Просмотр кода страницы Скорость света

{{Карточка
| заголовок    = скорость света
| изображение    = [[Файл:Sun to Earth ru.jpg|300px|alt=Указано расстояние от Солнца до Земли, равное 150 миллионам километров.]]
| подпись = [[Солнечная радиация|Солнечному свету]] требуется в среднем{{efn|От поверхности Солнца — от 8 мин 8,3 с в [[перигелий|перигелии]] до 8 мин 25 с в [[афелий|афелии]].}} {{nobr|8 минут 17 секунд}}, чтобы достигнуть Земли
| заголовок1  = точные значения
| метка2   = [[Метр в секунду|метров в секунду]]
| текст2    = {{formatnum:299792458}}
| метка3 = [[Планковские единицы|планковских единиц]]
| текст3 = 1
| заголовок4 = приблизительные значения
| метка5 = [[Километр в секунду|километров в секунду]]
| текст5 = {{formatnum:300000}}
| метка6 = [[Километр в час|километров в час]]
| текст6 = 1,08 млрд
| метка9 = [[Астрономическая единица|астрономических единиц]] в сутки
| текст9 = 173
| заголовок10 = приблизительное время путешествия светового сигнала
| метка11 = расстояние
| текст11 = '''время'''
| метка13 = один [[метр]]
| текст13 = 3,3 нс
| метка14 = один [[километр]]
| текст14 = 3,3 [[микросекунда|мкс]]
| метка16 = от [[Геостационарная орбита|геостационарной орбиты]] до Земли
| текст16 = 119 [[миллисекунда|мс]]
| метка17 = длина [[экватор]]а Земли
| текст17 = 134 мс
| метка18 = от [[Луна|Луны]] до Земли
| текст18 = 1,255 [[секунда|с]]
| метка19 = от [[Солнце|Солнца]] до Земли (1 [[Астрономическая единица|а. е.]])
| текст19 = 8,3 [[минута|мин.]]
| метка20 = от [[Вояджер-1|Вояджера-1]] до Земли
| текст20 = 22 часа 05 минут (на март 2023)<ref>{{cite web|title=Where Are the Voyagers - NASA Voyager|url=http://voyager.jpl.nasa.gov/where/index.html|work=Voyager - The Interstellar Mission|publisher=Jet Propulsion Laboratory, California Istitute of Technology|accessdate=2011-07-12|archiveurl=https://www.webcitation.org/65AXVwJcx?url=http://voyager.jpl.nasa.gov/where/index.html|archivedate=2012-02-03|url-status=live}}</ref>
| метка21 = один [[световой год]]
| текст21 = 1 год
| метка22 = один [[парсек]]
| текст22 = 3,26 лет
| метка23 = от [[Проксима Центавра|Проксимы Центавра]] до Земли
| текст23 = 4,24 лет
| метка24 = от [[Альфа Центавра|Альфы Центавра]] до Земли
| текст24 = 4,37 лет
| метка25 = от ближайшей галактики ([[Карликовая галактика в Большом Псе|Карликовой галактики в Большом Псе]]) до Земли
| текст25 = {{formatnum:25000}} лет
| метка26 = через [[Млечный Путь]]
| текст26 = {{formatnum:100000}} лет
| метка27 = от [[Галактика Андромеды|галактики Андромеды]] до Земли
| текст27 = 2,5 млн лет
| метка28 = [[HD1|от самой удалённой известной галактики]] до Земли
| текст28 = 13,4 млрд лет<ref>{{cite news |url=http://www.bbc.com/news/science-environment-35721734 |title=Hubble sets new cosmic distance record |work=[[BBC News]] |first=Jonathan |last=Amos |date=2016-03-03 |accessdate=2016-03-03 |archivedate=2016-03-04 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20160304025316/http://www.bbc.com/news/science-environment-35721734 }}</ref>
}}
'''Ско́рость све́та''' в [[вакуум]]е{{efn|Скорость распространения светового импульса в среде отличается от скорости его распространения в вакууме (меньше, чем в вакууме), и может быть различной для разных сред. Когда говорят просто о скорости света, обычно подразумевается именно скорость света в вакууме; если же говорят о скорости света в среде, это, как правило, оговаривается явно.}} — абсолютная величина [[скорость|скорости]] распространения [[Электромагнитное излучение|электромагнитных волн]], в точности равная {{nobr|{{formatnum:299792458}}}} м/с (или приблизительно 3×10<sup>8</sup> м/с). В [[физика|физике]] традиционно обозначается [[C (латиница)|латинской буквой «<math>c</math>»]] (произносится как «цэ»), от {{lang-la|celeritas}} (скорость).

Скорость света в вакууме — [[Фундаментальные физические постоянные|фундаментальная постоянная]], не зависящая от выбора [[инерциальная система отсчёта|инерциальной системы отсчёта (ИСО)]]. Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства [[пространство-время|пространства-времени]] в целом<ref name=":0">{{Cite web |url=http://www.ronen.net/physics/Relativity/SpeedOfLight/speed_of_light.html |title=Is The Speed of Light Everywhere the Same? |access-date=2015-09-10 |archive-date=2015-09-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150908211323/http://www.ronen.net/physics/Relativity/SpeedOfLight/speed_of_light.html |url-status=live }}</ref>. Из постулата причинности (любое событие может оказывать влияние только на события, происходящие позже него, и не может оказывать влияние на события, произошедшие раньше него{{sfn|Начала теоретической физики|с=169|2007}}{{sfn|Неванлинна|с=122|1966}}<ref name="Chud" >{{книга|автор=[[Чудинов, Энгельс Матвеевич|Чудинов Э. М.]]|часть=|заглавие=Теория относительности и философия|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М. |издательство=Политиздат |год=1974|том=|страницы=222—227|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref>) и постулата специальной теории относительности о независимости скорости света в вакууме от выбора инерциальной системы отсчёта (скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга{{sfn|Эволюция физики|с=167|1948}}) следует, что скорость любого сигнала и элементарной частицы не может превышать скорость света{{sfn|Начала теоретической физики|с=170|2007}}{{sfn|Неванлинна|с=184|1966}}<ref name="Chud" />. Таким образом, скорость света в вакууме — [[Фундаментальные ограничения|предельная]] скорость движения [[Элементарная частица|частиц]] и распространения взаимодействий.

== В вакууме ==
[[Файл:Speed of light from Earth to Moon.gif|thumb|450px|right|Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется {{nobr|1,255 с}}]]
Наиболее точное измерение скорости света {{nobr|{{formatnum:299792458}} ± 1,2 [[метр|м]]/[[секунда|с]]}} на основе [[Метр|эталонного метра]] было проведено в [[1975 год]]у{{efn|В настоящее время наиболее точные методы измерения скорости света основаны на независимом определении значений длины волны <math>\lambda </math> и частоты <math>\nu </math> света или другого электромагнитного излучения и последующего расчёта в соответствии с равенством <math>c = \lambda \nu</math><ref>{{Физика космоса 2|автор=Сажин М. В.|статья=Скорость света|ссылка=|страницы=622|ref=}}</ref>.}}.

На данный момент считают, что скорость света в [[вакуум]]е — [[Фундаментальные физические постоянные|фундаментальная физическая постоянная]], по определению, ''точно'' равная {{s|{{formatnum:299792458}} м/с}}, или {{s|{{formatnum:1079252848.8}} км/ч}}. Точность значения связана с тем, что с [[1983 год]]а метр в [[СИ|Международной системе единиц (СИ)]] определён как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный {{s|1 / {{formatnum:299792458}} секунды}}<ref name="ГОСТ">{{Cite web |url=http://www.leotec.ru/upload/iblock/432/432b148f277da39bdd5df10e1cd52d2d.pdf# |title=ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. |accessdate=2012-08-14 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20121110154140/http://www.leotec.ru/upload/iblock/432/432b148f277da39bdd5df10e1cd52d2d.pdf# |archivedate=2012-11-10 |url-status=dead }}</ref>.

