¿Cómo sabemos que la velocidad de la luz (en el vacío) es la misma cuando se observa desde diferentes marcos de referencia inerciales? Me parece muy poco probable.

¿Cómo sabemos que la velocidad de la luz es la misma cuando se observa desde cada marco de referencia inercial? Me parece muy poco probable.

Bueno, obviamente no podemos probar cada cuadro inercial. Pero hemos probado múltiples cuadros. Parece complicado hacer una teoría que se aplique en algunos no en otros.

Además, es la única forma de hacerlo compatible con las ecuaciones de Maxwell, que (como QFT) es una de las teorías más probadas que tenemos.

Luego tenemos el punto de Einsteins de que todo lo que se requiere realmente es el simple postulado de que no existe el movimiento absoluto (por lo tanto, la física es la misma en todos los cuadros). Las teorías más simples tienen más probabilidades de ser precisas.

Luego está el hecho de que las personas están realizando nuevos experimentos para encontrar violaciones de la simetría de Lorentz. No se ha encontrado ninguno a pesar de muchos intentos.

Pero, nunca podemos estar seguros … pero ¿quién debe ser? Elija un marco, las posibilidades de que sea el que falla es insignificante.

No estoy seguro de a qué marco de referencia inercial se refiere, pero usaré el marco de la radiación de fondo. Esta radiación de fondo no es el sobrante del Big Bang. Las ondas de luz de energía no existían en aquel entonces. La luz apareció mucho después de eso. La luz se produce como ondas esféricas de energía en los átomos por electrones. No hay sombra en ningún lado. Hay billones de ondas de energía producidas por segundo, cada una empujando a la delantera. Es por eso que estas ondas no necesitan medio externo para propagarse. Después de viajar miles de millones de kilómetros a través del espacio, estas ondas de energía pierden su energía empujando a cada una. Al final de su viaje, pierden mucha energía, tienen una gran longitud de onda, disminuyen la frecuencia y se desvanecen en la radiación de fondo. Todo tipo de ondas de energía se desvanecen así. La velocidad de las ondas de luz también se reduce después de viajar grandes distancias. No es la misma velocidad con la que comenzó. Su velocidad es menor cuando se desplaza mucho al rojo (menos energía y amplitud) y su velocidad es notablemente mayor cuando se desplaza mucho al azul (mayor energía y amplitud). La velocidad de la luz en el vacío no es la misma en todo el Universo.

1. Porque lo hemos medido en diferentes cuadros. El experimento de Michelson-Morley es el más famoso pero no el único. Mostraron que la velocidad no depende de si la luz se propaga a lo largo o en contra de la velocidad de la fuente. Las mediciones de naves espaciales han proporcionado límites más estrictos.
2. Porque las ecuaciones de Maxwell producen una expresión para la velocidad de la luz que depende solo de las propiedades electromagnéticas del vacío (específicamente la permeabilidad y la permeabilidad). No hay razón para que las propiedades electromagnéticas del vacío dependan de su estado de movimiento. Son constantes. Si no lo fueran, la magnitud de una fuerza electromagnética dependería de su marco de referencia y eso a su vez significa que la magnitud de la carga eléctrica dependería del marco. De hecho, las ecuaciones de Maxwell tratan estas dos cantidades como constantes universales. Ellos y solo ellos determinan la velocidad de las ondas electromagnéticas, y las ondas electromagnéticas son ligeras, por lo que la velocidad de la luz también es una constante universal.
3. Porque una gran variedad de teorías físicas se desmoronarían por completo si no fuera cierto, y no lo son.

¿Conoces los experimentos de Michelson / Morley? Intentaron medir la velocidad de la luz en diferentes direcciones según la teoría de que si la Tierra se movía a través del espacio, eso introduciría un sesgo en la velocidad de la luz debido al movimiento de la Tierra. Einstein más tarde señaló que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol es suficiente para introducir una diferencia significativa en su velocidad en el transcurso de un año, ya que la dirección de su movimiento gira gradualmente en un círculo completo. Si la velocidad de un marco de referencia es suficiente para conducir a diferentes mediciones de la velocidad de la luz, estos experimentos deberían haberlos incrementado.

