چرا سرعت نور راه آن است ؟

Paul M. ساتر است یک اخترفیزیکدان در SUNY استونی بروک و Flatiron موسسه میزبان بخواهید یک فضانورد و فضای رادیوو نویسنده کتاب "چگونه به مرگ در فضا." او به کمک این مقاله به Space.com's کارشناس صدای: Op-Ed & بینش.

همه ما می دانیم و عشق سرعت نور — 299,792,458 متر در ثانیه — اما چرا آن را به ارزش است که آن را ندارد ؟ چرا آن برخی دیگر از شماره? و چرا ما این قدر در مورد برخی از تصادفی سرعت امواج الکترومغناطیسی? چرا آن را تبدیل به یک بنای فیزیک ؟

خوب این دلیل است که سرعت نور است فقط ساده عجیب و غریب.

مرتبط: ثابت سرعت نور: انیشتین نسبیت خاص زنده می ماند با یک انرژی بالا تست

قرار دادن نور به آزمون

اولین کسی که متوجه نور در واقع یک سرعت تمام شد یک ستاره شناس به نام اوله رومر. در اواخر 1600s او با وسواس برخی از حرکات عجیب و غریب از ماه Io در اطراف مشتری. هر یک بار در در حالی که این سیاره خواهد بلوک به نظر ما از آن کمی moon باعث گرفتگی اما زمان بین گرفتها به نظر می رسید به تغییر در طول دوره از سال است. یا چیزی بد بو اتفاق با مدار Io — که به نظر می رسید مشکوک و یا چیز دیگری در جریان بود.

پس از چند سال از مشاهدات Romer اتصال ساخته شده. زمانی که ما می بینیم Io دریافت تحت الشعاع ما در یک موقعیت خاص را در مدار اطراف خورشید است. اما دفعه بعد ما دیدن یکی دیگر از گرفتگی چند روز بعد ما در یک کمی متفاوت موقعیت شاید نزدیک تر یا دورتر از سیاره مشتری از زمان گذشته است. اگر ما دورتر از آخرین باری که ما شاهد یک گرفتگی و سپس این بدان معناست که ما باید صبر کنید کمی وقت اضافی برای دیدن یک بعدی به دلیل آن طول می کشد که بسیار طولانی برای نور به ما برسد و معکوس درست است اگر ما اتفاق می افتد به یک کمی نزدیک تر به مشتری است.

تنها راه برای توضیح این تغییرات در زمان گرفتها از Io است که اگر نور دارای سرعت محدود.

ساخت آن را به معنی چیزی است که

ادامه داد: اندازه گیری طول دوره بعد از چند قرن مستحکم به اندازه گیری سرعت نور اما آن را تا اواسط 1800s زمانی که همه چیز واقعا شروع به گرد هم می آیند. که زمانی که فیزیکدان جیمز کلرک ماکسول به طور تصادفی اختراع نور است.

ماکسول تا به حال شده است بازی در اطراف با آن ضعیف درک پدیده الکتریسیته و مغناطیس زمانی که او کشف یک تصویر واحد و یکپارچه است که می تواند توضیح دهد که همه متفاوت مشاهدات. تخمگذار زمینه را برای آنچه که ما در حال حاضر درک کنند به نیروی الکترومغناطیسیدر آن معادلات او کشف کرد که تغییر میدان الکتریکی می تواند ایجاد میدان مغناطیسی و بالعکس. این اجازه می دهد تا امواج از برق برای ایجاد امواج مغناطیس که در به در به امواج برق و عقب و جلو و عقب و جلو دخالت بیش از هر یک از دیگر قادر به سفر از طریق فضا است.

و هنگامی که او رفت و برای محاسبه سرعت از این به اصطلاح الکترومغناطیسی امواج ماکسول کردم به همان تعداد که دانشمندان تا به حال شده است برای اندازه گیری سرعت نور برای قرن ها. بنابر این نور ساخته شده است و امواج الکترومغناطیسی و این سفر که در آن سرعت به دلیل این است که دقیقا چگونه به سرعت امواج الکتریسیته و مغناطیس سفر از طریق فضا.

و این بود که همه به خوبی و خوب است تا زمانی که انیشتین آمد و در طول چند دهه بعد و متوجه شدم که سرعت نور هیچ ربطی به نور در همه. با نظریه نسبیت خاصانیشتین متوجه شدم درست ارتباط بین زمان و فضا یک واحد پارچه شناخته شده به عنوان فضا-زمان است. اما همانطور که همه ما می دانیم که فضای بسیار متفاوت از زمان. یک متر یا یک پا بسیار متفاوت از یک دوم یا یک سال. آنها به نظر می رسد دو چیز کاملا متفاوت.