В [[Планковские единицы|планковской системе единиц]] скорость света в вакууме равна 1. Можно сказать, что свет проходит 1 [[Планковская длина|планковскую длину]] за [[планковское время]], но в планковской системе единиц скорость света <math>c</math> является основной единицей, а единицы времени и расстояния — производными (в отличие от [[СИ]], где [[Основные единицы СИ|основными]] являются [[метр]] и [[секунда]]).

В природе со скоростью света распространяются (в вакууме):
* собственно видимый [[свет]], а также другие виды [[электромагнитное излучение|электромагнитного излучения]] ([[радиоволны]], [[рентгеновские лучи]], [[гамма-квант]]ы и др.). [[Уравнения Максвелла|Законы Максвелла]] предсказывают распространение электромагнитных волн в пустоте со скоростью <math>c=1/\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}</math>, где <math>\epsilon_0</math> и <math>\mu_0</math> — [[Электрическая постоянная|электрическая]] и [[Магнитная постоянная|магнитная постоянные]];
* предположительно — [[гравитационные волны]] (экспериментально подтверждено с точностью от −3×10<sup>−15</sup> до +0,7×10<sup>−15</sup>, то есть совместимо с нулём в пределах погрешности<ref name=apj>{{cite doi|10.3847/2041-8213/aa920c}}</ref>).

Массивные частицы могут иметь скорость, приближающуюся почти вплотную к скорости света{{efn|См. например «[[Частица Oh-My-God]]».}}, но всё же не достигающую её точно. Например, околосветовую скорость, лишь на 3 м/с меньше скорости света, имеют массивные частицы ([[протон]]ы), полученные на [[ускоритель частиц|ускорителе]] ([[Большой адронный коллайдер]]) или входящие в состав [[космические лучи|космических лучей]].{{Нет АИ|5|12|2017}}

В современной физике считается хорошо обоснованным утверждение, что причинное воздействие не может переноситься со скоростью, большей скорости света в вакууме (в том числе посредством переноса такого воздействия каким-либо физическим телом). Существует, однако, проблема «[[Запутанные состояния|запутанных состояний]]» частиц, которые, судя по всему, [[Неравенства Белла|«узнают» о состоянии друг друга мгновенно]]. Однако и в этом случае [[ЭПР парадокс|сверхсветовой передачи информации не происходит]], поскольку для передачи информации таким способом необходимо привлечь дополнительный классический канал передачи со скоростью света{{efn|Аналогом может быть посылка наудачу двух заклеенных конвертов с белой и чёрной бумагой в разные места. Открытие одного конверта гарантирует, что во втором будет лежать второй лист — если первый чёрный, то второй белый, и наоборот. Эта «информация» может распространяться быстрее скорости света — ведь вскрыть второй конверт можно в любое время, и там всегда будет этот второй лист. При этом принципиальная разница с квантовым случаем состоит только в том, что в квантовом случае до «открытия конверта»-измерения состояние листа внутри принципиально неопределённо, как у [[кот Шрёдингера|кота Шрёдингера]], и там может оказаться любой лист.</ref>}}.

Хотя в принципе движение каких-то объектов со скоростью, большей скорости света в вакууме, вполне возможно, однако это могут быть, с современной точки зрения, только такие объекты, которые не могут быть использованы для переноса информации с их движением (например, солнечный зайчик в принципе может двигаться по стене со скоростью, большей скорости света, но никак не может быть использован для передачи информации с такой скоростью от одной точки стены к другой)<ref name="УФН">{{статья |автор =Болотовский Б. М., Гинзбург В. Л. |заглавие =Эффект Вавилова — Черенкова и эффект Доплера при движении источников со скоростью больше скорости света в вакууме |ссылка =http://ufn.ru/ufn72/ufn72_4/Russian/r724a.pdf |издание =[[Успехи физических наук]] |год =1972 |том =106 |номер =4 |страницы =577—592 |язык =ru |издательство =[[Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН|Российская академия наук]] |archivedate =2013-09-25 |archiveurl =https://web.archive.org/web/20130925232836/http://ufn.ru/ufn72/ufn72_4/Russian/r724a.pdf }}</ref>{{переход|#Сверхсветовое движение|green}}.

== В прозрачной среде ==
Скорость света в прозрачной среде — скорость, с которой [[свет]] распространяется в среде, отличной от [[вакуум]]а. В среде, обладающей [[Дисперсия света|дисперсией]], различают [[фазовая скорость|фазовую]] и [[групповая скорость|групповую скорость]].

Фазовая скорость связывает частоту и [[длина волны|длину волны]] монохроматического света в среде (<math>\lambda = \frac{c}{\nu} </math>). Эта скорость обычно (но не обязательно) меньше <math>c</math>. Отношение скорости света в вакууме к фазовой скорости света в среде называется [[показатель преломления|показателем преломления]] среды. Если угловая частота <math>\omega</math> волны в среде зависит от волнового числа <math>k</math> нелинейным образом, то групповая скорость равняется первой производной <math>\frac{\partial \omega}{\partial k}</math>, в отличие от фазовой скорости <math>\frac{\omega}{k}</math><ref>{{Книга|автор=Миллер М. А., Суворов E. В.|часть=Групповая скорость|ссылка часть=http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0884.html|заглавие=[[Физическая энциклопедия]]|ответственный=Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]]|издание=|место=М.|издательство=[[Советская энциклопедия]]|год=1988|том=1|страницы=544—545|страниц=704|isbn=|isbn2=}}</ref>.

Групповая скорость света определяется как скорость распространения биений между двумя волнами с близкой частотой и в равновесной среде всегда меньше <math>c</math>. Однако в неравновесных средах, например, сильно поглощающих, она может превышать <math>c</math>. При этом, однако, передний фронт импульса всё равно движется со скоростью, не превышающей скорости света в вакууме. В результате сверхсветовая передача информации остаётся невозможной.

[[Физо, Арман Ипполит Луи|Арман Ипполит Луи Физо]] на [[Опыт Физо|опыте доказал]], что движение среды относительно светового луча также способно влиять на скорость распространения света в этой среде.

