¿Por qué nuestro universo está construido de modo que la velocidad de la luz sea 299,792,458 m / s, y no algún otro número?

Resulta que esta pregunta es tanto profunda como banal. Está algo relacionado con esta pregunta: ¿Cómo serían diferentes el universo y las leyes de la física si la velocidad de la luz fuera diferente de lo que es ahora?

La primera respuesta (que muchas personas han respondido) es que el número 299792458 es totalmente arbitrario en términos de su valor exacto porque es una consecuencia del origen de las definiciones del medidor y el segundo. La naturaleza no le importa a una rata qué unidades los humanos deciden usar para medir cosas.

Como otros han señalado, la luz viaja a una velocidad de 1 año luz por año. Gran negocio gordo y peludo , ¿verdad? Por supuesto que sí, ¿verdad? Resulta que hay estas unidades conceptuales llamadas Unidades de Planck [1] que están definidas para establecer c (así como la constante de Planck y la constante gravitacional de Newton) en 1. Entonces, no importa qué unidades les guste a los humanos, estas unidades de Planck realmente no tienen origen humano (los extraterrestres en el planeta Zog también pueden definirlos) y la luz siempre se propaga a una velocidad de 1 longitud de Planck por tiempo de Planck.

Podemos responder la pregunta específica si, y solo si, podemos responder las preguntas de por qué el medidor es tan largo como es y por qué el segundo es la cantidad de tiempo que es.

Ahora resulta que no es casualidad que el medidor sea una unidad de longitud aproximadamente la longitud de los seres humanos y que el segundo sea una unidad de tiempo aproximadamente el tiempo que le toma a una persona pensar un pensamiento (no estamos pensando 1000 pensamientos por segundo ni necesitamos 1000 segundos para pensar un pensamiento) o también sobre el período del latido del corazón humano. Entonces, el segundo fue la fracción de un día seleccionado en el rango aproximado que establece la escala de la velocidad de la percepción humana del tiempo.

Ahora resulta que hay aproximadamente 10 ^ 35 longitudes de Planck en un metro (o la longitud o el ancho de un ser humano) y hay aproximadamente 10 ^ 43 tiempos de Planck en un segundo (o el tiempo de un pensamiento humano). Y, por supuesto, la relación es 10 ^ 8, que es aproximadamente lo que es 299792458.

Entonces, si podemos responder “¿Por qué hay aproximadamente 10 ^ 35 longitudes de Planck en la longitud de seres biológicos como los humanos?” Y si podemos responder “¿Por qué hay aproximadamente 10 ^ 43 veces de Planck en el tiempo que le toma a los seres biológicos como humanos? ¿piensa un pensamiento? ”Si podemos responder esas dos preguntas, tenemos una respuesta de por qué la interacción EM se propaga a una velocidad de aproximadamente 10 ^ 8 longitudes humanas en el tiempo de un pensamiento humano. Recuerda 43–35 = 8.

Ahora hay aproximadamente 10 ^ 25 longitudes de Planck en la escala de átomos (el radio de Bohr). ¿Por qué? Esa es una pregunta significativa para los físicos. Luego hay alrededor de 10 ^ 5 átomos a lo largo de una célula biológica típica. “¿Por qué?” Es para que los microbiólogos respondan. Y finalmente, hay alrededor de 10 ^ 5 células biológicas a lo largo o ancho de seres biológicos como nosotros. “¿Por qué?” Es una respuesta para los biólogos. Ahora, si responde esas tres preguntas, tiene una respuesta de por qué hay aproximadamente 10 ^ 35 longitudes de Planck en un metro.

De manera similar, si podemos responder por qué hay 10 ^ 43 tiempos de Planck en el tiempo de un pensamiento humano o aproximadamente un segundo (esto dependerá de la tasa de acciones atómicas, basada en una tasa de tiempo definida por los tiempos constantes de Rydberg cy muchos factores bioquímicos), luego, junto con la pregunta anterior, tenemos una respuesta de por qué hay 10 ^ 8 longitudes humanas en la distancia recorrida por la interacción EM en el tiempo de un pensamiento humano (aproximadamente un segundo).

