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為什麼光速是將近每秒30萬公里,而不是其他數值?


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更新日期:2019421
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宇宙接觸

在人類建立的體系下,光在真空中的傳播速度將近每秒30萬公里。至於為什麼光速是這個數值,而不是諸如每秒35萬公里或者每秒15萬公里,其原因與我們所生活的宇宙屬性有關。

根據麥克斯韋的電磁場方程組可以推導出如下的真空光速(c)公式:

上式中,ε0表示真空介電常數(或稱真空電容率),μ0表示真空磁導率。

無論是真空介電常數,還是真空磁導率,它們都是恆定的常數,都與真空的屬性有關,它們決定了真空中的光速大小。在我們的宇宙中,真空的屬性使得真空光速約為30萬公里/秒,而不是其他數值,也不是無限快。

由於不同介質中的介電常數和磁導率是不一樣的,所以光在不同介質中的傳播速度是不同的。在真空中,光的傳播速度最快,目前已被定義為精確的數值:299792458米/秒。

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從上述光速公式中還可以看到,真空光速的大小不會隨著參照系的變化而發生改變。無論觀測者所處參照系具有怎樣的運動方式,他所測出的光速都是保持恆定的,這是光速不變原理的理論依據。光速絕對不變,時空隨著參照系發生相對變化,愛因斯坦的狹義相對論改變了我們對宇宙的認識。

宇宙中的常數都有各自的數值,這是我們宇宙的屬性,宇宙正是基於這些常數而存在的。如果宇宙常數不是這樣,我們現在所知的宇宙可能就不會存在。但在理論上,或許會有平行宇宙存在,它們的各種常數與我們的宇宙不一樣,甚至物理學定律也是不同的。

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