== Вывод скорости света из уравнений Максвелла ==
Уравнения Максвелла в дифференциальной форме:

<math>\operatorname{rot}\mathbf E=-\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}
</math>

<math>\operatorname{rot}\mathbf H=\mathbf{j}+\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}</math>

<math>\operatorname{div}\mathbf B=0
</math>

<math>\operatorname{div}\mathbf D=\rho</math>

<math>\mathbf{B}=\mu\mu_0\mathbf{H}</math>

<math>\mathbf{D}=\varepsilon\varepsilon_0\mathbf{E}</math>

<math>\mathbf{E}</math> - вектор напряженности электрического поля

<math>\mathbf{H}</math> - вектор напряженности магнитного поля

<math>\mathbf{B}</math> - вектор магнитной индукции

<math>\mathbf{D}</math> - вектор электрической индукции

<math>\mu</math> - [[магнитная проницаемость]]

<math>\mu_0</math> - [[магнитная постоянная]]

<math>\varepsilon</math> - [[Диэлектрическая проницаемость|электрическая проницаемость]]

<math>\varepsilon_0</math> - [[электрическая постоянная]]

<math>\mathbf{j}</math> - плотность тока

<math>\rho</math> - плотность заряда

<math>\operatorname{rot}</math> - [[Ротор (дифференциальный оператор)|ротор]], дифференциальный оператор, <math>\operatorname{rot}\mathbf E=\mathbf{\nabla}\times\mathbf E=
\begin{vmatrix} \mathbf i & \mathbf j & \mathbf k \\
\frac{\partial}{\partial x} & \frac{\partial}{\partial y} & \frac{\partial}{\partial z} \\
E_x & E_y & E_z \end{vmatrix}=
\left(\frac{\partial E_z}{\partial y} - \frac{\partial E_y}{\partial z}\right) \mathbf i+
\left(\frac{\partial E_x}{\partial z} - \frac{\partial E_z}{\partial x}\right) \mathbf j+
\left(\frac{\partial E_y}{\partial x} - \frac{\partial E_x}{\partial y}\right) \mathbf k
</math>

<math>\operatorname{div}
</math> - [[дивергенция]], дифференциальный оператор, <math>\operatorname{div}\mathbf{E}=\nabla \cdot \mathbf E=
\frac{\partial E_x}{\partial x}
+\frac{\partial E_y}{\partial y}
+\frac{\partial E_z}{\partial z}
</math>

<math>\Delta </math> - оператор Лапласа, <math>\Delta  =
\frac{\partial^2 }{\partial x^2}
+\frac{\partial^2 }{\partial y^2}
+\frac{\partial^2 }{\partial z^2}
</math>, <math>\Delta \mathbf{E} =\Delta E_x \mathbf i + \Delta E_y \mathbf j +\Delta E_z \mathbf k
</math>

Для электромагнитной волны <math>\mathbf{j}=0</math>, <math>\rho=0</math> , поэтому:

<math>\operatorname{rot}\mathbf H=\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}</math>

<math>\operatorname{div}\mathbf D=\varepsilon\varepsilon_0\operatorname{div}\mathbf E=0</math>

Согласно свойству ротора векторного поля <math>\operatorname{rot}\operatorname{rot}\mathbf E=\mathbf{\operatorname{grad}}(\operatorname{div}\mathbf E)-\Delta E</math>. Подставив сюда <math>\operatorname{rot}\mathbf E=-\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}
</math> и <math>\operatorname{div}\mathbf E=0</math> , получим:

<math>\operatorname{rot}\left( -\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}\right) =-\Delta \mathbf{E}</math>

<math>\Delta \mathbf{E} =\operatorname{rot}\frac{\partial\mathbf{B}}{\partial t}</math>

<math>\Delta \mathbf{E} =\frac{\partial}{\partial t}\operatorname{rot}\mathbf{B}</math>

<math>\Delta \mathbf{E} =\mu\mu_0\frac{\partial}{\partial t}\operatorname{rot}\mathbf{H}</math>  подставляем сюда из уравнений Максвелла <math>\operatorname{rot}\mathbf H=\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}</math> , получаем:

<math>\Delta \mathbf{E} =\mu\mu_0\frac{\partial}{\partial t}\left(\frac{\partial\mathbf{D}}{\partial t}\right)</math>

<math>\Delta \mathbf{E} =\mu\mu_0{\partial^2 \mathbf{D} \over \partial t^2} </math>

<math>\Delta \mathbf{E} =\mu\mu_0\varepsilon\varepsilon_0{\partial^2 \mathbf{E} \over \partial t^2} </math>  <ref name=":0" />      '''<big>(1)</big>'''

Уравнение волны:

<math>\square \mathbf{E} = 0 </math>, где <math>\square </math> - [[оператор Д’Аламбера]], <math>\square=\Delta - \frac{1}{v^2} \frac{\partial^2}{\partial t^2}
</math>

<math>\Delta \mathbf{E}-\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2 \mathbf{E}}{\partial t^2}=0 </math>

<math>\Delta \mathbf{E}=\frac{1}{c^2}\frac{\partial^2 \mathbf{E}}{\partial t^2} </math>              <big>'''(2)'''</big>

Подставляем <big>'''(1)'''</big> в '''<big>(2)</big>''', находим скорость:

<math>c=1/\sqrt{\mu\mu_0\epsilon\epsilon_0} </math>

<math>\epsilon_0=8{,}854\;187\;812\times 10^{-12} </math> с<math>^4 </math>A<math>^2 </math>/м<math>^3 </math>кг

<math>\mu_0=1{,}256\;637\;062\times 10^{-6} </math> кг м/с<math>^2 </math>А<math>^2 </math>

В вакууме <math>\mu=1 </math>, <math>\varepsilon=1 </math>

<math>c=299\;792\;458 </math> м/с

== Фундаментальная роль в физике ==
[[Файл:Lorentz factor.svg|thumb|[[Лоренц-фактор]] <math>\gamma</math> как функция скорости. Он растет от 1 (для нулевой скорости) до бесконечности (с приближением <math>v</math> к <math>c</math>)]]

Скорость, с которой световые волны распространяются в вакууме, не зависит ни от движения источника волн, ни от системы отсчёта наблюдателя{{efn|Однако частота света зависит от движения источника света относительно наблюдателя, благодаря [[Эффект Доплера|эффекту Доплера]].}}. [[Эйнштейн, Альберт|Эйнштейн]] постулировал такую инвариантность скорости света в 1905 году<ref
name="stachel">{{книга |заглавие=Einstein from "B" to "Z" – Volume 9 of Einstein studies |издательство=Springer |год=2002 |isbn=0-8176-4143-2 |страницы=226 |ссылка=https://books.google.com/books?id=OAsQ_hFjhrAC&pg=PA226 |язык=de |автор=Stachel, J. J. |archive-date=2016-11-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20161116184145/https://books.google.com/books?id=OAsQ_hFjhrAC&pg=PA226 }}</ref>. Он пришёл к этому выводу на основании теории электромагнетизма [[Максвелл, Джеймс Клерк|Максвелла]] и [[Опыт Майкельсона|доказательства]] отсутствия [[Эфир (физика)|светоносного эфира]]<ref>{{статья
|заглавие=Zur Elektrodynamik bewegter Körper
|ссылка=https://archive.org/details/sim_annalen-der-physik_1905_17_5/page/890
|издание=[[Annalen der Physik]]
|том=17
|страницы=890—921
|doi=10.1002/andp.19053221004
|язык=de
|автор=Einstein, A.
|год=1905
 |issn=0003-3804}} English translation: {{cite web
 |last        = Perrett
 |first       = W
 |last2       = Jeffery
 |first2      = GB (tr.)
 |last3       = Walker
 |first3      = J (ed.)
 |title       = On the Electrodynamics of Moving Bodies
 |url         = http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/
 |work        = [[Fourmilab]]
 |accessdate  = 2009-11-27
 |archiveurl  = https://www.webcitation.org/6E6ZTmW6e?url=http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/
 |archivedate = 2013-02-01
 |url-status    = live
}}</ref>.

Инвариантность скорости света неизменно подтверждается множеством экспериментов<ref>{{статья |автор= {{nobr|[[Александров, Евгений Борисович|Александров Е. Б.]]}} |заглавие= Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком |ссылка= http://www.hij.ru/read/articles/physics/679/ |язык=  |издание= Химия и жизнь |тип=  |год= 2012 |том=  |номер= 3 |страницы=  |doi=  |issn=  |archivedate= 2016-03-04 |archiveurl= https://web.archive.org/web/20160304104238/http://www.hij.ru/read/articles/physics/679/ }}</ref>. Существует возможность проверить экспериментально лишь то, что скорость света в «двустороннем» эксперименте (например, от источника к зеркалу и обратно) не зависит от системы отсчёта, поскольку невозможно измерить скорость света в одну сторону (например, от источника к удалённому приёмнику) без дополнительных договоренностей относительно того, как синхронизировать часы источника и приёмника. Однако, если применить для этого синхронизацию Эйнштейна, [[односторонняя скорость света]] становится равной двусторонней по определению<ref name=Hsu>
{{книга
|год=2001
|заглавие=Lorentz and Poincaré Invariance
|ссылка=https://books.google.com/?id=jryk42J8oQIC&pg=RA1-PA541#v=onepage&q=
|издательство=[[World Scientific]]
|серия=Advanced Series on Theoretical Physical Science
|том=8
|страницы=543''ff''
|isbn=981-02-4721-4
|ref=Hsu
|автор=Hsu, J-P; Zhang, Y. Z.
}}</ref><ref name=Zhang>{{книга
|год=1997
|заглавие=Special Relativity and Its Experimental Foundations
|ссылка=http://www.worldscibooks.com/physics/3180.html
|издательство=[[World Scientific]]
|серия=Advanced Series on Theoretical Physical Science
|том=4
|страницы=172—173
|isbn=981-02-2749-3
|ref=Zhang
|язык=en
|автор=Zhang, Y. Z.
|archive-date=2012-05-19
|archive-url=https://web.archive.org/web/20120519185912/http://www.worldscibooks.com/physics/3180.html
}} {{Cite web |url=http://www.worldscibooks.com/physics/3180.html |title=Архивированная копия |accessdate=2013-01-24 |archive-date=2012-05-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120519185912/http://www.worldscibooks.com/physics/3180.html |url-status=unfit }}</ref>.

Специальная теория относительности исследует последствия инвариантности <math>c</math> в предположении, что законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта<ref>
{{книга
|год=1992
|заглавие=Introducing Einstein's Relativity
|ссылка=https://archive.org/details/introducingeinst00dinv
|страницы=[https://archive.org/details/introducingeinst00dinv/page/n24 19]—20
|издательство=[[Издательство Оксфордского университета|Oxford University Press]]
|isbn=0-19-859686-3
|ref=d'Inverno
|язык=en
|автор=d'Inverno, R.
}}</ref><ref>
{{книга
|год=2004
|часть=Postulates of the special theory of relativity and their consequences
|ссылка часть=https://books.google.com/books?id=FsRfMvyudlAC&pg=PA20#v=onepage&q=&f=false
|заглавие=The Special Theory to Relativity
|издательство=[[PHI Learning]]
|isbn=81-203-1963-X
|страницы=20 ''ff''
|ref=Sriranjan
|автор=Sriranjan, B.
}}</ref>. Одним из последствий является то, что <math>c</math> — это та скорость, с которой должны двигаться в вакууме все безмассовые частицы и волны (в частности, и свет).

Специальная теория относительности имеет много экспериментально проверенных последствий, которые противоречат интуиции<ref>{{cite web
 |last        = Roberts
 |first       = T
 |last2       = Schleif
 |first2      = S
 |last3       = Dlugosz
 |first3      = JM (ed.)
 |year        = 2007
 |title       = What is the experimental basis of Special Relativity?
 |url         = http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html
 |work        = Usenet Physics FAQ
 |publisher   = [[University of California, Riverside]]
 |accessdate  = 2009-11-27
 |archiveurl  = https://www.webcitation.org/6E6ZWNsxc?url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html
 |archivedate = 2013-02-01
 |url-status    = live
}}</ref>. Такие последствия включают: [[эквивалентность массы и энергии]] <math>(E_0 = mc^2)</math>, [[Лоренцево сокращение|сокращение длины]] (сокращение объектов во время движения){{efn|Помимо того, что измеряемые движущиеся объекты оказываются короче вдоль линии относительного движения, они также выглядят повёрнутыми. Этот эффект, известный как [[Форма релятивистских объектов#Вращение Террелла — Пенроуза|вращение Террелла]], связан с разницей во времени между пришедшими к наблюдателю сигналами от разных частей объекта<ref>
{{статья
|заглавие=Invisibility of the Lorentz Contraction
|издание=[[Physical Review]]
|том=116
|номер=4
|страницы=1041—1045
|doi=10.1103/PhysRev.116.1041
|bibcode=1959PhRv..116.1041T
|язык=en
|автор=Terrell, J.
|год=1959
|тип=journal
}}</ref><ref>
{{статья
|заглавие=The Apparent Shape of a Relativistically Moving Sphere
|издание={{Нп3|Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society|Proceedings of the Cambridge Philosophical Society||Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society}}
|том=55
|номер=01
|страницы=137—139
|doi=10.1017/S0305004100033776
|bibcode=1959PCPS...55..137P
|язык=en
|тип=journal
|автор=Penrose, R.
|год=1959
}}</ref>.}} и [[релятивистское замедление времени|замедление времени]] (движущиеся часы идут медленнее). Коэффициент <math>\gamma</math>, показывающий, во сколько раз сокращается длина и замедляется время, известен как фактор [[Лоренц, Хендрик Антон|Лоренца]] (Лоренц-фактор)
: <math>\gamma = \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}},</math>

где <math>v</math> — скорость объекта. Для скоростей гораздо меньших, чем <math>c</math> (например, для скоростей, с которыми мы имеем дело в быту) разница между <math>\gamma</math> и 1 настолько мала, что ею можно пренебречь. В этом случае специальная теория относительности хорошо аппроксимируется относительностью Галилея. Но на релятивистских скоростях разница увеличивается и стремится к бесконечности при приближении <math>v</math> к <math>c</math>.

Объединение результатов специальной теории относительности требует выполнения двух условий: (1) пространство и время являются единой структурой, известной как пространство-время (где <math>c</math> связывает единицы измерения пространства и времени), и (2) физические законы удовлетворяют требованиям особой симметрии, которая называется инвариантность Лоренца (Лоренц-инвариантность), формула которой содержит параметр <math>c</math><ref>
{{книга
|год=2003
|заглавие=Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity
|ссылка=https://archive.org/details/gravityintroduct00hart_100
|страницы=[https://archive.org/details/gravityintroduct00hart_100/page/n69 52]—9
|издательство=[[Addison-Wesley]]
|isbn=981-02-2749-3
|ref=Hartle
|язык=en
|автор=Hartle, J. B.
}}</ref>. Инвариантность Лоренца встречается повсеместно в современных физических теориях, таких как [[квантовая электродинамика]], [[квантовая хромодинамика]], [[стандартная модель]] физики элементарных частиц и [[общая теория относительности]]. Таким образом, параметр <math>c</math> встречается повсюду в современной физике и появляется во многих смыслах, которые не имеют отношения собственно к свету. Например, общая теория относительности предполагает, что гравитация и гравитационные волны распространяются со скоростью <math>c</math><ref name="Hartle">
{{книга
|год=2003
|заглавие=Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity
|ссылка=https://archive.org/details/gravityintroduct00hart_100
|страницы=[https://archive.org/details/gravityintroduct00hart_100/page/n347 332]
|издательство=[[Addison-Wesley]]
|isbn=981-02-2749-3
|ref=Hartle
|язык=en
|автор=Hartle, J. B.
}}</ref><ref name="Brügmann">The interpretation of observations on binary systems used to determine the speed of gravity is considered doubtful by some authors, leaving the experimental situation uncertain; see{{книга
|часть=Propagation of light in the gravitational filed of binary systems to quadratic order in Newton's gravitational constant: Part 3: ‘On the speed-of-gravity controversy’
|ссылка=https://books.google.com/?id=QYnfdXOI8-QC&pg=PA111
|заглавие=Lasers, clocks and drag-free control: Exploration of relativistic gravity in space
|isbn=3-540-34376-8
|год=2008
|издательство=Springer
|язык=en
|автор=Schäfer, G; Brügmann, M. H.
|ответственный=Dittus, H; Lämmerzahl, C; Turyshev, S. G.
}}</ref>. В неинерциальных системах отсчёта (в гравитационно искривлённом пространстве или в системах отсчёта, движущихся с ускорением), локальная скорость света также является постоянной и равна <math>c</math>, однако скорость света вдоль траектории конечной длины может отличаться от <math>c</math> в зависимости от того, как определено пространство и время<ref name=Gibbs1997>{{cite web
 |last=Gibbs
 |first=P
 |year=1997 
 |title=Is The Speed of Light Constant?
 |url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/speed_of_light.html  
 |work=Usenet Physics FAQ
 |publisher=[[University of California, Riverside]]
 |accessdate=2009-11-26
 |archiveurl=https://www.webcitation.org/5lLQD61qh?url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/speed_of_light.html
 |archivedate=2009-11-17
 |url-status=live
 }}</ref>.

Считается, что фундаментальные константы, такие как <math>c</math>, имеют одинаковое значение во всём пространстве-времени, то есть они не зависят от места и не меняются со временем. Однако некоторые теории предполагают, что скорость света может изменяться со временем<ref name=Ellis_Uzan>
{{статья
|заглавие=‘c’ is the speed of light, isn’t it?
|издание=[[American Journal of Physics]]
|том=73
|номер=3
|страницы=240—247
|doi=10.1119/1.1819929
|arxiv=gr-qc/0305099
|bibcode=2005AmJPh..73..240E
|язык=en
|автор=Ellis, GFR; Uzan, J-P
|год=2005
|тип=journal
|nodot=1
}}. — «The possibility that the fundamental constants may vary during the evolution of the universe offers an exceptional window onto higher dimensional theories and is probably linked with the nature of the dark energy that makes the universe accelerate today.».</ref><ref name=Mota>An overview can be found in the dissertation of {{cite arxiv
 |last=Mota |first=DF
 |year=2006
 |title=Variations of the fine structure constant in space and time
 |class=astro-ph
 |eprint=astro-ph/0401631
}}</ref>. Пока нет убедительных доказательств таких изменений, но они остаются предметом исследований<ref name=Uzan>
{{статья
|заглавие=The fundamental constants and their variation: observational status and theoretical motivations
|издание=[[Reviews of Modern Physics]]
|том=75
|номер=2
|страницы=403
|doi=10.1103/RevModPhys.75.403
|arxiv=hep-ph/0205340
|bibcode=2003RvMP...75..403U
|язык=en
|тип=journal
|автор=Uzan, J-P
|год=2003
}}</ref><ref name=Camelia>
{{cite arxiv
 |last=Amelino-Camelia |first=G
 |year=2008
 |title=Quantum Gravity Phenomenology
 |class=gr-qc
 |eprint=0806.0339
}}</ref>.

Кроме того, считается, что скорость света изотропна, то есть не зависит от направления его распространения. Наблюдения за излучением ядерных энергетических переходов как функции от ориентации ядер в магнитном поле (эксперимент Гугса — Древера), а также вращающихся оптических резонаторов ([[Опыт Майкельсона#Опыты Майкельсона|эксперимент Майкельсона — Морли]] и его новые вариации), наложили жёсткие ограничения на возможность двусторонней анизотропии<ref name=Herrmann>{{статья
|заглавие=Rotating optical cavity experiment testing Lorentz invariance at the 10<sup>−17</sup> level
|издание=[[Physical Review|Physical Review D]]
|том=80
|номер=100
|страницы=105011
|doi=10.1103/PhysRevD.80.105011
|arxiv=1002.1284
|bibcode=2009PhRvD..80j5011H
|язык=en
|тип=journal
|автор=Herrmann, S; Senger, A; Möhle, K; Nagel, M; Kovalchuk, EV; Peters, A.
|год=2009
}}</ref><ref name=Lang>{{книга
|заглавие=Astrophysical formulae
|ссылка=https://books.google.com/?id=OvTjLcQ4MCQC&pg=PA152
|страницы=152
|isbn=3-540-29692-1
|издательство={{Нп3|Birkhäuser}}
|издание=3rd
|год=1999
|ref=Lang
|автор=Lang, K. R.
}}</ref>.

В ряде [[Естественные системы единиц|естественных систем единиц]] скорость света является единицей измерения [[Скорость|скорости]]<ref>{{cite web|url=http://www.ihst.ru/personal/tomilin/papers/tomil.pdf#page=7|title=Natural Systems of Units: To the Centenary Anniversary of the Planck System|author=Tomilin K. A.|date=1999-06|work=Proc. of the XXII Internat. Workshop on high energy physics and field theory|publisher=|accessdate=2016-12-22|lang=en|archive-date=2016-05-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20160512174540/http://www.ihst.ru/personal/tomilin/papers/tomil.pdf#page=7|url-status=live}}</ref>. В [[Планковские единицы|планковской системе]] единиц, также относящейся к естественным системам, она служит в качестве единицы скорости и является одной из основных единиц системы.

=== Верхний предел скорости ===
Согласно специальной теории относительности, энергия объекта с массой покоя <math>m</math> и скоростью <math>v</math> равна <math>\gamma m c^2</math>, где <math>\gamma</math> — определённый выше фактор Лоренца. Когда <math>v</math> равна нулю, <math>\gamma</math> равен единице, что приводит к известной формуле эквивалентности массы и энергии <math>E=mc^2</math>. Поскольку фактор <math>\gamma</math> приближается к бесконечности с приближением <math>v</math> к <math>c</math>, ускорение массивного объекта до скорости света потребует бесконечной энергии. Скорость света — это верхний предел скорости для объектов с ненулевой массой покоя. Это экспериментально установлено во многих тестах релятивистской энергии и импульса<ref>{{cite web
 |last        = Fowler
 |first       = M
 |date        = 2008-03
 |title       = Notes on Special Relativity
 |url         = http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/SpecRelNotes.pdf
 |page        = 56
 |publisher   = [[University of Virginia]]
 |accessdate  = 2010-05-07
 |archiveurl  = https://www.webcitation.org/6E6ZWq57R?url=http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/SpecRelNotes.pdf
 |archivedate = 2013-02-01
 |url-status    = live
}}</ref>.

[[Файл:Relativity of Simultaneity.svg|thumb|right|350px|Относительность одновременности возникающая при преобразованиях Лоренца. Три цветные системы отсчета связаны с тремя разными наблюдателями, движущимися относительно оси x. По отношению к зелёному наблюдателю красный движется со скоростью +0,28c, а синий с −0,52c. Пусть в ситеме отсчета зелёного наблюдателя событие «B» произошло одновременно с событием «A», тогда для синего событие «B» произойдет раньше, чем «A», а для красного наоборот — «A» раньше, чем «B».]]