Entonces, la naturaleza no le importa a una rata qué unidades usan los humanos o cualquier otro ser para medir cosas. Y cualquier constante dimensional (como la velocidad de la luz) no es fundamental, solo las constantes universales adimensionales son fundamentales. Si estas constantes permanecen igual, no hay forma de que podamos percibir un cambio en la velocidad de la luz. Todo lo que se requiere, en términos de cómo se construye el “universo”, es que la velocidad de EM (que es la misma que la velocidad de gravitación o la fuerza fuerte o cualquier otra interacción “instantánea”) es que esta velocidad es 1. real, 2. positivo y 3. finito. Si la velocidad de la luz es algo real, positiva y finita, siempre percibiremos que tiene aproximadamente 10 ^ 8 longitudes de cuerpo en el tiempo que lleva tocar nuestros pies dos veces (a menos que se cambien algunas constantes fundamentales adimensionales ). Ya sea 10 ^ 8 o 299792458 es solo un accidente histórico con respecto a cómo se definieron nuestras unidades SI de longitud y tiempo (el medidor y el segundo).

Notas al pie

[1] Unidades de Planck – Wikipedia

Esa es una gran pregunta, y surge bastante. La gente ha respondido que es así. Es una ley de la naturaleza, pero es un poco más sutil.

Solo por un pequeño trasfondo, en la Teoría de la relatividad general de Einstein , consideró que el espacio y el tiempo no son separados sino una sola entidad llamada Espacio-Tiempo .

Ahora qué es el espacio-tiempo. Puedes pensar en el tiempo como otra dimensión en la estructura del espacio-tiempo. Una dimensión temporal , por así decirlo.

Entonces, piense en sus posiciones no solo como los ejes X, Y y Z de su dimensión espacial, sino también como su eje de Tiempo . Tú en esta posición en la Tierra no es lo mismo que tú en la misma posición espacial después de un segundo.

Pero. ¿Por qué?

Porque, tendrá acceso a más información a medida que pasen esos segundos. Porque tu tiempo está entrelazado con el espacio.

Entonces, en un sentido real. La velocidad de la luz o más específicamente la velocidad de la causalidad (Causalidad (física) – Wikipedia) es, en esencia, el factor de conversión del medidor y el segundo .

Debido a que el tiempo y el espacio se pueden equiparar, también lo pueden hacer sus unidades. Cada ecuación tiene un factor de conversión. ¿Has oído hablar de [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]

Eso también es un factor de conversión de masa y energía. (Julios y kilogramos)

¿Por qué la velocidad de la luz?

La luz es, como ya sabrá , la radiación electromagnética . No tiene masa y, por lo tanto, viaja a la velocidad de la causalidad. Piense que está en reposo en el gran esquema de las cosas. Debido a que la región del tiempo, viaja se compensa con la región del espacio que viaja.

Tú eres el que baila bailes disco a muy altas velocidades en este universo espacio-temporal.

Espero que esto ayude. Gracias por leer.

No estoy seguro de que esta pregunta pueda responderse satisfactoriamente. Incluso si uno pone todas las matemáticas y la física explicando por qué. Es solo una de esas cosas. Es parte de la naturaleza de nuestro universo.

El valor es la velocidad máxima en la cual cualquier cosa puede moverse (excluyendo partículas teóricas aún por probar / refutar) … La materia misma es energía cerrada en sí misma, por así decirlo. Al introducir el campo de Higgs, la materia es luz que está obstruida por partículas de Higgs. Se sienten “atraídos” por ciertas partículas y las “ralentizan”, aquí es donde se considera que genera masa. La luz no se ve obstaculizada por el campo. Se mueve sin cesar al mismo ritmo. El valor es esa observación.

¿Es esto una constante? Parece que sí. Pero no hay una manera verdadera de saber eso. Pero todo en el ahora sugiere que sí. Y los modelos de expansión de universos sugieren que así fue siempre. No es una mala suposición decir que continuará haciéndolo.

Todas nuestras partículas tienen sus propios valores distintos. Su masa, tamaño. Gira y así sucesivamente. Cada uno es un valor particular que es único para esa partícula. fermiones y bosones: quarks, leptones, mesones, etc. Los campos que transportan estas partículas también tienen su propia naturaleza única. Los campos de gravedad y electromagnéticos son infinitos, por ejemplo. Mientras que los fuertes y débiles tienen un rango limitado. Cambiar cualquiera de estos valores cambiaría la naturaleza en la que ocurren las estructuras más complejas (o incluso las partículas fundamentales)

Estos son los valores constantes que estas partículas siguen en nuestro universo. Son así porque lo son. Pero podrían haber sido diferentes. En realidad, es muy posible que haya múltiples universos por ahí; una cantidad infinita Y si eso es cierto, habría infinitas variaciones sobre cómo se comportan estos universos. De aquellos que serían exactamente como los nuestros, y muchos, muchos, muchos más que son muy diferentes a nosotros: incluyendo diferentes velocidades a las que viaja la luz.

La mayoría de las respuestas parecen centrarse en la representación decimal cuando hay una base interesante y en su mayoría sin respuesta para preguntar esto.

Lea la pregunta como “por qué la velocidad de la luz es el valor particular que es, en lugar de algo más grande o más pequeño”.

La radiación electromagnética se mueve a la velocidad de la luz, es la definición inicial de ese término. Esa tasa está determinada por dos características del espacio: cuánta energía hay en un campo eléctrico estático y cuánta energía hay en un campo magnético estático. Por qué estos dos valores son lo que son (en el vacío) es actualmente incognoscible.

Mucho después de que se definió la velocidad de la luz, se descubrió que es fundamental para otros aspectos del universo que no están, al menos a primera vista, relacionados con el electromagnetismo. Se descubrió a través de la Relatividad Especial que la velocidad de la luz es un límite para la velocidad de la materia, que ciertamente está compuesta de partículas cargadas, por lo que no debería ser tan sorprendente. La derivación de la Relatividad Especial ha incorporado el uso de la luz para medir el espacio y el movimiento.

La relatividad general se basa en el mismo razonamiento y, como tal, la velocidad de la luz también se incorpora a ella.

El universo no fue construido. La velocidad de la luz puede ser lo que quiera, siempre que se mida contra el tiempo. Usamos 299,792,458 m / s. Puede realizar cualquier medición que desee, no tiene que relacionarse con las dimensiones de la tierra. Si nacieras en el espacio, probablemente tendrías otra medida para la luz. Hice mi propia medida de luz y la llamé 1 wov. Lo cual es igual a la luz que viaja una distancia de 1 meca. La luz en teoría viaja una distancia específica en el tiempo.

Quizás eres un cambiador de Yhanghibura, del sistema estelar Wobble y tu planeta es 10 veces más grande que la Tierra y la rotación de tu planeta toma el equivalente a 56 horas terrestres. También tiene dos lunas que orbitan su planeta Wobble, y estas lunas completan 17.24 órbitas en Wobbles una órbita de su sol. Por lo tanto, los habitantes de Wobble tendrán una escala de tiempo diferente, así como una escala de distancia diferente.

En Estados Unidos, usan la longitud de los pies de las personas para determinar la distancia (SIC}) Si tomas el ancho de un pulgar macho x 12 = a la longitud de su pie. Suficientemente cerca.

Ahora, si siguió toda la basura anterior, puede ver que las mediciones son relativas a usted y su entorno.

Ahora para responder a tu pregunta. La velocidad de la luz puede ser cualquier número que desee, siempre que se mida por la distancia recorrida en el tiempo. Las escalas de distancia y tiempo que use pueden ser cualquier cosa que desee siempre que tenga significado y se pueda medir.

¿¿¿¿¿¿¿¿Por qué????????

Proporcionaré una respuesta que no está relacionada con el número específico, ya que el número específico solo depende de la definición de un medidor. Si el tamaño de un medidor se convierte en 2 de los medidores actuales, de repente la velocidad del número de luz se reducirá en un factor de 2.

La respuesta más fundamental es que la velocidad de la luz en VACUUM es un parámetro estructural, es decir, depende de la elasticidad del espacio. Si el espacio fuera menos elástico, esa velocidad disminuiría.

Existe una analogía con la velocidad del sonido. La velocidad del sonido velocidad del sonido en aire seco a 20 ° C = 343 m / s. Si aumenta la presión, esa velocidad aumentará. En el caso del sonido, la velocidad del sonido tiene que ver con la densidad y la interacción entre átomos, moléculas que componen el gas.

Si aumenta la presión y la densidad a los niveles de Estrella de neutrones o Agujero negro, la velocidad del sonido se acercará a la velocidad de la luz.

¿Cómo sé acerca de la velocidad del sonido en un agujero negro o una estrella de neutrones?

Eso está escrito en las estrellas. El conjunto de datos SDSS BOSS contiene datos sobre 1.3 millones de galaxias. Creé un mapa 3D de densidad de galaxias (en lugar de solo trazar 1.3 millones de galaxias y pedirle a sus ojos que hagan la agregación … :).

A continuación se muestra el diagrama de densidad de la galaxia 3D:

Figura 1. Mapa de densidad de la galaxia 3D. Observe la región esférica que nos rodea con mayor densidad de galaxias (puntos blancos). Esto demuestra que el Universo no es isotrópico ni homogéneo. La isotropía solo es incidental debido a nuestra ubicación cerca del centro de masa de este globo 3D.

Tenga en cuenta que la siembra de galaxias de tamaño cosmológico debe realizarse mediante oscilaciones acústicas cuando el universo era pequeño. En un universo 3D es imposible crear oscilaciones acústicas esféricas permanentes porque no hay límites esféricos reflectantes.

Ese no es el caso en una topología hipersférica. Si nos considera (nuestro múltiple espacial 3D) como la hiperesuperficie (superficie 3D) de una hiperesfera, se esperan modos esféricos normales.

A continuación se muestra la sección transversal de una hiperesfera en expansión de velocidad de la luz. Esta es la topología propuesta por la Teoría del universo hipergeométrico (HU):

Figura 2. Aquí puede ver las secciones transversales del universo hipersférico en expansión de velocidad de la luz. Cada círculo se asigna a mirar CUALQUIER dirección en el Cielo. Mirar hacia afuera significa que verías épocas anteriores y círculos más pequeños.

Se ha demostrado que esta topología predice las 570 distancias de supernova de tipo 1a desde sus desplazamientos al rojo z sin NINGUNA PARAMETRIZACIÓN:

Figura 3. Predicciones sin parámetros de distancias SN1a desde sus desplazamientos al rojo z.

Las predicciones se realizaron utilizando la regla cosmológica simplemente derivada d (z):

Observe que [math] R_0 [/ math] = 13.58 mil millones de años luz se define a partir de la adaptación a corta distancia de la constante de Hubble:

Figura 3. Resultados del parámetro clave del Hubble del proyecto HST ([matemática] H_0 = 72 km / s / mpc [/ matemática])

Esta regla cosmológica simple d (z) se utilizó para crear el mapa de densidad de galaxias 3D. ¡Tenga en cuenta que la distribución de densidad de la naturaleza esférica de la galaxia es independiente de cómo mapeo las distancias a los desplazamientos al rojo!

Volviendo a la velocidad del sonido en un problema de Black Hole o Neutron Star, ahora tenemos un Universo hiperesférico que se vuelve más y más denso a medida que invertimos el tiempo y cero en el Principio de los Tiempos.

Un caparazón hiperesférico es simétrico, es decir, a medida que aumenta la densidad, la simetría por sí sola es suficiente para explicar que la gravitación no desempeñó ningún papel en la dinámica. Todas las fuerzas son fuerzas hipersuperficiales, es decir, solo funcionan en 3D y no nos sacan del caparazón hiperesférico 3D. Además, HU derivó una nueva Ley de Gravitación a partir de los primeros principios. La derivación utiliza implícitamente el hecho de que la gravitación y el electromagnetismo son fuerzas 3D. Las leyes naturales derivadas son consistentes con todas las observaciones, incluidas las lentes gravitacionales, la tasa de precesión del perihelio de mercurio y la dilatación del tiempo gravitacional. Ese nivel de cumplimiento otorga credibilidad a la naturaleza hipersuperficial de la gravitación / electromagnetismo.

A continuación se muestra la sección transversal de la Densidad de la galaxia 3D, que muestra grupos consistentes con 36 timbres de un modo acústico esférico (hiperesférico).

Figura 4. Aquí podemos ver el sonido de los modos acústicos hipersféricos. Tenga en cuenta que a pesar de la expansión de la velocidad de la luz de la carcasa hipersférica, los modos acústicos no se desfasan. Esto significa que durante los 36 timbres, la densidad global cambió de Blackholium a Neutronium, pero la velocidad local del sonido no cambió de manera apreciable. La dinámica es compleja ya que a medida que aumenta el tiempo, partes cada vez más grandes del Neutronium se descomponen en neutrones libres (que se descomponen y liberan aún más energía tremenda). Es probable que el proceso conducido cree ondas acústicas supersónicas (velocidad de la luz) cuando la velocidad del sonido natural caiga por debajo de c.

Observe que la Fig. 4 es evidencia de que el Universo no es un múltiple espacial 3D y que no puede ser descrito por la Relatividad general. También es evidencia de que no hubo Big Bang y que el Universo comenzó en frío (cero Kelvin), sin la emisión de un solo fotón o energía. Además, demuestra que el Universo no es homogéneo e isotrópico a gran escala. Dado que estas son hipótesis requeridas para el análisis de datos de Cosmic Microwave Background Data (CMB), presenté un reclamo de denunciantes a la NASA para informarles que la investigación de CMB es refutada por el conjunto de datos SDSS BOSS. Estas conclusiones son independientes de d (z). Otro d (z) no cambiaría la naturaleza esférica de los modos acústicos ni la agrupación de galaxias.

Aquí está la comunicación con el Defensor del Pueblo de la NASA. Actualmente, están tratando de pasar el dinero a la National Science Foundation:

Houston, tenemos un problema !!!! Denuncia de WhistleBlower a la NASA por Marco Pereira sobre el universo hipergeométrico

Aquí hay una cosmogénesis que es consistente con las observaciones astronómicas:

EN RESUMEN

La velocidad de la luz en el vacío es una propiedad estructural del espacio. La velocidad de la luz en un medio se ve afectada por las propiedades del material.

Del mismo modo, la velocidad del sonido en un medio más denso será más rápida y alcanzará cerca de la velocidad de la luz en Black Holes y Neutron Stars.

HU proporcionó evidencia de que el Universo no es un espacio-tiempo 4D y, por lo tanto, no puede ser descrito por la Relatividad General. Un reclamo de denunciantes fue presentado en la NASA para informarles que su investigación CMB es refutada por la información contenida en el conjunto de datos SDSS BOSS (otra investigación de la agencia).

Todos los científicos son más que bienvenidos para confirmar o refutar mi descubrimiento:

https://www.researchgate.net/pos …

Por supuesto, esa invitación ya se ha ofrecido a los científicos de la NASA, sus familiares y sus gatos.

¿Por qué nuestro universo está construido de modo que la velocidad de la luz sea 299,792,458 m / sy no algún otro número?

La velocidad de la luz quizás se considere mejor como una especie de relación de espacio y tiempo. El componente de espacio o distancia de la relación es, por supuesto, la parte superior de la base y el tiempo. Por supuesto, eso es obvio en las unidades m / s, pero lo que destaca es que si bien la velocidad de la luz es “constante”, no siempre es la misma. Sabemos que el tiempo se dilata o varía en presencia o proximidad de energía y que el espacio se contrae en las mismas condiciones. Si los tiempos se dilatan de manera que un segundo pasa más lentamente y el espacio se contrae para que un metro sea más corto, para un observador externo, la velocidad de la luz es más lenta, pero se mide dentro de su propio espacio-tiempo, la velocidad de la luz es constante.

La velocidad de la luz es una propiedad fundamental del espacio-tiempo. ¿Cómo podemos visualizar la constante “variable”? Visualicemos un medidor hecho de átomos y luego imaginemos el átomo como un diagrama de Bohr con el electrón en órbita alrededor del núcleo. La fuerza electromagnética que mantiene el electrón unido al núcleo a una distancia particular es “comunicada” por los fotones, y dado que los fotones viajan a la velocidad de la luz, nuestro medidor visualizado se alarga y contrae en función de la velocidad de los fotones virtuales que mantiene el electrón en una órbita del tamaño apropiado de modo que la velocidad de la luz sea constante. Entonces, la velocidad de la luz medida por un medidor de longitud variable, cuya longitud está determinada por la velocidad del fotón virtual que viaja a la velocidad de la luz, es una constante.

Por supuesto, esa poca visualización de la contracción del espacio es solo la mitad del problema de la relación constante entre el espacio y el tiempo que nos da una velocidad constante de la luz, mientras que el tiempo y el espacio son “sospechosos”, ya que el tiempo varía o se dilata, siempre manteniendo el relación entre espacio y tiempo como la velocidad constante de la luz.

Que la velocidad de la luz de la luz tenga un valor numérico es una consecuencia del requisito de que sea finita.

El valor numérico asignado se define naturalmente como 1 y no tiene dimensiones.

El valor que propone es una consecuencia de la introducción de cantidades dimensionales no naturales, metros y segundos.

Para una exposición completa ver Unidades naturales (Wikipedia). En breve –

Las unidades de Planck se definen por

c = ħ = G = k e = k B = 1,

donde c es la velocidad de la luz, ħ es la constante de Planck reducida, G es la constante gravitacional, k e es la constante de Coulomb y k Bis la constante de Boltzmann.

Las unidades de Planck son un sistema de unidades naturales que no se define en términos de propiedades de ningún prototipo, objeto físico o incluso partícula elemental. Solo se refieren a la estructura básica de las leyes de la física: c y G son parte de la estructura del espacio-tiempo en la relatividad general, y ħ captura la relación entre energía y frecuencia que está en la base de la mecánica cuántica. Esto hace que las unidades de Planck sean particularmente útiles y comunes en las teorías de la gravedad cuántica, incluida la teoría de cuerdas.

Las unidades de Planck pueden considerarse “más naturales” incluso que otros sistemas de unidades naturales que se analizan a continuación, ya que las unidades de Planck no se basan en ningún objeto o partícula prototipo elegida arbitrariamente. Por ejemplo, algunos otros sistemas usan la masa de un electrón como parámetro para normalizarse. Pero el electrón es solo una de las 16 partículas elementales masivas conocidas, todas con diferentes masas, y no hay ninguna razón convincente, dentro de la física fundamental, para enfatizar la masa del electrón sobre la masa de alguna otra partícula elemental.

Unidades naturales – Wikipedia

¡La velocidad de la luz no es un número! Es una distancia por tiempo.

Ni una distancia ni un tiempo son números, aunque pueden expresarse como un número de unidades.

Las unidades son arbitrarias. Una unidad de distancia, el metro, solía definirse como una diezmillonésima parte de la distancia desde el ecuador de la Tierra hasta su polo norte a lo largo del meridiano a través de París. Eso fue reemplazado por la distancia entre dos marcas en una barra específica de platino-irdio en París. Actualmente se define como [matemáticas] \ frac1 {299 \, 792 \, 458} [/ matemáticas] de la distancia que la luz viaja en el vacío en un segundo. Ese número fue elegido para mantener la distancia casi igual a su valor histórico.

El segundo es igualmente arbitrario. Inicialmente definido como una cierta fracción de un día (el tiempo entre pasadas consecutivas del Sol sobre el meridiano), actualmente se define como una serie de oscilaciones de un átomo de Cesio 133.

La velocidad de la luz puede convertirse en un número arbitrario de unidades de distancia dividido por unidades de tiempo eligiendo esas unidades arbitrarias de manera apropiada. De hecho, la velocidad de la luz en sí misma es una unidad natural de velocidad, por lo que [matemática] 1 [/ matemática] simplifica considerablemente muchas ecuaciones al eliminar la constante de conversión [matemática] c [/ matemática]. Por ejemplo, la famosa ecuación [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas] se convierte simplemente en [matemáticas] E = m [/ matemáticas] cuando la energía y la masa se expresan en unidades naturales …

Quizás su pregunta requiera aclaración para que un físico pueda responderla (o no). Esta es mi mejor suposición en cuanto a lo que realmente quieres saber.

