с жёсткими фотонами, реальными элементарными рентгеновскими и гамма-частицами, имеющие массу покоя.
Изучить.

Онлайн Николай Григорьевич Зуб

  • Administrator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 10 054
  • Репутация: +24/-0
  • Пол: Мужской
    • Просмотр профиля
Изучить.
Точно. Умный цитирует только умного.
Но у нас правила цитаты резать максимально.

Онлайн Arkadiy

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 8 289
  • Репутация: +33/-8
    • Просмотр профиля
Это называется не измерить, а вычислить.
Для измерения скорости нужна протяжённая среда, а с этим дело плохо, а измерить коэффициент преломления можно достаточно просто, даже в тонкой пленке. то, что коэффициент преломления напрямую связан со скоростью света в среде пока никто не опроверг.