Вообще информация или энергия не могут передаваться в пространстве быстрее, чем со скоростью света. Один из аргументов в пользу этого следует из [[Контринтуитивность|контринтуитивного]] заключения специальной теории относительности, известного как [[относительность одновременности]]. Если пространственное расстояние между двумя событиями А и В больше, чем промежуток времени между ними, умноженный на <math>c</math>, то существуют такие системы отсчёта, в которых А предшествует B, и другие, в которых B предшествует А, а также такие, в которых события А и B одновременны. В результате, если объект двигался бы быстрее скорости света относительно некоторой инерциальной системы отсчёта, то в другой системе отсчёта он бы путешествовал назад во времени, и принцип причинности был бы нарушен{{efn|Считается, что [[эффект Шарнхорста]] позволяет сигналам распространяться немногим выше <math>c</math>, но особые условия, при которых эффект может возникать, мешают применить этот эффект для нарушения принципа причинности<ref>
{{статья
|заглавие=Faster-than-c signals, special relativity, and causality
|издание={{Нп3|Annals of Physics}}
|том=298
|номер=1
|страницы=167—185
|doi=10.1006/aphy.2002.6233
|arxiv=gr-qc/0107091
|bibcode=2002AnPhy.298..167L
|язык=en
|тип=journal
|автор=Liberati, S; Sonego, S; Visser, M.
|год=2002
}}</ref>.}}<ref name="Taylor_p74">{{книга
|год=1992
|заглавие=Spacetime Physics
|ссылка=https://archive.org/details/spacetimephysics00edwi_0/page/74
|страницы=74—5
|издательство={{Нп3|W. H. Freeman and Company|W. H. Freeman|en|W. H. Freeman and Company}}
|isbn=0-7167-2327-1
|ref=Taylor
|автор=Taylor, EF; Wheeler, J. A.
}}</ref>. В такой системе отсчёта «следствие» можно было бы наблюдать раньше его «первопричины». Такое нарушение причинности никогда не наблюдалось<ref name=Zhang/>. Оно также может приводить к парадоксам, таким как [[тахионный антителефон]]<ref>
{{книга
|год=2009
|часть=Velocities greater than that of light
|заглавие=The Theory of the Relativity of Motion
|издание=Reprint
|страницы=54
|издательство={{Нп3|BiblioBazaar|BiblioLife|en|BiblioBazaar}}
|isbn=978-1-103-17233-7
|ref=Tolman
|автор=Tolman, R. C.
}}</ref>.

== История измерений скорости света ==
Античные учёные, за редким исключением, считали скорость света бесконечной<ref>{{книга
 |автор=[[Гиндикин, Семён Григорьевич|Гиндикин С. Г.]]
 |заглавие=Рассказы о физиках и математиках
 |издательство=[[МЦНМО]]
 |место=М.
 |год=2001
 |издание=издание третье, расширенное
 |ссылка=http://www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html
 |isbn=5-900916-83-9
 |страницы=105—108
 |archive-date=2020-07-11
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200711225323/http://www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html
 }}</ref>. В Новое время этот вопрос стал предметом дискуссий. [[Галилей]] и [[Гук, Роберт|Гук]] допускали, что она конечна, хотя и очень велика, в то время как [[Кеплер, Иоганн|Кеплер]], [[Декарт, Рене|Декарт]] и [[Ферма, Пьер|Ферма]] {{nobr|по-прежнему}} отстаивали бесконечность скорости света.
[[Файл:Io eclipse speed of light measurement-ru.svg|thumb|350px|Наблюдения при измерении скорости света при затмениях Ио Юпитером]]
Первую [[Измерение скорости света Рёмером|оценку скорости света]] произвёл [[Олаф Рёмер]] ([[1676]]). Он заметил, что, когда [[Земля]] на своей орбите находится дальше от [[Юпитер (планета)|Юпитера]], затмения Юпитером спутника Юпитера [[Ио (спутник)|Ио]] запаздывают по сравнению с расчётами на {{nobr|22 минуты}}. Отсюда он [[Измерение скорости света Рёмером|получил значение для скорости]] света около {{nobr|220 000 км/с}} — неточное значение, но близкое к истинному. В [[1676 год]]у он сделал сообщение в Парижской Академии, но не опубликовал свои результаты в виде формальной научной работы. Поэтому научное сообщество приняло идею о конечной скорости света только полвека спустя{{sfn|Стюарт  |2018|с=178}}, когда в 1728 году открытие [[Аберрация света|аберрации]] позволило [[Брэдли, Джеймс|Дж. Брэдли]] подтвердить конечность скорости света и уточнить её оценку. Полученное Брэдли значение составило {{nobr|308 000 км/с<ref name="Ландсберг">{{книга |автор= [[Ландсберг, Григорий Самуилович|Ландсберг Г. С.]] |заглавие= Оптика |ответственный= |ссылка=https://archive.org/details/isbn_5922103148|место=М. |издательство= [[Физматлит]] |год= 2003 |том= |страниц=848 |страницы=[https://archive.org/details/isbn_5922103148/page/n383 384]—389 |isbn=5-9221-0314-8}}</ref><ref name="ФЭ4">{{книга |автор=[[Бонч-Бруевич, Алексей Михайлович|Бонч-Бруевич А. М.]] |часть=Скорость света |ссылка часть= http://femto.com.ua/articles/part_2/3693.html |заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]] |издание= |место=М. |издательство=[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]] |год=1994 |том=4 |страницы=548—549 |страниц=704 |серия= |isbn=5-85270-087-8 |тираж={{число|40000}}}}</ref>.}}
[[Файл:Fizeau-int.svg|thumb|Схема опыта Физо по определению скорости света.<br>
1 — Источник света.<br>
2 — Светоделительное полупрозрачное зеркало.<br>
3 — Зубчатое колесо-прерыватель светового пучка.<br>
4 — Удалённое зеркало.<br>
5 — Телескопическая труба.]]
Впервые измерения скорости света, основанные на определении времени прохождения светом точно измеренного расстояния в земных условиях, выполнил в 1849 году [[Физо, Арман Ипполит Луи|А. И. Л. Физо]]. В своих экспериментах Физо использовал разработанный им «метод прерываний», при этом расстояние, преодолеваемое светом в опытах Физо, составляло {{nobr|8,63 км}}. Полученное в результате выполненных измерений значение оказалось равным{{nobr| 313 300 км/с.}}
В дальнейшем метод прерываний значительно усовершенствовали и его использовали для измерений [[Корню, Мари-Альфред|М. А. Корню]] (1876 г.), [[Перротэн, Анри-Жозеф|А. Ж. Перротен]] (1902 г.) и {{не переведено 5|Бергштранд, Эрик|Э. Бергштранд|sv|Erik Bergstrand (fysiker)}}. Измерения, выполненные Э. Бергштрандом в 1950 году, дали для скорости света значение {{число|299793.1|км/с}}, при этом точность измерений была доведена до {{nobr|0,25 км/с}}<ref name="Ландсберг"/>.

