¿Cómo es posible estandarizar la velocidad de la luz si el espacio se expande?

Esta es una muy, muy buena pregunta, con la que luchan los astrofísicos, pero que otros, incluso los físicos, trivializan.

La solución moderna es que el medidor se define como la distancia que recorre la luz en un segundo. Entonces debes tener un reloj y una fuente de luz.

A largas distancias, que toman largos períodos de tiempo, los astrofísicos tienen problemas para explicar a la gente común qué tan lejos están las cosas (¿ahora? ¿O cuándo se fue la luz? Etc.). Muchos conceptos cotidianos son simplemente absurdos en distancias comparables al tamaño del universo.

Primero permítanme agregar que pueden llevarse bien con las cosas informáticas en nuestra galaxia, y probablemente en nuestro grupo local, sin considerar la expansión del espacio. Los objetos en la galaxia están gravitacionalmente unidos entre sí, y la galaxia no se está haciendo más grande.

La única respuesta que puedo dar, y admito que no es completamente satisfactoria, es que la velocidad de la luz es solo constante, y de hecho solo definible, localmente . Por ejemplo, en diferentes puntos en un campo gravitacional, mientras que una medición local siempre da “c”, un observador encuentra que un haz de radar que se refleja en Venus es demasiado lento y viaja demasiado lejos.

Ahora, como estamos hablando del espacio- tiempo , local significa no solo cerca del espacio sino también en el tiempo. Después de todo, debe tener el reloj al comienzo de la medición. No puede medir retroactivamente con los relojes que tenemos ahora, a menos que sepa cómo las tasas de tiempo podrían haber cambiado con el tiempo.

Entonces, la distancia no solo cambia con respecto a nuestros medidores locales, sino que la velocidad de la luz en el pasado del universo cambia en relación con nuestros relojes locales. A medida que el espacio se expande, el potencial gravitacional puede cambiar, probablemente disminuyendo, por lo que nuestra velocidad de luz moderna cubrirá más parsecs en relación con nuestros relojes, además de que habrá más parsecs para cubrir. Hmm … eso se puso interesante, ¿no?

Te dejaré con otro pequeño rompecabezas. Si la luz emitida hace mucho tiempo estaba en un reloj lento debido a la alta densidad gravitacional del universo temprano, y los relojes ahora funcionan relativamente más rápido, entonces la luz roja se desplaza debido a la expansión del espacio, la expansión del tiempo (más garrapatas) o ambos ?

Esto justificaría llamarlo la expansión del espacio- tiempo . Sin embargo, hasta donde yo sé, la expansión del tiempo no suele considerarse para determinar el significado del desplazamiento al rojo. En otra pregunta, yo mismo negué que hubiera habido una expansión del tiempo, ya que el universo aún no ha terminado y no sabemos cuánto tiempo tiene en él. Hmm …, como dije, un enigma.

La expansión que se ha observado marcará una diferencia sobre las distancias astronómicas. Después de todo, fue a través de observaciones de estrellas que están a distancias astronómicas de nosotros que la expansión se notó en primer lugar. Esto se hizo a través de un método comparativo al examinar el llamado desplazamiento rojo de los espectros desde estrellas distantes, debido al efecto Doppler a medida que se alejan de nosotros.

Aquí en la tierra, la velocidad de la luz se puede medir y, por lo tanto, estandarizar, en distancias comparativamente minúsculas. La expansión astronómica no hará una diferencia apreciable en el valor obtenido para la velocidad de la luz.

Bueno, antes que nada, observamos el cambio de color rojo a la luz de galaxias distantes, exactamente porque el espacio se expande. Pero eso es solo entre nosotros y cúmulos de galaxias distantes. Por ejemplo, no podemos observar nada entre nosotros y la cercana galaxia de Andrómeda porque, en realidad, nos estamos acercando a ella.

Creo que lo que estás preguntando es si la velocidad de la derecha es constante en el universo. Bueno, ¿cómo podríamos saberlo? La relatividad dice que las cosas son solo de una manera desde un punto de observación. ¡Puedo observar algo, tú observas otra cosa y ambos tenemos razón!

Digamos, si pudieras mudarte a una galaxia distante y medir la velocidad de la luz allí, ¿cómo lo harías? ¿Qué usarías como unidad de tiempo? Recuerde que, hoy, el segundo, como unidad de tiempo, se define como la longitud que la luz viajará en el vacío durante ese tiempo.

Eso no significa que los medidores se estén expandiendo, solo que hay espacio para más medidores.

La luz todavía viaja a la misma velocidad, tomaría más tiempo llegar al borde de la dimensión si se expande. Un autobús que viaja 100 millas por hora llega a la marca de 50 millas en media hora y la marca de 150 millas en 1.5 horas, su velocidad es constante, la velocidad del autobús es constante, es la distancia que cambia, no la velocidad, una persona que es esperar el autobús en la marca de 50 millas espera media hora y una persona que esté en la marca de 150 millas verá el autobús una hora después, la velocidad es constante.

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