Definiert die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung?

Es ist der zweite: der Grund, die Geschwindigkeit$299792458\ \mathrm{m/s} = c$Das Besondere ist, dass es die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung ist. Licht breitet sich immer mit der Geschwindigkeit aus$c$, was auch immer diese Grenze sein mag.

Der Grund, warum es überhaupt ein "universelles Tempolimit" gibt, hat mit der Struktur der Raumzeit zu tun. Selbst in einem Universum ohne Licht wäre diese Geschwindigkeitsbegrenzung immer noch vorhanden. Oder genauer gesagt: Wenn Sie die theoretische Beschreibung unseres Universums nehmen und Licht auf die einfachste Art und Weise entfernen würden, würde es keinen Einfluss haben$c$.

Es gibt viele andere Dinge, die von der Geschwindigkeit abhängen$c$. Ein besonders wichtiger ist, dass es die "Geschwindigkeit der Kausalität" ist: Ein Ereignis, das zu einer bestimmten Zeit und an einem bestimmten Ort stattfindet, kann ein anderes Ereignis nicht beeinflussen, es sei denn, es gibt eine Möglichkeit, vom ersten Ereignis zum zweiten zu gelangen, ohne diese Geschwindigkeit zu überschreiten. (Dies ist eine Art andere Art zu sagen, dass es mit der Struktur der Raumzeit zu tun hat.)

Auch wenn sich bei der Geschwindigkeit nichts ausbreitete$c$, es wäre immer noch ein universelles Tempolimit, und wir könnten es immer noch messen.

Tatsächlich ist es nicht unmöglich, dass Licht in Wirklichkeit eine (sehr kleine) Masse hat. Wenn ja, würde das nichts an der speziellen Relativitätstheorie ändern. Es würde das Unterrichten noch mehr zu einem Albtraum machen, als es ohnehin schon ist, weil wir uns mit einem Jahrhundert von Lehrbüchern und Popularisierungen auseinandersetzen müssten, die den Fehler gemacht haben, es zu nennen$c$"Lichtgeschwindigkeit", aber ansonsten würde es nichts ändern.

Lichtgeschwindigkeit ist vor allem die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Feldern durch den Raum. Während Licht beim Durchqueren von Materie abgebremst werden kann, breiten sich Felder (elektromagnetische Felder, Gravitation) immer bei c aus. Eine der Folgen ist das von DavidZ erwähnte „speed limit for causality“ und das speed limit für die Übermittlung von Informationen.

Der Zahlenwert von$c$hat keine grundsätzliche Bedeutung. Vielmehr ist es die Zahl, die wir aufgrund der experimentellen Tatsache erhalten (gemäß dem verwendeten Zahlen- und Einheitensystem). Wenn eine außerirdische Zivilisation mit einem anderen Wert endete$c$im Vergleich zu uns. Auch das ist kein Problem. Sie werden zu dem Schluss kommen, dass dies die Obergrenze der Geschwindigkeitsbegrenzung für jedes Objekt ist, vorausgesetzt, beide Zivilisationen unterliegen denselben physikalischen Gesetzen. In diesem Sinne ist die Lichtgeschwindigkeit universell.

Die Frage(n) ist/sind ziemlich unklar, also lasst mich damit beginnen, „Licht“ durch elektromagnetische (EM) Wellen zu ersetzen. Dann ist die „universelle Geschwindigkeitsbegrenzung“ die Geschwindigkeit, mit der sich EM-Wellen im „Raum“ ausbreiten. Der Grund, warum ich Raum (nicht Vakuum) verwende, ist, dass es die Eigenschaften des Raums sind ($u_o, \epsilon_o$), die die Ausbreitungsgeschwindigkeit der EM-Wellen bestimmen. Wenn diese Eigenschaften unterschiedlich wären, wäre der Wert der EM-Wellenausbreitung unterschiedlich (größer, kleiner), aber es wäre immer noch die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung . Wie Sie sehen können, ist die richtige Option Nr. 2, und da Licht zufällig eine EM-Welle ist, breitet es sich mit der universellen Geschwindigkeitsbegrenzung aus.

Artikel, die in Science and Nature veröffentlicht wurden, besagen, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht konstant ist:

http://science.sciencemag.org/content/347/6224/857 „Räumlich strukturierte Photonen, die sich im freien Raum langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen“ Science 20 Feb 2015: Vol. 347, Ausgabe 6224, S. 857-860

http://www.nature.com/nature/journal/v406/n6793/full/406277a0.html Nature 406, 277-279 (20. Juli 2000): "...ein Lichtimpuls, der sich durch die Atomdampfzelle ausbreitet, erscheint bei die Austrittsseite so viel früher, als wenn es sich in einem Vakuum über die gleiche Distanz ausgebreitet hätte, dass die Spitze des Impulses die Zelle zu verlassen scheint, bevor sie in sie eintritt.