Другой лабораторный метод («метод вращающегося зеркала»), идея которого была высказана в 1838 году [[Араго, Франсуа Жан Доминик|Ф. Араго]], в 1862 году осуществил [[Фуко, Леон|Леон Фуко]]. Измеряя малые промежутки времени с помощью вращающегося с большой скоростью ({{nobr|512 об/с}}) зеркала, он получил для скорости света значение {{число|298000|км/с}} с погрешностью 500 км/с. Длина базы в экспериментах Фуко была сравнительно небольшой — двадцать метров<ref name="Ландсберг"/><ref name="ФЭ4" /><ref>{{статья |автор= Léon Foucault |заглавие= Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière ; description des appareils |ссылка= http://www.biodiversitylibrary.org/item/23649#page/798/mode/1up |язык= fr |издание= Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences |тип=  |место= Paris |год= 1862 |том= 55 |страницы= 792—796 |archivedate= 2015-09-24 |archiveurl= https://web.archive.org/web/20150924141615/http://www.biodiversitylibrary.org/item/23649#page/798/mode/1up }}</ref><ref>{{статья|автор= Léon Foucault|заглавие= Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière ; parallaxe du Soleil|ссылка= http://www.biodiversitylibrary.org/item/23649#page/507/mode/1up|язык= fr|издание= Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences|место= Paris|год= 1862|том= 55|страницы= 501—503|archivedate= 2015-09-24|archiveurl= https://web.archive.org/web/20150924141615/http://www.biodiversitylibrary.org/item/23649#page/507/mode/1up}}</ref><ref>{{статья|автор=Léon Foucault |заглавие=Experimental Determination of the Velocity of Light: Description of the Apparatus |ссылка=https://books.google.lt/books?id=wQZ1Nak-98YC&pg=PA76 |язык= en |издание=[[Philosophical Magazine]]. Fourth Series |место=London |год=1863 |том= 25 |страницы=76—79}}</ref>. В последующем за счёт совершенствования техники эксперимента, увеличения используемой базы и более точного определения её длины точность измерений с помощью метода вращающегося зеркала была существенно повышена. Так, [[Ньюком, Саймон|С. Ньюком]] в 1891 году получил значение {{число|299810|км/с}} с погрешностью {{nobr|50 км/с}}, а [[Майкельсон, Альберт Абрахам|А. А. Майкельсону]] в 1926 году удалось понизить погрешность до {{nobr|4 км/с}} и получить для скорости величину {{число|299796|км/с}}. В своих экспериментах Майкельсон использовал базу, равную {{число|35373.21|м}}<ref name="Ландсберг"/>.

Дальнейший прогресс был связан с появлением [[мазер]]ов и [[лазер]]ов, которые отличаются очень высокой стабильностью частоты излучения, что позволило определять скорость света одновременным измерением длины волны и частоты их излучения. В начале 1970-х годов погрешность измерений скорости света приблизилась к {{nobr|1 м/с}}<ref>{{статья |автор=Evenson K. M., Wells J. S., Petersen F. R., Danielson B. L., Day G. W. |заглавие= Speed of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser |ссылка=http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.29.1346 |язык=en |издание= Phys. Rev. Lett. |тип= |год=1972 |том=29 |номер=19 |страницы=1346—1349 |doi=10.1103/PhysRevLett.29.1346 |issn=}}</ref>. После проверки и согласования результатов, полученных в различных лабораториях, XV [[Генеральная конференция по мерам и весам]] в [[1975 год]]у рекомендовала использовать в качестве значения скорости света в вакууме величину, равную {{число|299792458|м/с}}, с относительной погрешностью (неопределённостью) 4{{e|-9}}<ref>Указанная погрешность представляет собой утроенное [[стандартное отклонение]].</ref>, что соответствует [[Погрешность измерения|абсолютной погрешности]] {{nobr|1,2 м/с}}<ref name="Res2">[http://www.bipm.org/en/CGPM/db/15/2/ Рекомендованное значение скорости света] {{Wayback|url=http://www.bipm.org/en/CGPM/db/15/2/ |date=20081007073948 }}{{ref-en}} Резолюция 2 XV Генеральной конференции по мерам и весам (1975)</ref>.

Существенно, что дальнейшее повышение точности измерений стало невозможным в силу обстоятельств принципиального характера: ограничивающим фактором стала величина неопределённости реализации определения метра, действовавшего в то время. Проще говоря, основной вклад в погрешность измерений скорости света вносила погрешность «изготовления» эталона метра, относительное значение которой составляло 4{{e|-9}}<ref name="Res2" />. Исходя из этого, а также учитывая другие соображения, XVII Генеральная конференция по мерам и весам в [[1983 год]]у приняла новое определение метра, положив в его основу рекомендованное ранее значение скорости света и определив метр как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный {{s|1 / {{formatnum:299792458}} секунды}}<ref>[http://www.bipm.org/en/CGPM/db/17/1/ Определение метра] {{Wayback|url=http://www.bipm.org/en/CGPM/db/17/1/ |date=20130626130314 }}{{ref-en}} Резолюция 1 XVII Генеральной конференции по мерам и весам (1983)</ref>.

== Сверхсветовое движение ==
{{main|Сверхсветовое движение|Тахион}}
Из специальной теории относительности следует, что превышение скорости света физическими частицами (массивными или безмассовыми) нарушило бы [[принцип причинности]] — в некоторых инерциальных системах отсчёта оказалась бы возможной передача сигналов из будущего в прошлое. Однако теория не исключает для гипотетических частиц, не взаимодействующих с обычными частицами<ref name=reinterpret>Введение в рассмотрение полевой квантовой природы этих сверхсветовых частиц, возможно, позволяет обойти это ограничение через принцип переинтерпретации наблюдений.</ref>, движение в [[пространство-время|пространстве-времени]] со сверхсветовой скоростью.

Гипотетические частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью, называются [[тахион]]ами. Математически движение тахионов описывается [[Преобразования Лоренца|преобразованиями Лоренца]] как движение частиц с мнимой массой. Чем выше скорость этих частиц, тем меньше энергии они несут, и наоборот, чем ближе их скорость к скорости света, тем больше их энергия — так же, как и энергия обычных частиц, энергия тахионов стремится к бесконечности при приближении к скорости света. Это самое очевидное следствие преобразования Лоренца, не позволяющее массивной частице (как с вещественной, так и с мнимой массой) достичь скорости света — сообщить частице бесконечное количество энергии просто невозможно.

Следует понимать, что, во-первых, тахионы — это класс частиц, а не один вид частиц, и во-вторых, тахионы не нарушают принцип причинности, если они никак не взаимодействуют с обычными частицами<ref name=reinterpret />.

Обычные частицы, движущиеся медленнее света, называются [[тардион]]ами. Тардионы не могут достичь скорости света, а только лишь сколь угодно близко подойти к ней, так как при этом их энергия становится неограниченно большой. Все тардионы обладают [[масса|массой]], в отличие от безмассовых частиц, называемых [[люксоны|люксонами]]. Люксоны в вакууме всегда движутся со скоростью света, к ним относятся [[фотон]]ы, глюоны и гипотетические [[гравитон]]ы.

C 2006 года показано, что в так называемом эффекте [[Квантовая телепортация|квантовой телепортации]] кажущееся взаимовлияние частиц распространяется быстрее скорости света. Например, в 2008 г. исследовательская группа доктора Николаса Гизена (Nicolas Gisin) из университета Женевы, исследуя разнесённые на {{nobr|18 км}} в пространстве запутанные фотонные состояния, показала, что это кажущееся «взаимодействие между частицами осуществляется со скоростью, примерно в сто тысяч раз большей скорости света». Ранее также обсуждался так называемый «{{нп5|парадокс Хартмана|||Hartman effect}}» — кажущаяся сверхсветовая скорость при [[Туннельный эффект|туннельном эффекте]]<ref>{{статья |автор=Давидович М. В. |заглавие=О парадоксе Хартмана, туннелировании электромагнитных волн и сверхсветовых скоростях |ссылка=https://ufn.ru/ru/articles/2009/4/o/ |издание=[[Успехи физических наук]] |место=М. |год=2009 (апрель) |выпуск=179 |страницы=443 |язык=ru |издательство=[[Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН|Российская академия наук]] |archivedate=2020-10-24 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20201024004842/https://ufn.ru/ru/articles/2009/4/o/ }}</ref>. Анализ этих и подобных результатов показывает, что они не могут быть использованы для сверхсветовой передачи какого-либо несущего информацию сообщения или для перемещения вещества<ref>И. Иванов. [http://elementy.ru/news/430800 Проведены новые эксперименты по проверке механизма квантовой запутанности.] {{Wayback|url=http://elementy.ru/news/430800 |date=20080831223031 }} Элементы.ру.</ref>.

