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光速: 1.真空中的光速 2. 超光速
1. 真空中的光速--------是一個重要的物理常數,符號為c(來自英語中的constant,意為常數;或者拉丁語中的celeritas,意為迅捷),c不僅僅是可見光的傳播速度,也是所有電磁波在真空中的傳播速度。
真空中的光速等於299,792,458米/秒(1,079,252,848.8千米/小時)。這個速度並不是一個測量值,而是一個定義。國際單位制的基本單位米於1983年10月21日起被定義為光在1/299,792,458秒內傳播的距離。使用英制單位,光速約為186,282.397英里/秒,或者670,616,629.384英里/小時,約為1英尺/奈秒。
在任何透明或者半透明的介質(比如玻璃和水)中,光速會降低;c比光速在某種介質中的光速就是這種介質的折射率。重力的改變能夠彎曲光所傳播的空間,使光像通過凸透鏡一樣發生彎曲,看上去繞過了質量較大的天體。光彎曲的現象叫做引力透鏡效應,根據變化了的光線在光譜外波段呈現的不規則程度,可以推算發光星系的年齡和距離。
根據愛因斯坦的相對論,沒有任何物體或信息運動的速度可以超過光速。
光速的測量方法: 最早光速的準確數值是通過觀測木星對其衛星的掩食測量的。還有轉動齒輪法、轉鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測量方法。
根據現代物理學,所有電磁波,包括可見光,在真空中的速度是常數,即是光速。強相互作用、電磁作用、弱相互作用傳播的速度都是光速,根據廣義相對論,萬有引力傳播的速度也是光速,且已於2003年得以證實。根據電磁學的定律,發放電磁波的物件的速度不會影響電磁波的速度。結合相對性原則,觀察者的參考坐標和發放光波的物件的速度不會影響被測量的光速,但會影響波長而產生紅移、藍移。這是狹義相對論的基礎。相對論探討的是光速而不是光,就算光被稍微減慢,也不會影響狹義相對論。
2. 超光速-------------(faster-than-light, FTL或稱superluminality)會成為一個討論題目,源自於相對論中對於局域物體不可超過真空中光速c的推論限制,光速成為許多場合下速率的上限值。在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限制。而在相對論中,運動速度和物體的其它性質,如質量甚至它所在參考系的時間流逝等,密切相關,速度低於(真空中)光速的物體如果要加速達到光速,其質量會增長到無窮大因而需要無窮大的能量,而且它所感受到的時間流逝甚至會停止(如果超過光速則會出現「時間倒流」),所以理論上來說達到或超過光速是不可能的(至於光子,那是因為它們永遠處於光速,而不是從低於光速增加到光速)。但也因此使得物理學家(以及普通大眾)對於一些「看似」超光速的物理現象特別感興趣。
但是在介質中,物體的運動速度超過介質中的光速則是可能的。因為光速在介質中會下降。這種情況下會產生一些特別的現象。假使物體帶電,則會發出藍色光為主的切倫科夫輻射。
在相對論出現後,超光速的意涵出現在兩個領域,一個是物理上的(包括理論物理和實驗物理)以及天文學觀測方面,另一個是科幻方面,將相關條目條列如下: