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我們知道光速是299792458米/秒,可是反過來又定義一米是光傳播1/299792458秒的距離?
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  • 1 # 風趣的命運刺客

    不是悖論,首先光速對所有參考系是不變的,這是關鍵的前提。然後透過一秒的定義,就可以得到米的定義了,這沒問題吧?然後順勢得出光速,注意這個光速是精確值,不是測量值,因為在米的定義下,光速完全可能確定,沒有誤差,這是邏輯的結果。所以光速和米的定義不矛盾。

  • 2 # 醉花音

    怎麼會是悖論呢?這其中是有因果關係的,在國際單位制中,米是長度的基本單位,既然有米這個單位,肯定就要聯絡到秒,我們先來看米的定義,米的定義最初是起源於法國,並且定義為在巴黎子午線上赤道到北極點距離的千萬分之一,在後來制定了國際米原器,但是這個定義不是很精確;

    1:直到後來,天文學家們測量了法國敦刻爾克至西班牙巴塞羅那之間的距離後,根據測量結果於1799年製作了一根鉑制長杆-鉑杆,並且將杆兩端的距離定義一米,然後到後來的鉑銥米原器,鎘,氪譜線定義,鐳射定義,這些定義都是越來越精確的,但是都不是目前最精確的,直到20世紀70年代,隨著光速測量越來越精確,國際度量大會就將一米定義為:“光在真空中傳播1/299 792 458秒所經過的距離”,這就是一米的最終定義,是目前最精確的。

    2:同樣定義了一米,自然要定義一秒,在百科上秒的定義是:銫133原子基態的兩個超精細能階之間躍遷時所輻射的電磁波的週期的9192631770倍 。也就是在這兩個能級之間輻射的電磁波一個週期的9192631770倍,但是要求銫原子必須在絕對零度的環境下。

    3:當一米和一秒定義好以後,國際度量大會就把米和秒納入到國際基本單位制當中去,而不把速度納入進去的原因是因為速度是匯出單位,雖然光速的定義要用到米,但是光速是一個常量,在時間的精確定義下,那麼光速的測定就是非常準確的,這樣就可以反過來修正對於一米的定義,因為我們已經發現了在一秒的時間內(儘管存在誤差,但是非常小)光只能傳遞這麼遠,於是就出現了最後的光速定義法。

    米的光速定義法的出現還得依賴於電磁學的進步,正是由於光速的不變性,才有現在各種精確的定義;隨著測量學的不斷進步,我相信以後對於這些基本單位制的定義會越來越精確。

  • 3 # 老堪69294438688

    的確是個悖論。原因在於我們一方面把速度作為匯出的量,另一方面卻又認為光速是恆定的。這讓人不禁要問,難道二十九萬多公里是恆定的,一秒也是恆定的嗎?如果不是,那麼為什麼我們說光速是恆定的呢?其實,只要我們反過來,把光速認為是恆定的,把時間和空間認為是匯出的,這個問題就迎刃而解了。光速之所以是恆定的,這與我們的世界有關。在我們的世界中,物質的”能質比”存在一個最大值,而光就是這樣的物質,光的能質比決定了它的最大速度。世界上所有物質都是相對於光而存在的,這就如同一幅畫中各種顏色的線條相對於白板而存在一樣,除了光,宇宙中其他物質在我們看來都是黑色或接近黑色的線條。也就是說,光是宇宙物質的背景,這個背景以光速的形式存在,其餘物質的速度相對於光都在零附近,沒有接近光速的物質。這就是我們為什可以將光速認為恆定的,把時間和空間認為是匯出的理由。一旦我們這麼去做了,那個悖論就沒有了。時間和空間分別由對方以及速度而匯出,作為被匯出的量,無論時間或空間,它們的定義原則上都是任意的,而任何一個任意的量都決定另一個匯出的量。就是說,我們可以任意規定時間而匯出空間,也可以任意規定空間而匯出時間,唯一不變的是光速。

