Warum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 299.792.458 Meter/Sek.?

Ok, ich studiere Physik (4. Jahr) und habe diese grundlegende (irgendwie) Frage nie verstanden. Vielleicht habe ich es nicht genug erforscht.

Warum dauert es zum Beispiel 8 Minuten und 20 Sekunden, bis das Licht der Sonne zu uns gelangt? Ich kenne die Antwort auf diese Frage auf einer „Oberflächen“-Skala. Die Sonne ist 1 AE entfernt, c = 3E8 m / s und d = v / t, um ungefähr 8 min 20 s zu erhalten.

Meine Frage ist auf einer tieferen Ebene.

Sagen Sie, Sie könnten "ein Photon reiten", ich weiß, dass das unmöglich ist, aber sagen Sie einfach, Sie könnten. Oder besser gefragt: Was erlebt ein Photon? Das Photon würde nach meinem Verständnis die Sonne verlassen und (wenn es auf der richtigen Flugbahn ist) sofort auf die Erde treffen. Ein Photon, das Alpha Centauri verlässt, würde das Universum auf einmal sehen, in einer unendlich kleinen Zeiteinheit (wenn es in den Weltraum gelenkt wird).

Wenn ein Photon alles auf einmal sieht, warum nehmen wir dann wahr, dass es eine Geschwindigkeit hat? Ich bin mir sicher, dass dies etwas mit Bezugsrahmen zu tun hat, speziell relativ, Lorentz-Transformationen? aber scheint nur seltsam. Warum ist die Lichtgeschwindigkeit für uns endlich ... wenn sie unendlich wäre, wäre dies problematisch?

Seit 1983 ist der Meter definiert als die Entfernung, die Licht im Vakuum in 1/299.792.458 Sekunden zurücklegt, sodass diese Zahl per Definition exakt ist. Das beantwortet natürlich nicht deine Frage, aber es ist interessant. en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light
Wenn Sie Feynmanns QED nicht gelesen haben, würde ich es wirklich empfehlen, um mehr Perspektiven zu erhalten.
Bessere Antworten auf Physics SE. zB physical.stackexchange.com/questions/150150/… ,Physics.stackexchange.com/questions/80365/… , Physics.stackexchange.com / questions /143385/…
Es wird die Theorie aufgestellt, dass andere Multiversen andere Konstanten haben könnten als die, die wir in diesem Universum haben. Zum Beispiel könnte die Gravitationskonstante anders sein, die Lichtgeschwindigkeit könnte anders sein usw. Diese Universen würden völlig anders aussehen als unser Universum.
Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 299792458 Meter pro Sekunde, weil das Universum so funktioniert, wie es funktioniert, und außerdem: Die Lichtgeschwindigkeit wurde lange nach dem Meter definiert. Daher entschied SI, um das ursprüngliche Metermaß beizubehalten, dass die Lichtgeschwindigkeit 299792458 m/s betragen sollte, um das alte Metermaß beizubehalten, das früher als gleich einem Zehnmillionstel der Entfernung vom Äquator definiert wurde der Pol gemessen auf einem Meridian, der durch Paris Frankreich ging
Der tatsächliche Wert einer physikalischen Konstante mit Dimensionen ist lediglich ein Produkt unseres Einheitensystems. Dass es eine endliche Lichtgeschwindigkeit gibt, ergibt sich aus einigen einfachen Symmetrieüberlegungen – zB die Möglichkeit, dass die Gesetze der Physik durch Verschiebungen in Raum und Zeit unverändert bleiben.
Wenn Sie ausführliche Erklärungen benötigen, sehen Sie sich die Videos von Michael Stevens über Lichtgeschwindigkeit an, z. B. Würden Scheinwerfer bei Lichtgeschwindigkeit funktionieren? . Beachten Sie, dass Sie am Ende mehr Fragen haben werden als vor dem Anschauen.

Antworten (2)

Die endliche Lichtgeschwindigkeit ist eine der Grundlagen unseres Universums.

Wenn es unendlich wäre, hätte dies eine große Auswirkung auf die Kausalität.

Außerdem ist Licht in der Nicht-Quantenphysik nur eine elektromagnetische Welle. Das elektromagnetische Feld wird durch die Maxwell-Gleichungen beschrieben, die die Geschwindigkeit vorhersagen c elektromagnetischer Wellen, die sich durch das Vakuum ausbreiten, hängt von der dielektrischen Permittivität ab ε 0 und die magnetische Permeabilität μ 0 durch die Gleichung c = 1 ε 0 μ 0 Sie können also keine unendliche Lichtgeschwindigkeit haben, es sei denn, die elektrische Dielektrizitätskonstante oder die magnetische Permeabilität wären Null, was wiederum alle möglichen seltsamen Dinge zur elektromagnetischen Anziehung (und damit zur Existenz von Materie jenseits von Elementarteilchen) verursachen würde.

