빛의 속도는 어떻게 나왔을까?

빛의 속도는 어떻게 나왔을까?

빛의 속도는 진공에서 299, 792 458 m/s의 정확한 값이며, c를 국제적으로 나타낸다. 빛의 속도는 근본적인 물리적 상수였고, 길이 단위인 미터는 이것으로부터 정의되었다. 특수 상대성 이론에 의하면 c는 우주의 모든 에너지, 물질 및 정보가 가질 수 있는 속도의 최댓값이며, 최근의 이론에 의하면 중력파의 속도이기도 하다. 질량이 없는 입자와 필드(빛과 같은 전자기 방사선 포함)는 c로 진행하며 관성계에서는 관찰자의 속도와 관계없이 입자와 파동이 c로 진행된다. 상대성에 따르면, c는 시간과 공간을 관련시키고, 또한 질량 에너지 평등 E = mc2에도 나타난다. 특수 상대성 이론에 의하면, 모든 운동, 즉 물질의 전달 속도와 질량을 가진 게이지 보손은 빛의 속도보다 더 빨리 움직일 수 없다. 불변 질량이 0인 물체(예: 광자)만이 빛의 속도로 전파될 수 있다.맥스웰 방정식 맥스웰은 이 방정식을 바탕으로 자신의 전자기장 이론을 확립하여 그 전에 물리학에서 별도로 고려되었던 전기와 자아를 묶음으로써 통일적으로 설명할 수 있는 방정식을 만들었다. 맥스웰의 방정식은 가우스 법칙, 가우스의 자기 법칙, 패러데이 전자기 유도 법칙, 에인절-맥스웰 회로 법칙으로 구성된다. 이것은 10개 이상의 원래 방정식을 한 4개의 맥스웰 방정식을 편집한 것이다.가우스 법칙: ∇∙D=ρf 가우스 자기 법칙: ∇∙B=0sB∙dA=0 패러데이 전자기 유도 법칙: ∇×E=-∂B∂tcE∙dl=-ddtsB∙dA 앙페르-맥스웰 회로 법칙: ∇×H=J+∂D∂tcH∙dl=sJ∙dA+ddtsD∙dA 아인슈타인의 특수 상대성 이론 맥스웰 방정식은 물리학의 어려운 주제였던 갈릴레오-뉴턴 상대성 원리에 만족하지 않았다. 이 모순을 해결하기 위해 노력하면서 1905년 아인슈타인은 맥스웰의 전자기 이론에 대한 동기와 에테르에 대한 증거가 없는 특수 상대성을 확립했다. 특수상대성이론은 불확실한 전자기 이론을 명확히 했다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 빛의 속도 불변의 원리에 근거하여 상대와 동등한 속도로 움직이는 두 개의 기준 프레임에서 고전 전자기 법칙이 변하지 않는 새로운 개념의 시공간을 제시한다. 모든 관성 좌표계에서 빛의 속도가 일정하다고 가정하면, 자연법칙은 다른 속도를 가진 관성 좌표계에서 같은 형태로 기술될 수 있다. 일반적으로 기본 상수 c는 시공간에서 같은 값을 가진다고 가정하는데, 이는 위치나 시간에 의존하지 않는다는 것을 의미한다. 그러나 많은 이론은 빛의 속도가 시간에 따라 변할 수 있다고 주장한다. 빛의 속도가 여전히 변한다는 결정적인 증거는 발견되지 않았지만, 연구는 계속된다. 일반적으로 빛의 속도가 등방성이라고 가정한다. 이는 광속 측정 방향의 영향 없이 같은 값을 갖는다는 것을 의미한다. 특수 상대성은 두 가지 가정에 기초한다. 첫째, 물리학의 법칙은 모든 관성 좌표계에 정기적으로 적용된다는 것입니다. 두 번째 가정은 빛의 속도 불변 원리이다. 빛의 속도는 관성 좌표계와 파원의 움직임과 관계없이 모든 관성 좌표계에서 같은 값 (c = 2.99792458 * 108 m/s)을 가진다. 이 두 가지 가정에 기초하여, 특수 상대성은 반 직관적이고 실험적으로 확인된 예측을 갖는다. 이것은 시간 지연과 길이 수축을 포함한다. 시간 지연과 움직임을 가진 참조 시스템의 시계는 시계에 대해 멈추는 관찰자가 측정한 시간보다 느릴 것이다. 이동 기준 시스템의 관찰자가 측정한 물체의 길이가 고유 길이보다 짧아서 길이는 기준 시스템에 대해 서로 다른 측정값을 가지고 있다. 고유길이는 고유 경로와 고유 시간처럼 물체에 대해 멈추는 관찰자가 측정한 길이이다. 상수γ 의 식은 γ=1(1-υ2c2) 12 공식에 의해 주어지며, Lorentz의 상수로 알려진 길이 수축 및 시간 지연이 선행된다. 여기서 v는 물체의 속도를 나타낸다. 대부분 물체는 빛보다 훨씬 느려서 1과의 차이는 일반적으로 무시할 수 있다. 그러나 v가 빛의 속도에 접근할 때 무한을 분산시키기 위해 상대론적 속도로 증가한다. 빛의 속도에는 한 방향과 양방향 속도가 존재한다. 일방향 빛의 속도의 예는 빛이 근원에서 멀어지는 속도와의 양방향 속도의 속도를 가지고 있다. 빛의 예로는 빛이 소스에서 나와 거울에 반사되어 다시 반사되는 속도가 있다. 실험적으로 빛의 양방향 속도만 측정할 수 있다. 그러나 시계가 광원과 관찰자의 위치에 동기화된다는 가정이 없다면, 일방향 빛의 속도는 측정할 수 없다. 그러나 아인슈타인의 시계 동기화 개념을 채택하면, 빛의 일방향 속도는 빛의 두 방향 속도의 빛과 정의에 의해 같아진다.