    如果不嫌麻煩,我們還可以透過完善數的概念來理解這個問題,只不過說來話要長一點,不感興趣的就別看了:1、分數是最基本的數,自然數只是一種特殊的分數而已。2、數是有單位的,分母的倒數是“分數單位”。自然數的單位是“1”。3、數只是一種符號,這符號不是被計數事物的符號,而是被計數事物的“等量物”的符號。4、等量物可以是石子、草棍、豎起的手指頭一類。當我們說”這裡我有三個人”的時候,這裡的“三”指的不是那三個人,而是指對應那三個人的等量物,正是由於那三個人的等量物的存在,我們才可以另外說“這裡有三棵數”、“這是三件衣服”等等。世上沒有一樣大小的兩件事物。人類最初的歷史上(遠古時期),等量物也不是必須一樣大小的。自然界中沒有一樣大小的石子,我們的十個手指也不一般齊,這都不影響它們作為被計數事物的等量物。但是,當人類有了計量(古埃及),尤其有了幾何(古希臘),情況就不一樣了。由於被計量的事物是相等的,因此等量物也必須是相等的才是。於是,人們用數軸上等距的線段作為這類被計量事物的等量物也就不足為怪了。但是,一維的線段不能滿足數要有寬度的要求,因此我們有理由認為,該線段僅僅是有寬度的面的一條邊。這個面的寬度的倒數就是這個數的單位。當這個面的寬度為1的時候,數的單位便是1/1,也就是“1”。現在我們可以說,自然數的等量物是寬度為1的”數帶”,分數的等量物是寬度為分母導數的“數面”。分數的值,或者說“分數的數”,是數面長乘寬的積,數面的長乘或者寬都可以由分數的值匯出。前面我們說了,分數是最基本的數,於是我們有理由認為最基本的物理量應該是能夠用分數表示的物理量,這就回到我們最初的話題:只要我們認為光速是最基本的物理量,我們就可以從中匯出時間和空間。時間和空間不是最基本的物理量,無論我們談到時間或空間,都必須以對方和速度為前提,因為它們是匯出的量。當然,從根本上講,這是一個形而上學的問題,誰是被匯出的取決於誰不經推導便能方便地定義。當我們把數面的量作為基本量時,我們可以說方便地利用它的長和寬對其進行定義,而無論這裡的長和寬是什麼。但當我們把沒有寬度的線段作為基本量時,我們就只知道它是什麼,卻不知道它為什麼是這個了,因為它導不出什麼新的概念來,這就不能用已有的概念來定義它,時間和空間就是這樣的東西。因此,我們就有必要建立起以時間和空間為匯出的,速度是被匯出的形而上學。

  • 4 # 科學探索菌

    光速和米的定義不是悖論,這在科學和邏輯上都是合理的。

    首先這並沒有患迴圈定義的錯誤。要想理解這個,首先要研究人類的計量發展史。在古時候,每個國家的度量衡都不是很精確,而且每個國家的規定都不一樣。隨著科學技術的發展,人們發現原有事物的定義存在不穩定性,但人們在日常生活生產以及科學研究中,又不能缺少這樣的定義,因此就要找一個相對而言比較穩定而又精確的定義。隨著未來科學技術的發展,說不定又會有新的定義。

    就像現在的千克單位一樣,目前仍然還是用了一個鉑銥合金製造的國際千克原器來定義的,目前這個國際千克原器儲存在巴黎計量局。時間的定義也一樣,剛開始的時候,我們也很難精確單位秒究竟有多長。時間最開始是用天文現象來定義的,也就是我們現在所知道的地球的公轉與自轉,從一天到一年,再精確到每時每刻。

    國際單位制中的基本單位,也只是相對而言,人們的認知始終是有限的,隨著科學和技術的發展,人們對世界有了新的認識,測量的精度也越來越高,有關這些單位的定義也會發生改變。

    米這個單位究竟有多長,人們很早就規定了,並且製作了相應的標準米尺,也就是說後來有關米的定義的改變,並不能改變實際測量值,只會讓其更精確。在用光速定義米以前,就已經有了比較明確的規定,米的定義的參照物的改變,並不影響之前對米的長度的定義。相對論的發表,使人們認識到光速在所有參考系下的不變性,但真正使用光作為米的定義,也是在人們用以往米的定義可以非常精確測量光速後才發生的,而且這個誤差要非常小,否則也不可能用光憑空定義米。

    米的定義歷史: 1. 1790年5月由法國科學家組成的特別委員會,建議以透過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位——米 2. 1960年第十一屆國際計量大會:“米的長度等於氪-86原子的2P10和5d1能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763.73倍”。 3. 1983年10月在巴黎召開的第十七屆國際計量大會:“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度”[第17屆國際計量大會(1983)]

    物理單位的不同,只會影響物理量的數值量綱,也就是說只在數字表示上不同,並不會影響實際的測量結果。為了方便,以及不影響以往的物理理論,不改變物理量的數值量綱,人們用之前定義的米來測量光速,並用它來重新定義米,這是完全符合邏輯的。比如說,成年人張三的身高用現在標準的米的定義是1.6米,如果我以小明的身高為標準重新定義單位“米”,那麼現在小明的身高的數值就是1,在這裡我們發現這不單單是定義變了,而是單位米所代表的數值長度也變了。光速是匯出單位,按規定是光在一定週期內內在真空中所行進的距離,由於光速的不變性,光所行進的距離也是恆定的,在時間的精確下,我們可以用光速反過來修正米的定義。我們是用光在單位時間內行進的路程來定義米的,其實新的定義並沒有改變以往單位米所代表的長度,本質上的長度都是一樣的。如果我把定義改成:“米是1/17987547480分鐘的時間間隔內光在真空中行程的長度”,是不是就感覺不太一樣了,實際上就是輔助定義米的時間單位變了,但米所代表的數值長度和用以往所定義的米所測量的數值長度一樣。

    我知道題主為什麼會問是不是悖論,因為在現實操作中,用現在這個米的定義是不方便的。科學家之所以會用那些感覺虛無縹緲的定義,主要還是考慮其穩定性、可靠性以及普適性。可以肯定的是,即使米有了新的定義,依然還要保留像國際千克原器一樣的國際米原器,也就是標準米尺,雖然標準米尺會因溫度、磨損等其他因素變得不精確,但這在現實生活中是很實用的。即使現在用光速來定義米,其實也是有誤差的,只不過這個誤差在可以容許的範圍內。

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