Ellos no lo hicieron. No importa cuándo o dónde se llevaron a cabo los experimentos, el resultado siempre fue el mismo: la velocidad de la luz siempre medía 299,792,458 metros por segundo en todas las direcciones, como si la Tierra estuviera completamente estacionaria. Los experimentos se repitieron más recientemente con precisión de la era 2004 y produjeron los mismos resultados con mayor precisión.

Si realmente fue en serio acerca de esto como dice su comentario, habría buscado respuestas similares y encontrado la información que necesita.

¿Por qué la velocidad de la luz parece la misma para todos los observadores?

¿La velocidad de la luz es invariante en un marco de referencia acelerado?

¿Por qué la velocidad de la luz parece la misma para todos los observadores?

etc.

Si dos personas, yendo a dos velocidades diferentes, cada una midiera la velocidad de la luz, obtendrían la misma respuesta.

Si midieras la velocidad de la luz en un avión, obtendrías lo que obtendrían.

No importa cómo se mida, la velocidad de la luz siempre sale al mismo número (300 km / seg). Esto se ha hecho una y otra vez de muchas maneras diferentes. Siempre sale igual.

No eres el primero en ser escéptico tampoco. El “sentido común” (es decir, a lo que estamos acostumbrados en la vida cotidiana) dice que eso es imposible. Eso es exactamente lo que inspiró a Einstein: si la velocidad de la luz fuera realmente invariable, esto podría llevar a conclusiones muy inesperadas. Por suerte para nosotros, Einstein trabajó metódicamente a través de las implicaciones, dejándonos con su notable cuerpo de trabajo.

Pregunta si hay buena evidencia de que la velocidad de la luz es invariable.

En efecto.

Tanta evidencia, la idea sobrevivió a un siglo de desafíos.

No es que hayan dejado de intentarlo.

Si buscas en Google “Velocidad de la luz invariable”, verás teorías que dicen que se está desacelerando, acelerando o es diferente en algún otro lugar del universo.

Tal vez aprendamos que hay más en esta historia. Si a alguien se le ocurre una teoría mejor, estará respaldada por una gran cantidad de evidencia.

Más allá de “solo porque lo es” y “porque Einstein lo dice” es que en realidad se observa en la naturaleza.

Las ecuaciones físicas que se describen de esa manera coinciden con el mundo real real. El efecto es demasiado pequeño para que lo notes. Caminar o correr cambia el tiempo a tu alrededor, pero en una cantidad tan insignificante que te conviertes en un pobre testigo. Los satélites GPS viajan a diferente gravedad y alta velocidad con relojes tan precisos que la observación es notable. Las ecuaciones de dilatación del tiempo tienen que usarse para corregir sus relojes.

En gran medida, los marcos de medición SR estándar se definen para que así sea. En principio, todas las mediciones en un marco deben estar marcadas con el tiempo de acuerdo con un reloj local (se permiten alternativas, pero solo si probablemente sean equivalentes). Los relojes deben sincronizarse mediante la sincronización de Einstein, lo que equivale a inutilizarse con ellos hasta que la velocidad de la luz salga igual en la dirección + x que en la dirección -x (y también para y y z). Y esto se hace de forma independiente para cada cuadro, por lo que diferentes cuadros tienen sincronizaciones bastante diferentes, pero valores simétricos de c.

Ahora, si intentaste este truco en un marco sin éter en un universo puramente clásico, obtendrías las velocidades en las direcciones ± x para ser ± algo , pero no sería exactamente c. Más bien sería en algún lugar entre c / LF a c / LF ^ 2 donde LF es el factor de Lorentz, dependiendo de la dirección. (Esto es esencialmente lo que estaba buscando el famoso experimento de Michelson-Morley, porque es una comparación de los tiempos de ida y vuelta de la luz en dos brazos en ángulo recto, por lo que es sensible a la parte dependiente de la dirección). Pero resulta que la contracción de la longitud y la dilatación del tiempo eliminan este residuo, y esto se ha confirmado experimentalmente de varias maneras.

Entonces, la velocidad bidireccional de la luz es c experimentalmente y, por lo tanto, la velocidad unidireccional de la luz es libre de ser ± c por definición.

tiene toda la razón en desafiar, las reclamaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias. Sin embargo tenemos eso.

