От каких свойств зависит скорость света в данной среде

На самом деле, общая теория относительности утверждает, что скорость света является пределом только для физических объектов — элементарных частиц и состоящих из них тел, — а на движение самого пространства-времени никаких ограничений не накладывает. По крайней мере, до тех пор, пока это движение не используется для передачи информации и не нарушает принцип причинности, а расширение этот принцип не нарушает. Поэтому Вселенная вполне может расширяться со сверхсветовой скоростью — и, вообще говоря, до сих пор расширяется. Собственно, Наблюдаемая Вселенная — это область, из которой свет может за конечное время достичь нынешнего положения наблюдателя. При этом радиус Наблюдаемой Вселенной составляет примерно 46 миллиардов световых лет, хотя с момента Большого Взрыва прошло всего 13,8 миллиардов лет.

Более того, в общей теории относительности вообще нельзя каноническим образом определить скорость удаленного объекта — не понятно, какой линейкой мерить расстояние между двумя заданными точками и по каким часам засекать отрезок времени, в течение которого путешествовал объект. А если пространство-время успело расшириться, пока мы измеряли расстояние? Поэтому скорость можно ввести только в том случае, если существует некоторая выделенная ось времени. В модели Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера, которая хорошо описывает Наблюдаемую Вселенную, такая ось существует. Например, для измерения времени можно использовать собственное время галактики, отсчитываемое от момента Большого Взрыва, а расстояние между галактиками измерять в фиксированный момент времени гипотетической линейкой, соединяющей наблюдателей с синхронизированными часами. Это так называемое собственное расстояние. Именно это расстояние входит в закон Хаббла, описывающий расширение Вселенной. Однако фотоны реликтового излучения двигались в постоянно расширяющемся пространстве-времени, и в момент их испускания расстояние между начальной и конечной точкой траектории было меньше. Поэтому скорость, которая получится, если поделить текущее расстояние между концами траектории на время полета фотонов, будет превышать скорость света примерно в 3,3 раза. Правда, особого физического смысла эта величина не имеет — физики описывают расширение Вселенной постоянной Хаббла, которая имеет размерность обратного времени, а не скорости.

Предыдущий ответ по сути своей не верен, особенности движения тел со скоростью света никак не связаны с квантовой механикой, в этом смысле квантовая механика не отличается от классической, для массивных квантовых частиц существует система отсчета покоя несмотря на корпускулярно-волновой дуализм. И утверждение, что камень не движется – это отказ от принципа относительности, движение относительно, всегда есть системы отсчета где камень движется.

Поэтому разберемся по порядку. Если бы рядом с камнем летел кирпич со скоростью половина скорости света, то относительно кирпича камень тоже летел бы с той же скоростью. В этом суть принципа относительности, это еще Галилей придумал и это чуть ли не первое что проходят по физике. Почему же тогда говорится, что нельзя лететь со скоростью выше световой, откуда это ограничение? Оно идет от того, что если бы рядом с камнем летел бы лучик света, он бы разумеется летел со скоростью света, но если бы мы теперь померили скорость лучика света относительно летящего кирпича, то мы бы получили то же самое значение. Парадоксально, но факт. Скорость света постоянна во всех системах отсчета.

Это происходит от того, что скорость – это расстояние деленное на время, но отдельно времени и отдельно пространства не существует, существует пространство-время. Это значит, что когда мы меняем систему отсчета с камня на кирпич, у нас меняются не только координаты, но и время в разных точках. На самом деле, не существует единого абсолютного  пространства или времени отдельно от наблюдателя. Разные промежутки времени, одновременность – это все зависит от системы отсчета. Два события, одновременные относительно камня, не будут одновременны относительно кирпича. Камень померяет другую длину кирпича, чем сам кирпич. Более того, камень будет видеть, что на кирпиче за 1 секунду прошло меньше секунды, а кирпич будет видеть то же самое, что на камне за секунду прошло меньше секунды, это называется релятивистским замедлением времени. Так должно быть, потому что системы отсчета камня и кирпича равноправны, этого требует относительность.

Это потому что и расстояние, и время в другой системе отсчета мы можем получить только получив от нее сигнал в виде света или чего-то еще. И если между двумя событиями такой сигнал не смог бы пройти, то будут наблюдатели, которые увидят, что первое событие случилось раньше, а будут те, которые увидят что, второе, для таких двух событий невозможно установить причинно-следственную связь. Все от того, что принципиально не существует абсолютного времени или пространства, существуют индивидуальные наблюдатели, их системы отсчета и померенные для них интервалы времени, одновременность и расстояния. И во всех системах отсчета свет распространяется с одной и той же скоростью. Получилось так, что мир устроен совершенно по-другому, чем нам кажется из повседневной жизни, где мы просто не сталкиваемся с достаточно большими скоростями. Подробнее я Вам рассказать не смогу, но Вы можете сами, если Вам интересно понять как работает пространство и время, изучить специальную теорию относительности (СТО), математика там на уровне средней школы, но саму физическую суть сразу осознать непросто. Не думаю, что ее можно взять и рассказать за чашкой чая, это надо сесть, осмыслить и проработать самому.

Ну а что касается исходной постановки вопроса, то в систему отсчета фотона перейти нельзя. По мере приближения скорости тела к скорости света в нашей системе отсчета его время будет замедлятся, и при скорости света остановится. Физически это означает, что для фотона не существует такого понятия, как его собственное время, поэтому относительно него нельзя померить ни скорость, ни что-либо еще. Поэтому Ваш вопрос не имеет ответа.

Релятивистской массы нет в природе и, согласно релятивистской механике Эйнштейна, масса остаётся инвариантной и равной массе покоя всегда, независимо от скорости (недоверчивым сюда).

Темп роста энергии частицы (E) с ростом скорости β = v/c (в единицах скорости света c) получен мною здесь. Если тело обладало скоростью β₁ = 0,9 при энергии Е₁, то для достижения скорости β₂ = 0,9…999 (n девятoк после запятой), потребуется энергия E₂ = (3,16)ⁿ⁻¹⋅Е₁. Получается, что с каждой новой девяткой в величине скорости (β), энергия должна быть увеличена в 3,16 раз. Таким образом, неограниченный рост числа девяток (n) в численном значении скорости (β), приводит к неограниченному росту энергии.

Mаксимальная скорость зарегистрированного материального объекта (протона), ускоренного до околосветовых скоростей в космическом пространстве, равна β = 0,9…999 (всего 23 девятки), а соответствующая энергия, E ~ 10¹¹ ГэВ. Области в галактиках и механизмы ускорения до этих скоростей пока неизвестны. Максимальные энергии столкновения протонов, достигнутые на ускорителе БАК (LHC) в ЦЕРН, равны 1,3×10⁴ ГэВ, что в системе отсчёта неподвижной мишени соответствует энергии протона = 9×10⁷ ГэВ или скорости протона β = 0,999 999 999 999 9999 (16 девяток). В обоих случаях масса протона остаётся неизменной и равной массе покоя, 0.938 ГэВ.

Согласно релятивистской механике, со скоростью света (β = 1) могут лететь только безмассовые частицы (фотоны), но и у них есть недостаток − они не могут лететь медленнее.