پس چگونه می تواند از آنها احتمالا در همان جای پای?

وجود دارد نیاز به نوعی از چسب برخی از اتصال است که به ما اجازه ترجمه بین حرکت در فضا و حرکت در زمان. به عبارت دیگر ما نیاز به دانستن چه مقدار یک متر فضا برای مثال ارزش است در زمان. چه نرخ ارز ؟ اینشتین متوجه شد که وجود یک ثابت سرعت معینی است که می تواند به ما بگویید که چقدر فضا معادل چقدر زمان و بالعکس.

انیشتین نظریه ها نمی گویند که چه تعداد بود اما پس از آن او اعمال نسبیت خاص به معادلات ماکسول و متوجه شد که این نرخ تبدیل است که دقیقا سرعت نور است.

البته این نرخ تبدیل این ثابت های اساسی است که یکپارچه فضا و زمان نمی دانم چه یک موج الکترومغناطیس است و آن را نمی کند حتی واقعا مراقبت. آن را فقط به برخی از شماره اما معلوم است که ماکسول در حال حاضر محاسبه این عدد را کشف و آن را حتی بدون دانستن آن. چرا که تمام ذرات بدون جرم هستند قادر به سفر در این سرعت و از آنجا نور است بدون جرم می تواند سفر در آن سرعت. و به این ترتیب سرعت نور تبدیل به یک بنای مهم از فیزیک مدرن.

اما هنوز هم به همین دلیل است که شماره که با ارزش و برخی دیگر عدد تصادفی? چرا طبیعت انتخاب کنید که یکی است و هیچ دیگر ؟ چه خبر است ؟

مرتبط با: نبوغ آلبرت انیشتین: زندگی خود نظریه ها و تاثیر بر علم

ساخت آن را بی معنی

خوب این شماره واقعا مهم نیست. این واحد پس از همه: متر در هر ثانیه. و در فیزیک هر تعداد که دارای واحد های متصل به آن می توانید هر گونه ارزش آن را می خواهد چرا که این بدان معنی است که شما باید به تعریف واحد هستند. برای مثال به منظور بیان سرعت نور در متر در ثانیه اول شما نیاز به تصمیم می گیرید چه heck از یک متر است و چه heck دوم است. و بنابراین تعریف از سرعت نور است با این تعاریف از طول و زمان.

در فیزیک ما بیشتر در رابطه با ثابت است که هیچ واحد یا ابعاد — به عبارت دیگر ثابت است که به نظر می رسد ما در تئوری های فیزیکی که فقط ساده اعداد. این به نظر می رسد بسیار اساسی تر چرا که آنها نمی بستگی دارد هر گونه دیگر تعریف. یکی دیگر از راه گفت این است که اگر ما به دیدار با برخی از تمدن بیگانهما را به هیچ وجه درک خود را اندازه گیری سرعت نور اما وقتی که می آید به بعد ثابت همه ما می تواند به توافق برسند. آنها فقط اعداد.

یکی از این شماره شناخته شده است به عنوان خوب ساختار ثابت است که ترکیبی از سرعت نور پلانک ثابتو چیزی شناخته شده به عنوان گذردهی فضای رایگان. ارزش آن در حدود 0.007. 0.007 چه ؟ فقط 0.007. دوست من گفت: آن را فقط یک عدد است.

بنابراین از یک سو سرعت نور می تواند هر آنچه می خواهد آن را به دلیل آن است که واحد است و ما نیاز به تعریف واحد است. اما از سوی دیگر سرعت نور نمی تواند هر چیزی غیر از دقیقا آنچه در آن است, چرا که اگر شما به تغییر سرعت نور شما را تغییر ریز ساختار ثابت است. اما جهان ما را انتخاب کرده خوب ساختار ثابت به حدود 0.007 و هیچ چیز دیگری. است که به سادگی در جهان ما زندگی می کنند و ما هیچ چاره ای در مورد آن در تمام. و پس از این است و ثابت جهانی سرعت نور به توان دقیقا آنچه در آن است.

پس چرا خوب ساختار ثابت دقیقا همان تعداد که در آن است و نه چیز دیگری ؟ سوال خوبی است. ما نمی دانیم.

کسب اطلاعات بیشتر با گوش دادن به قسمت "چرا سرعت نور راه آن است ؟" در درخواست یک فضانورد پادکست در دسترس در iTunes و در وب در http://www.askaspaceman.com. با تشکر از رابرت ثانیه, Michael E. @DesRon94 اوان W. هری A. @twdixon, Hein P., Colin E. و Lothian53 برای این پرسش است که منجر به این قطعه! پرسیدن سوال های خود را در توییتر با استفاده از #AskASpaceman یا زیر پل @PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter.