השאלה המקורית: מדוע מהירות האור היא ערך אבסולוטי וקבוע? האם יש עוד קבועים כאלה בפיסיקה?



מהירות האור (C) קבועה בריק. זו עובדה אמפירית. ממשואות מקסוול (התורה האלקטרודינמית) אנו מקבלים שגלי אור נעים במהירות קבועה בריק. היה זה רק הגיוני להניח שהחוקים האלה יחולו רק במערכת מיוחדת אחת. אך לא היו ניסויים שהצליחו להוכיח את זה (גם לא הניסוי המפורסם של מיכלסון ומורלי).

כשאלברט איינשטיין ניסח את תורת היחסות הפרטית, היא תאמה באופן עקבי ולוגי את ההנחה שמהירות האור קבועה בכל מערכת ייחוס ושמשוואות מקסוול תקפות בכל מערכות הייחוס האינרציאליות. איינשטיין טען שלא רק האור, אלא גם כל הפרעה ביקום אינה יכולה לנוע במהירות שעולה על C.


אלברט איינשטיין. מהירות האור מוחלטת | צילום: ויקיפדיה

מהירות האור היא הבסיס לתורת היחסות הפרטית, שקובעת שמהירות האור אינה תלויה במהירות הצופה ושהיא אינה משתנה עם הזמן והמקום. ההנחה שמהירות האור אינה תלויה במהירות הצופה מנוגדת להיגיון היומיומי שלנו (אחרי הכול במכניקה הניוטונית התרגלנו ל"חוק חיבור המהירויות" שלפיו צופה נייח שמודד מהירות של עצם כלשהו ימדוד מהירות שונה מאשר אם יעשה זאת צופה שנמצא בתנועה, וההפרש בין המדידות יהיה שווה למהירות היחסית של שני הצופים). אינשטיין הראה תיאורטית שהחוק הזה איננו תקף ברגע שזונחים את ההנחה שכל הגופים ביקום מתקדמים באותו קצב בזמן.

כאן המקום לציין שמהירות האור נמדדה רק בריק והמהירות הזאת היא קבוע מהירות האור C . כשאור נע בתוך תווך, למשל במים או באוויר, מהירותו תשתנה, אבל כמובן גם אז לא תעבור את C.

על פי הגדרה, קבוע פיסיקלי אינו משתנה בהתאם לסביבה שבה הוא נמדד. נוסף על מהירות האור בריק, קיימים קבועים רבים נוספים, כמו קבוע פלנק h (מכניקת הקוונטים), קבוע הכבידה G, קבוע בולצמן (מכניקה סטטיסטית) ועוד.

חיים ברק
המחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

12 תגובות

  • דן זיו

    מהיכן שואב האור האנרגיה לתנועתו

    שאלה שניה
    האור שהשמש קורנת הוא פונקציה של יסודות כימיקלייים המרכיבים את השמש
    אור הנובע מכוכבים אחרים המורכבים מיסודות השונים ממרכיבי השמש
    שונה מאור השמש או זהה לאור השמש

  • דן ארנולד

    האם ייתכן שיש כוח, קרן, גוף

    האם ייתכן שיש כוח, קרן, גוף שנעים מהר יותר ממהירות האור? לדעתי כן, אבל אנחנו לא נראה דבר שנע מהר ממהירות האור, ולכן גם לא נהיה מודעים לו, ולא ידועה לי כל שיטה למדידה. או שאני טועה?

  • שניר גרין

    המהירות האבסולוטית של האור

    אני מבין את ההנחה שמהירות האור היא אבסולוטית. אחרי הכל, יש הרבה מאוד ניסויים העומדים מאחורי טענה זו ואף משוואות לחישוב זמן לפי מהירות הגוף ביחסית למהירות האבסולוטית של האור, שהוכחה מדעית.
    עם זאת, האם קיימת הסיבה לדבר, מפני שלא מצאתי את התשובה הזו לאחר חיפושים רבים.
    תודה רבה על הכתבה המצויינת. פשוטה להבנה, ועם זאת מאוד אינפורמטיבית, מעשירה ומעניינת.

  • שניר גרין

    אני מתכוון להסבר שמסביר את

    אני מתכוון להסבר שמסביר את ההיגיון מאחורי התופעה הזו, אם זה לא היה מובן מהדברים שכתבתי למעלה

  • מרינה זיו

    טעות ניסוח. (ותודה על העבודה שהשקעתם במדור נהדר זה)

    המשפט: "להניח שמהירות האור אינה תלויה במהירות הצופה הינה מנוגדת להגיון היום יומי שלנו ..." דורש שכתוב

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןביאנה

    תגובה למרינה

    מרינה שלום,
    תודה על הערתך ועל הפרגון,
    הכתבה מעט ישנה ואכן נערכה לאחר הערתך,
    בברכה,
    ביאנה

  • צב מעבדה

    למה למה?

    אני לא סגור על זה שיש מקום לשאלות מסוג 'למה' במדע, לפחות לא במדע פופריאני. על שאלה מסוג 'למה' אפשר לענות ב "ככה אלוהים רוצה".
    נדמה לי שהשאלות במדע מודרני הן שאלות מכניסטיות, כאלו שמתארות או מסבירות קשרים בין דברים שונים.

  • א.עצבר

    האם יכול להיות קבוע פיזיקלי שאינו ניתן למדידה ?

    נניח חלל אינסופי עם שמש יחידה הנמצאת במנוחה מוחלטת.
    גלי האור השמשי נעים במהירות קבועה לכל הכיוונים.
    מהירות קבועה זו ניתנת לכימות, רק ביחס לחלל אינסופי נח מוחלט.
    את מהירות גלי האור יכול לגלות צופה שהוא נח מוחלט
    צופה נח מוחלט לא קיים במציאות.(כל צופה נמצא על כוכב נע )
    לכן, אין כל ניסוי המסוגל למדוד את מהירות גלי האור.

    על פי התיאור המוצע, לכל צופה יש מהירות מוחלטת משלו,
    בדיוק כמו שלגלי האור יש מהירות מוחלטת משלהם.
    הבעיה היא....שמהירויות מוחלטות אינן ניתנות למדידה.

    התוצאה...כאשר מערבבים מהירות יחסית של צופה עם מהירות
    מוחלטת האור, מופיעים פרדוכסים רבים.

    הפתרון - יש להשתמש במושג חדש ומהפכני, והוא הזמן הסטטי.
    הזמן הסטטי הוא בראשיתי קדמוני , אבל הידיעה על קיומו היא חדשה.

    תורת המוחלטות – הופעתו של הזמן הסטטי --------- ------------------------------------ 1
    מאמר מקורי מאת א.עצבר A . aetzbar

    זמן סטטי , זמן דינמי , וזמן תודעתי.
    אריסטו: אין ריקנות בטבע.

    זמן סטטי, מושג חדשני המבאר את המציאות הפיזיקלית.
    החלל האינסופי מלא בזמן סטטי , שהוא נח מוחלט וקר מוחלט (גבול הקור)
    בכל כיוון שנבחר, יימדד זמן סטטי של כ 0.0036 מיקרו שנייה למטר. (ניסויים ישפרו את המספר)
    זמן סטטי מופיע על פני מרחק גיאומטרי. נקודה היא רגע של זמן סטטי.
    זמן סטטי הוא רק כמותי, ואין בו הבחנה של עכשיו , עבר או עתיד.
    זמן סטטי הוא תווך נח מוחלט , שבו נעים "גלי זמן" במהירות הקרובה ל 300000 ק"מ לשנייה.
    יש גלי זמן נראים, ושמם המקובל הוא ....אור .
    השם הכללי המקובל לגלי זמן, הוא גלים אלקטרו מגנטיים.
    תופעות האור , החשמל ,המגנטיות ומוליכות על , יבוארו בעזרת זמן סטטי. ( אין יותר חלקיקים)
    מגנט הוא "מפוח נצחי" של זמן סטטי.

    כל התנועות שבעולם ייבדקו ביחס לזמן הסטטי שהוא נח מוחלט.
    שתי מכוניות המתקרבות זו לזו, הזמן הסטטי בינהן הולך וקטן
    ואם הן מתרחקות זו מזו, הזמן הסטטי בינהן הולך וגדל
    הזמן הסטטי הוא דבר ערטילאי כמותי ונמדד. גם הזמן הדינמי הוא דבר ערטילאי כמותי ונמדד.

    זמן דינמי מופיע בפעולה פיזיקלית.
    כל פעולה פיזיקלית ניכרת ברגע התחלה, משך זמן , ורגע סיום.
    כל פעולה פיזיקלית ניכרת גם בכמות של אנרגיה
    היפוך הופעות האנרגיה מקיים חוק שימור, וההיפוך נעשה בדרך של פעולות.
    פעולת שריר היא פעולה פיזיקלית, הניכרת בצירוף כמויות של זמן דינמי ואנרגיה
    בזמן הדינמי של פעולה פיזיקלית, יש הבחנה של עכשיו ועתיד.
    תורת המוחלטות – הופעתו של הזמן הסטטי --------- ------------------------------------ --2
    מאמר מקורי מאת א.עצבר A . aetzbar

    זמן סטטי וזמן דינמי הם מציאותיים – מכיוון שהם נמדדים.
    מדידת זמן דינמי של פעולה ממרחק קבוע: ( זמן סטטי לא משפיע על המדידה)
    נניח פעולת מטוטלת אידיאלית עם מצבי ימין ושמאל של רגעי מנוחה.
    המודד מביט במטוטלת ממרחק קבוע כלשהו.
    המבט המתמשך של המודד במטוטלת, מבטיח כי כל רגע דינמי שלה הוא גם רגע דינמי שלו.
    ברגע דינמי בו נמצאת המטוטלת במצב ימין, מפעיל המודד שעון עצר.
    ברגע דינמי בו נמצאת המטוטלת במצב שמאל,מפסיק המודד את שעון העצר.
    כך נמדד זמן דינמי של פעולה ממרחק קבוע.

    מדידת זמן דינמי של פעולה ממרחק משתנה: ( זמן סטטי כן משפיע על המדידה)
    במדידה כזו מפעילים ומפסיקים שעון עצר, תוך כדי תנועה.
    כשנמדוד זמן דינמי בהתקרבות אל הפעולה,יתקבל זמן קצר במקצת משל מדידה ממרחק קבוע
    כשנמדוד זמן דינמי בהתרחקות מהפעולה , יתקבל זמן ארוך במקצת משל מדידה ממרחק קבוע.
    הפרש הזמן נובע מהזמן הסטטי של "מרחק ההתקרבות" או של "מרחק ההתרחקות".
    לכן, מדידת זמן דינמי ידוע תוך כדי תנועה, היא מדידה עקיפה של זמן סטטי.

    זמן סטטי הוא מושג חדש ומהפכני, המאפשר שימוש בגלי זמן.
    מי שמדד זמן סטטי היה אולה רמר , אבל מקובל להגיד שהוא מדד את מהירות האור.

    זמן תודעתי
    זמן תודעתי אינו נמדד , ויש בו הבחנה של עבר , עכשיו , ועתיד.
    זמן תודעתי נוצר מדימוי של תנועה נצחית בקו ישר בחלל אינסופי.

    א.עצבר
    19/4/2015

    א.עצבר

    האם יכול להיות קבוע פיזיקלי שאינו ניתן למדידה ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאנה גריבנין

    קבוע פיסיקלי

    ראשית אציין שמהירות האור היא קבועה בכל מערכות הייחוס ולכן מקור האור (השמש) לא חייבת להיות במנוחה מוחלטת וגם לא הצופים המודדים את מהירות האור. מערכות ייחוס נייחות וניידות ימדדו את אותה מהירות של קרני האור.

    לגבי קבוע פיסיקלי נמדד - רוב הקבועים הפיסקליים ידועים לנו היום ממדידות נסיוניות שנעשו, אך ישנם קבועים שעל מנת למדוד אותם יש לבצע ניסויים מסובכים במיוחד, כמו למשל מציאת מסת ההיגס שארכה שנים רבות ונדרש ניסוי ענק מימדים בשביל למצוא אותה.

  • אנונימי

    מהירות האור בתווך

    ראוי לציין שכל פוטון נע במהירות C, לא משנה באיזה תווך הוא נמצא.
    בתווך שאינו ריק פוטון נבלע ומעורר אלקטרון לרמת אנרגיה גבוהה יותר וכאשר האלקטרון חוזר לרמת האנרגיה הנמוכה שלו הוא פולט פוטון אחר שגם נע ב-C.
    השקלול של מהירות האור כלומר של הפוטונים דרך התווך הוא C/N,כאשר N תלוי בתווך.

  • שרון

    למה מהירות האור היא סופית

    לדעתי מהירות האור בריק הייתה אמורה להיות אין סופית א}אין לאור מסה.ב}בריק אין שום דבר שמגביל את מהירות האור.
    לכן לדעתי מה שקובע גם את מהירות האור וגם את המסה של האטומים היא החור השחור שנמצא במרכז הגלקסיה .שהרי בסביתתו נבלע גם האור שאין לו מסה.ומחוץ לתחום שלו הוא שולח גלי גרבטציאה שהם קובעים את המסה והמשיכה של כל החלקקים.

  • גלעד קידר