В результате обработки данных эксперимента [[OPERA (эксперимент)|OPERA]]<ref>{{Cite web |url=http://operaweb.lngs.infn.it/?lang=en |title=Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus |access-date=2011-09-23 |archive-date=2012-10-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121011030927/http://operaweb.lngs.infn.it/?lang=en |url-status=live }}</ref>, набранных с 2008 по 2011 год в лаборатории [[Гран-Сассо (лаборатория)|Гран-Сассо]] совместно с [[CERN|ЦЕРН]], было зафиксировано [[Статистическая значимость|статистически значимое]] указание на превышение скорости света мюонными [[нейтрино]]<ref>{{Cite web |url=http://press.web.cern.ch/press-releases/2011/09/opera-experiment-reports-anomaly-flight-time-neutrinos-cern-gran-sasso |title=OPERA experiment reports anomaly in flight time of neutrinos from CERN to Gran Sasso |access-date=2016-01-10 |archive-date=2013-04-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130405095950/http://press.web.cern.ch/press-releases/2011/09/opera-experiment-reports-anomaly-flight-time-neutrinos-cern-gran-sasso |url-status=live }}</ref>. Сообщение об этом сопровождалось публикацией в [[arXiv.org|архиве препринтов]]<ref>{{cite arXiv |author1=OPERA Collaboration (Adam T. et al.) |eprint=1109.4897 |title=Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam |class= |year=2011 |version= |accessdate=2011-09-24 }}.</ref>. Полученные результаты специалисты подвергли сомнению, поскольку они не согласуются не только с теорией относительности, но и с другими экспериментами с нейтрино<ref>И.Иванов. [http://elementy.ru/news?newsid=431680 Эксперимент OPERA сообщает о наблюдении сверхсветовой скорости нейтрино.] {{Wayback|url=http://elementy.ru/news?newsid=431680 |date=20120925050540 }} Элементы.ру, 23 сентября 2011 года.</ref>. В марте 2012 года в том же тоннеле были проведены независимые измерения, и сверхсветовых скоростей нейтрино они не обнаружили<ref>{{публикация|статья|автор=ICARUS Collaboration et al|заглавие=Measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector at the CNGS beam|издание=Physics Letters B|год=2012|месяц=07|день=18|volume=713|pages=17–22|doi=10.1016/j.physletb.2012.05.033|arxiv=1203.3433}}</ref>. В мае 2012 года OPERA провела ряд контрольных экспериментов и пришла к окончательному выводу, что причиной ошибочного предположения о сверхсветовой скорости стал технический дефект (плохо вставленный разъём оптического кабеля)<ref>[http://ria.ru/science/20120608/668400332.html Эксперимент OPERA окончательно «закрыл» сверхсветовые нейтрино] {{Wayback|url=http://ria.ru/science/20120608/668400332.html |date=20120707035420 }}.</ref>.

== См. также ==
* [[Переменная скорость света]]
* [[Односторонняя скорость света]]
* [[Световой год]]
* [[Скорость звука]]
* [[Планковские единицы]]
* [[Рациональная система единиц]]

== Примечания ==
'''Комментарии'''
{{комментарии|30em}}

'''Источники'''
{{примечания}}

== Литература ==
* {{статья|автор=Александров Е. Б., Александров П. А., Запасский В. С., Корчуганов  В. Н., Стирин  А. И. |заглавие=Эксперименты по прямой демонстрации независимости скорости света от скорости движения источника |издание=[[Успехи физических наук]] |год=2011 |выпуск=12 |ссылка=https://ufn.ru/ru/articles/2011/12/l/ |язык=ru |издательство=[[Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН|Российская академия наук]]}}
* Физические величины: Справочник./А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова М.: Энергоатомиздат, 1991, — 1232 с.— ISBN 5-283-04013-5.
* {{книга | автор = [[Эйнштейн, Альберт|Эйнштейн А.]], [[Инфельд, Леопольд|Инфельд Л.]] | заглавие = Эволюция физики | место  = М. | издательство  = ОГИЗ | год = 1948 | страниц  = 267 | ref = Эволюция физики}}
* {{книга | автор = [[Медведев, Борис Валентинович|Медведев Б. В.]] | заглавие = Начала теоретической физики | место  = М. | издательство  = Физматлит | год = 2007 | страниц  = 600 | ref = Начала теоретической физики}}
* {{книга | автор = [[Неванлинна, Рольф|Неванлинна Р.]] | заглавие = Пространство, время и относительность | место  = М. | издательство  = Мир | год = 1966 | страниц  = 229 | ref = Неванлинна}}
* {{книга |автор=Иэн Стюарт |заглавие=Математика космоса. Как современная наука расшифровывает Вселенную |оригинал=Stewart Ian. Calculating the Cosmos: How Mathematics Unveils the Universe |издательство=Альпина Паблишер |год=2018 |allpages=542 |isbn=978-5-91671-814-0 |ref=Стюарт }}
* [http://www.orenport.ru/images/doc/833/Saveliev2.pdf И.В.Савельев "Курс общей физики" том II]

== Ссылки ==
{{Навигация}}
* [http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3693.html  Скорость света] — статья в Физической энциклопедии
* [http://www.astronet.ru/db/msg/1188661 Скорость света] на ''astronet.ru''
* {{Cite journal |first=O |last=Rømer|year=1676 |title=Démonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Römer de l'Academie Royale des Sciences |url=http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Roemer_1676.pdf |journal=[[Journal des sçavans]] |pages=223–36 |lang=fr }}
* {{Cite journal |first=E |last=Halley |year=1694 |title=Monsieur Cassini, his New and Exact Tables for the Eclipses of the First Satellite of Jupiter, reduced to the Julian Stile and Meridian of London |journal=[[Philosophical Transactions of the Royal Society]] |volume=18 |issue=214 |pages=237–56 |doi=10.1098/rstl.1694.0048 |bibcode=1694RSPT...18..237C |doi-access=free }}
* {{Cite journal |first=HL |last=Fizeau  |year=1849 |title=Sur une expérience relative à la vitesse de propagation de la lumière |url=https://www.academie-sciences.fr/pdf/dossiers/Fizeau/Fizeau_pdf/CR1849_p90.pdf |journal=[[Comptes rendus de l'Académie des sciences]] |volume=29 |pages=90–92, 132 |lang=fr }}
* {{Cite journal |first=JL |last=Foucault |year=1862 |title=Détermination expérimentale de la vitesse de la lumière: parallaxe du Soleil |url=https://books.google.com/books?id=yYIIAAAAMAAJ&pg=PA216 |journal=[[Comptes rendus de l'Académie des sciences]] |volume=55 |pages=501–03, 792–96 |lang=fr }}

{{внешние ссылки}}
{{Планковские единицы}}

[[Категория:Астрономические константы]]
[[Категория:Единицы измерения в астрономии]]
[[Категория:Естественные системы единиц]]
[[Категория:Планковские единицы]]
[[Категория:Рациональная система единиц]]
[[Категория:Релятивистские инварианты]]
[[Категория:Свет]]
[[Категория:Скорость света]]
[[Категория:Физические константы]]
[[Категория:Фундаментальные ограничения]]
[[Категория:Физические величины по алфавиту]]
[[Категория:Геометрическая система единиц]]
[[Категория:Релятивистская система единиц]]