Ha habido miles de investigaciones experimentales; Usted es libre de revisar casi todos ellos. Google Scholar o cualquier biblioteca universitaria son buenos puntos de partida.

Sin embargo, es posible que no necesite la prueba visceral. Una vez que comprenda la explicación, se vuelve intuitivamente obvia. Encontré que la explicación en “¿Por qué E = mc2” tiene una descripción muy elegante, comprensible con el razonamiento de la escuela secundaria.

La conclusión es que, una vez que realmente piensas en ello, la relatividad es la descripción más sensata y la explicación de los fenómenos fácilmente observables.

Lo que parece poco probable para usted ha sido reproducido una y otra vez en una gran cantidad de experimentos científicos. El primero fue realizado por Michaelson y Morley ya en 1887. Ver el experimento de Michelson-Morley – Wikipedia. Este experimento demostró que la hipótesis del éter estaba equivocada: las ondas EM no necesitan ningún medio para propagarse, y se propagan con velocidad constante, independientemente de la dirección y el movimiento relativo del emisor y el receptor.

La teoría especial y general de la relatividad se basa en el hecho de que la velocidad de la luz es constante en cada marco de referencia. Las consecuencias de SRT y GRT son dramáticas. Sin embargo, se ha demostrado que se mantienen en todos los experimentos realizados.

Muchas teorías físicas (por ejemplo, la teoría cuántica) van en contra de la intuición humana y muchas personas no las entienden fácilmente. Eso no invalida su verdad.

En las cercanías de la Tierra, la velocidad de la luz es la constante ‘c’ en relación con el ECI (Marco de inercia centrado en la Tierra). El marco de referencia de ECI está fijado al eje de la Tierra y tiene una dirección constante en relación con las estrellas.

La tecnología GPS utiliza el marco de referencia ECI para calcular las distancias exactas en función del tiempo que tardan las señales de radio en llegar al receptor. El hecho de que tanto la fuente (satélite GPS) como el receptor GPS están en movimiento en relación con el ECI se tiene en cuenta a través del efecto Sagnac.

El experimento de Hafele-Keating en el que los relojes atómicos viajaban alrededor de la Tierra en un avión demostró que los relojes atómicos están sujetos a una cantidad de dilatación temporal que es proporcional a la velocidad con la que viajan los relojes en relación con el ECI. Un reloj atómico funciona más rápido cuando se coloca en el polo norte o sur o cuando viaja en un avión que mantiene su posición en relación con las estrellas. Los relojes atómicos en los satélites GPS están sujetos a una cantidad de dilatación del tiempo que es proporcional a la velocidad con la que se mueven en relación con el ECI.

Desde la perspectiva de que la luz viaja con la velocidad de la luz ‘c’ en relación con el ECI, es lógico que el experimento de Michelson-Morley no reveló el movimiento de 30 km / s de la Tierra alrededor del Sistema Solar.

El experimento de Michelson-Gale utilizó una disposición rectangular en la que un haz de luz se dividía de manera que siguiera tanto en sentido horario como en sentido antihorario. Los caminos norte y sur se separaron 339 m entre sí. Debido a que (en el hemisferio norte) la ruta del Norte está más cerca del eje de la Tierra que la ruta del Sur, los espejos en la ruta del Norte se mueven más lentamente en relación con el ECI que los de la ruta del Sur. La consecuencia es que la luz necesaria para recorrer una distancia diferente en relación con el ECI cuando se viaja en sentido horario o antihorario. Esta diferencia en la distancia era una fracción de una longitud de onda y correspondía exactamente con la velocidad de rotación de la Tierra. Animo a leer el experimento y a conectar las variables en una hoja de Excel para volver a calcular el resultado como una forma de entender el principio.

Obviamente en el planeta Marte, el Marco de Inercia Centrado en la Tierra no se aplica. En el planeta Marte, la velocidad de la luz es la constante ‘c’ en relación con el Marco de inercia de Marte. El marco inercial centrado en Marte está fijado al eje de Marte y tiene una dirección constante en relación con las estrellas.

Ahora surge la pregunta: ¿qué sucede con la velocidad de la luz entre la Tierra y Marte? Para mí, la suposición más intuitiva es que el marco inercial en esa posición en el espacio es el marco inercial de cualquier objeto en esa posición en el espacio que gira en una órbita circular alrededor del Sistema Solar.

