¿Por qué las personas son tan insistentes que la velocidad de la luz es constante para todos los observadores y es la velocidad máxima de desplazamiento?

Tengo mi opinión personal sobre eso. Este no es el consenso científico (todavía), pero tal vez algún día lo sea.

Nuestro universo es un espacio de 4 dimensiones, es decir, no espacio-tiempo, sino un dominio con 4 dimensiones espaciales ortogonales w , x , y y z . Puede realizar mediciones en cada una de las 4 dimensiones con una regla ordinaria. Cada una de las 4 direcciones es ortogonal a cualquiera de las otras 3.

En realidad, solo podemos ver 3 de estas dimensiones. Esto se debe a que nosotros (= usted, yo, la Tierra, el sistema solar, la Vía Láctea …) todos volamos a través de este espacio de 4 dimensiones con la velocidad de la luz, c . Como resultado, todo lo que se extiende hasta la cuarta dimensión es Lorentz contraído a longitud cero. Se ha desvanecido en nuestra percepción. Una fuente puntual que emite luz provoca una propagación de energía en 4 dimensiones en este espacio de 4 dimensiones. Sin embargo, solo vemos una propagación esférica en 3 dimensiones. La parte que se propaga a la 4ta dimensión no se puede ver, todo lo que vemos es la proyección 3D.

Ahora viene la parte divertida.

Como dije, todos nos movemos con la velocidad de la luz a través del universo 4D. Llamemos a esta dirección w . Cuando abordas un cohete y comienzas a acelerar cerca de la velocidad de la luz en la dirección de x , aceleras perpendicularmente a w . Esto significa que su velocidad absoluta en el espacio de 4 dimensiones no aumenta (ya es igual a c ), en cambio, comenzará a orbitar a lo largo de una trayectoria circular en el plano xw (algo similar ocurre cuando acelera en cualquier otro dirección en x , y o z ). En cierto punto, cuando esté cerca de la velocidad de la luz, su velocidad en el espacio 4D tendrá un componente x significativo y un componente w mucho más pequeño. Ver foto abajo.

Lanzamiento de un cohete desde la Tierra en la dirección x y alcanzar una velocidad relativista en un momento posterior. La Tierra sigue moviéndose en la dirección w contraída por Lorenz del Universo 4D, mientras que el cohete se mueve en una órbita circular en el plano xw.

La parte contraída de Lorenz del universo 4D será diferente para usted ahora, porque la contracción de Lorenz está en una dirección diferente. Sin embargo, una onda de luz de 4 dimensiones contraída por Lorenz se verá exactamente igual que antes de abordar el cohete, debido a su simetría de 4 dimensiones. Sigue siendo la misma proyección 3D de un fenómeno de 4 dimensiones. Esto explica por qué la luz siempre parece tener la misma velocidad c , sin importar qué tan rápido vaya.

Del mismo modo, una pelota siempre se ve como un círculo, sin importar de qué lado le tomes una foto.

Buena pregunta. Primero, me gustaría decir por qué mi respuesta es diferente de las demás. Soy uno de los pocos físicos que cree que el mundo está hecho de campos, como en la teoría cuántica de campos, y escribí un libro para mostrar cómo QFT resuelve las paradojas de la relatividad y la mecánica cuántica. Aquí está el pasaje relevante de mi Capítulo sobre Relatividad Especial. (Animo a todos a leer el Capítulo 10 de resumen, que está disponible gratuitamente en quantum-field-theory.net.) Después de describir el experimento de Michelson-Morley, que mostró que la velocidad de la luz es independiente del movimiento que escribí:

No es posible que la luz viaje con la misma velocidad en todos estos marcos de referencia a menos que esté sucediendo “algo gracioso”. El “algo divertido” resultó ser aún más sorprendente que el resultado MM en sí: ¡los objetos se contraen cuando se mueven! Más específicamente, se contraen en la dirección del movimiento. Piénsalo. Si la longitud del camino del aparato de Michelson en la dirección hacia adelante se contrae en la misma cantidad que la distancia adicional que el haz de luz tendría que viajar debido al movimiento, los dos efectos se cancelarían. De hecho, esta es la única forma en que se podría explicar el nulo resultado de Michelson. La idea de la contracción fue sugerida por primera vez por un físico irlandés relativamente desconocido.

Sugeriría que casi la única hipótesis que puede conciliar este [conflicto] es que la longitud de los cuerpos materiales cambia, según se mueven a través del éter o a través de él, en una cantidad que depende del cuadrado de la razón de sus velocidades a el de la luz Sabemos que las fuerzas eléctricas se ven afectadas por el movimiento de los cuerpos electrificados en relación con el éter, y parece una suposición no improbable que las fuerzas moleculares se vean afectadas por el movimiento, y que el tamaño de un cuerpo se altera en consecuencia. – GF FitzGerald

Si bien FitzGerald se refirió al éter, que se creía que era el portador de las ondas de luz en ese momento, el razonamiento se mantiene con o sin el éter. Algo más tarde, su sugerencia tímida de que las fuerzas moleculares se ven afectadas por el movimiento fue repetida y refinada por el físico más famoso de la época.

Luego paso a describir el trabajo de Hendrik Lorentz y otros que muestran que la conjetura de FitzGerald es válida, y cómo el movimiento altera la interacción de los campos que conforman nuestro mundo de tal manera que causa una contracción en la dirección del movimiento.

Estás visualizando la luz como una cosa, un pequeño bulto de cosas que diferentes personas están mirando. Pero ese no es un modelo apropiado. Aparte de cualquier otra cosa, no puedes ver la luz viajando. Eso implicaría que la luz rebota, lo que no hace. No puedes usar la luz para ver la luz.

Solo sabe dónde está la luz en dos momentos: cuándo se emitió o rebotó lo último que golpeó, y cuándo es absorbida por su ojo, cámara, fotodetector o lo que sea. Por lo tanto, su velocidad es simplemente la distancia desde donde se emitió a su receptor dividido por el tiempo que obtuvo ese viaje. La naturaleza de la dilatación relativista del espacio y el tiempo es que estos darán el mismo resultado para todos los observadores. Pero nadie ve la luz viajando; solo ven los dos puntos finales.

En la relatividad especial, cuando la velocidad de la luz es constante para todos, el tiempo puede ser diferente. Cuando diferentes viajeros u observadores tienen luz constante, su tiempo puede cambiar para permitir esto. Así que trate de entender el hecho de que diferentes observadores pueden tener diferencias en el tiempo, y esto permite que la velocidad de la luz permanezca constante para todos los observadores.

Eso no es una complicación, eso es confusión.

El espacio entre grupos de materia puede extenderse sin violar la velocidad de la luz.

La luz de la que hablas puede no haber sido creada en el Big Bang. Una estrella nueva a una gran distancia tardará mucho en llegar a la Tierra. No es una complicación.

¿Por qué la gente es tan insistente? Porque se ha demostrado que es cierto, teórica, experimental y prácticamente, infinitamente más de lo que se ha demostrado que es falso. ¿Cuál es exactamente tu argumento?

Me gustó la respuesta que básicamente decía que podríamos estar viviendo en un agujero negro o blanco que ya viaja en C, lo que significa entre paréntesis que el tiempo se detiene en esa dimensión en particular … hipótesis fascinante. ¿No se puede demostrar que es verdadero o falso, convirtiéndolo en ambos y ninguno?

Sean, el sonido viaja a la misma velocidad que la velocidad media de las moléculas de aire en las que se propaga.

Imagine la luz de la misma manera, pero en lugar de usar moléculas de aire, usa energías de punto cero con las cuales propagarse. NUNCA lo llames el éter, eso es una locura porque ahora sabemos sin lugar a dudas que no hay “éter”, pero siempre que lo veas como fotones virtuales (TOTALMENTE permitido, NO REQUERIDO totalmente por QM, QFT, QCD, y bastante posiblemente la teoría de cuerdas) que existe en todos y cada uno de los vacíos que, dado que son “fotones” virtuales o no, también viajan en C y, por lo tanto, propagan “luz” virtual o de otro modo en C también.

En el peor de los casos, virtual significa no solo una rareza matemática que, sin embargo, imita exactamente lo que hacen otras ondas para propagarse real o imaginariamente, todavía funciona de maravilla.