Ok, aber warum 300.000 km/s? Ich weiß, km und s sind menschliche Erfindungen - aber was auch immer Ihre Maßeinheiten sind - warum diese Geschwindigkeit? Was ist an dieser Nummer so besonders? und was ist mit dem anderen teil meiner frage: wenn ein photon alles auf einmal erlebt - wie kann es sein, dass es die sonne verlässt und in t=0 auf die erde trifft, aber für uns t=8min20sec ?
Diese Geschwindigkeit (297000 km/s) ergibt sich aus der Formel, die ich oben gepostet habe: 1 über der Quadratwurzel von ε0μ0. Dass das Photon alles auf einmal erfährt, liegt an der relativistischen Zeitdilatation. Für ein Photon ist die Zeit unendlich ausgedehnt, sodass sich ein Augenblick unendlich lang erstreckt.
oh ya.. das ist das Zeug. intellektuelle Befriedigung. Danke! Ich mag diese Antwort sehr.
Diese Antwort ist nur eine raffinierte Version von "es ist, weil es ist"
Ich habe die gleiche Frage. Warum ein endliches Nein. Ich studierte die Transformation der relativistischen Kinematik und erkannte, dass Lichtteilchen die Reise nicht spüren würden, wenn sie leben würden. Für sie würde alles in einem Augenblick passieren. der Wert 299792458 kommt von der Permittivität und Permeabilität, das ist okay. Das liegt daran, dass die Geschwindigkeit endlich ist. Aber warum endlich, zu wissen, dass meiner Meinung nach mehr Fortschritt erforderlich ist.

Warum ist die Lichtgeschwindigkeit 299.792.458 m/s und nicht (zum Beispiel) 3,1 oder 4,3 x 10^44 m/s?

Die Antwort ist, dass all diese Zahlen Folgen einer willkürlichen Wahl der Maßeinheiten sind. Tatsächlich ist an der Zahl 299.792.458 nichts Besonderes , so sehr, dass man richtig schreiben kann, dass die Lichtgeschwindigkeit ist:

  • 1079252848,8 [km/h]
  • 0,3 [Stk./Jahr]
  • 1 [Lichtjahr/Jahr]

So sehr, dass es in der Teilchenphysik üblich ist, die Lichtgeschwindigkeit als Maßeinheit für die Geschwindigkeit zu verwenden, so dass sie effektiv gleich Eins ist. Sie würden schreiben, dass die Lichtgeschwindigkeit 1 [c] ist und dass die Geschwindigkeit dieses Teilchens 0,99998 [c] war, während ich normalerweise mit einer Geschwindigkeit von 1, x 10^{-8} [c] arbeite.

In sogenannten "natürlichen Einheiten" ist die Lichtgeschwindigkeit 1 (dimensionslos)
Astabada, ich glaube, Sie haben die Ebene der Frage, die ich gestellt habe, verfehlt. Ich habe gefragt, welche Maßeinheit Sie verwenden, warum es diese Geschwindigkeit ist. Wenn zum Beispiel Meter und Sekunde gleich geblieben sind, warum sind es 3E8 m/s und nicht 6E8m/s, hat Envite die Frage gut beantwortet. Obwohl Sie natürlich weiter fragen können, warum elektrische und magnetische Permeabilität so sind, wie sie sind ... und eine noch tiefere Frage: Warum ist irgendein konstanter Wert?!?! Gibt es eine „natürliche“ Optimierung im Universum? oder beziehen sich diese Werte auf den geringsten Energieverbrauch?
@Envite Ich wollte klar sein, deshalb habe ich 1 [c] angegeben . Ich stimme zu, dass der Ausdruck redundant ist, wenn c = 1 ist, ähnlich wie das Schreiben von "8 x 1" und nicht nur "8" ...
@AndrewH ja, es gibt einen Grund, warum all diese universellen Konstanten den Wert haben, den sie haben. Es wird das Anthropische Prinzip genannt: Wenn sie irgendeinen anderen Wert hätten, werden wir nicht hier sein, um sie zu beobachten.
@AndrewH Ich hatte bereits gesehen, dass Sie die Antwort von Envite akzeptiert hatten. Ich betone jedoch, dass – wie Sie zugegeben haben – die Antwort von Envite keine vollständige Antwort ist, da sie die Frage auf die Durchlässigkeit verschiebt. Sie könnten zum Beispiel antworten, warum das Verhältnis zwischen zwei Geschwindigkeiten (zB Licht zu Ton) so und so ist, aber nicht um einen einzelnen Wert, ohne jeden Vergleich.
@Envite Ich bin mir nicht sicher, ob das Leben auf der Erde unmöglich gewesen wäre, wenn die Lichtgeschwindigkeit 299.792.450 m / s gewesen wäre.
@astabada Es scheint, dass Sie eine gültige Frage haben. Bitte stellen Sie es als Frage auf der Website. Es ist sinnlos, über Kommentare darüber zu diskutieren.
Der numerische Wert irgendeiner physikalischen Konstante mit Dimensionen ist nicht interessant. Wichtig sind nur dimensionslose Verhältnisse wie die Feinstrukturkonstante. Wir wissen nicht, warum es 1/137 ist.
Warum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 299.792.458 Meter/Sek.?
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