Entonces, cerca de la Tierra, los marcos inerciales giran alrededor de 30 km / s alrededor del Sistema Solar. La velocidad de rotación de los marcos inerciales locales se reduce gradualmente a 24 km / s cuando se acerca al planeta Marte.

Una señal de radio enviada desde la Tierra a Marte saldrá de la Tierra con la velocidad ‘c’ en relación con el ECI y llegará a Marte con la misma velocidad ‘c’ pero ahora en relación con el MCI. (Marco inercial centrado en Marte). Entre la Tierra y Marte, la señal de radio siempre mantendrá la velocidad ‘c’ en relación con el marco de inercia local.

1. Es una consecuencia directa e inmediata de las leyes de electromagnetismo de Maxwell combinadas con el Principio de Relatividad de Galileo, ambas teorías extremadamente bien respaldadas.
2. Ha sido confirmado experimentalmente muchas veces, la más famosa por Michelsen y Morley en 1887.
3. Es la base de toda la relatividad especial que se ha confirmado experimentalmente en miles de ocasiones de docenas de formas independientes.

Si esto te suena “imposible y ridículo”, ¿quizás despierta tu interés lo suficiente como para aprender algo de física? Hay muchas otras cosas acerca de la física que suenan “imposibles y ridículas” para alguien que no las conoce, por lo que tanta gente encuentra interesante el tema para aprender. Si todo fuera justo lo que te dice el “sentido común”, la física sería un tema mucho más aburrido.

“Me parece muy poco probable”.

Parece que sufre de “Ilusión persistente obstinada”, como yo, y tal vez como todos. No hay vergüenza en sufrir esta ilusión.

Pero hay una herramienta que puede ayudarte. Es el humilde electroimán, es decir, un cable de cobre (o cualquier cable conductor de metal) envuelto alrededor de un clavo de hierro, conectado a una batería AAA. Ves que comienza a atraer otras piezas de hierro.

El magnetismo puede explicarse por el hecho de que la velocidad de la luz es constante, por lo tanto, la contracción de la longitud de la carga en el “marco de descanso”.

La contracción de longitud proporciona una carga positiva neta debido a la mayor densidad de protones en el marco de descanso de electrones (actual). Un electrón que se mueve contra la corriente sería derogado. ¿Cómo explico esta repulsión sin el campo magnético?

Otra forma de pensar acerca de una “velocidad límite” es a través de esta analogía:

Recuerde que esto es solo una analogía.

¿Cómo sabemos que la velocidad de la luz es la misma cuando se observa desde cada marco de referencia inercial?

Para empezar, si difiere, las ecuaciones de Maxwell darán resultados diferentes, al igual que muchos otros cálculos, y nuestros modelos básicos serán deficientes. Los científicos han pensado muchas pruebas y hasta ahora esa suposición no se ha encontrado mal incluso para la luz que se generó a partir de galaxias muy, muy lejanas y hace mucho tiempo.

No estoy seguro de que ‘improbable’ sea la palabra correcta para usar, pero parece sorprendente, de hecho es imposible, a menos que juegues con el espacio y el tiempo, que es exactamente lo que hace la relatividad.

En cuanto a la evidencia, hay mucho. La primera pista fue el experimento de Michelson-Morley – Wikipedia

También hubo el experimento Kennedy-Thorndike – Wikipedia

Muchos otros experimentos confirman la velocidad constante de la luz. Ver bases experimentales de relatividad especial

Sí, parece poco probable. Una buena manera de entender que de hecho es cierto es estudiar el experimento original que lo demostró, llamado Experimento Michelson-Morley. Búscalo en Google y léelo. Vale tu tiempo. Es uno de los experimentos más elegantes jamás realizados. Básicamente, Michelson y Morely midieron la velocidad de dos haces de luz, uno viajando en la dirección del movimiento de nuestro planeta, el otro viajando a 90 grados en la dirección del movimiento.

Si. No es que no nos hayan arrastrado a esa conclusión pateando y gritando …

Pero no voy a contar toda la historia aquí si eres demasiado vago para tomar uno de los innumerables libros sobre el tema y leer sobre él. No hay una versión fácil. Siempre parecerá raro. Si no puedes tolerar eso, permanecerás ignorante.