¿Qué tiene este universo que gobierna la velocidad de la luz? Suponiendo que hay multiversos, ¿tal vez la velocidad de la luz es diferente en otro universo porque la construcción de ese universo y las leyes de la física varían de este universo? ¿Qué propiedades de nuestro universo definen la velocidad de la luz y la dilatación del tiempo, etcétera? Finalmente, ¿podría la comprensión correcta de su pregunta ayudar a descubrir cómo superar la velocidad de la luz o eludir por completo la ley de la velocidad de la luz? Quizás haya una manera de viajar instantáneamente a cualquier punto de nuestro universo, si podemos evitar la necesidad de movernos físicamente del punto A al B (qué proceso de viaje espacial lineal consumirá nuestro tiempo limitado en un universo que puede tener un comienzo y punto)?

Como dijo Trinity en la película “The Matrix” y parafraseando de memoria, “Es la pregunta”.

Las preguntas correctas pueden ayudar a desbloquear las claves de un universo infinitamente complejo, para que podamos beneficiarnos plenamente de él.

El número no es el punto clave sobre la velocidad de la luz.

El punto significativo es que, sin embargo, si se mide la velocidad de la luz en el vacío, independientemente de las unidades de tiempo o distancia que utilice, la velocidad de la luz, c , es constante.

Con diferentes unidades de distancia (medidas espaciales) o de tiempo (medidas de dimensión temporal) c podría ser 1, 3, o casi cualquier otro número. Por ejemplo, si expresa c en mps, obtiene aproximadamente 186,000 mps.

Lo que creo que sería más interesante sería si c , si pudiéramos medir el espacio y el tiempo exactamente con tantos decimales como sea necesario, sería:

• Un número entero exacto (como 160 mph), o
• Un número decimal exacto (como 547.62900000000 …), o
• Un número periódico puro que se repite infinitamente (como 1/3 o 0.333333333 …), o
• Un número periódico en última instancia que tiene una cadena de números que no se repite seguido de una parte periódica que se repite infinitamente (como 12.452366666666666 …), o
• Un número no exacto o no periódico (aquellos que se pueden expresar como una fracción)

Me encantaría si la medida más perfecta de la velocidad de la luz c en el vacío resultara ser una cadena seguida de, digamos, un número no periódico como 3141592653589793238 …

Pensando en los números esenciales que componen nuestro universo, primero pensaría en los números naturales, que vemos en la cuantización de muchas cosas. Algunos incluso consideran la cuantización del espacio y el tiempo en sí, aunque no es evidente.

La primera cuantificación muy obvia es la cantidad de protones y neutrones en la ciencia de los núcleos, incluso reconocidos como elementos que definen propiedades antes de obtener un conocimiento más profundo sobre la naturaleza cuantificada de las partículas elementales que forman los átomos, que por su nombre anteriormente se consideraban no dividibles.

El número de la velocidad de la luz es arbitrario. La decisión de hoy en día dejarlo definir el medidor en lugar de ser definido por él y, aunque estamos en eso redondeándolo, lo convierte en un número entero, esa es la explicación de no tener decimales, pero esa es solo nuestra decisión. Así que no es para nada sorprendente que resulte de esa manera porque realmente no “resulta” de esa manera, lo decidimos.

Sin embargo, es un número muy arbitrario sin significado especial, ya que la decisión de definir una unidad de longitud llamada metro también es completamente arbitraria, si sabes de dónde viene: la gente quería una unidad de longitud no derivada de las medidas corporales, ya que Variar mucho. Una longitud propuesta era la de un péndulo con el período de un segundo. Si se hubiera tomado, el medidor sería aproximadamente el 99.4% de lo que es. La longitud de referencia que define el medidor es la longitud del arco meridiano desde el polo norte hasta el ecuador. Eso se divide por 10,000 para hacer una medida más útil.

Y esa noción de “hacer que sea una medida útil” es la única decisión no arbitraria sobre esa unidad. Debe ser algo que podamos comprender, por lo que algo en la magnitud de la longitud que podamos ver y sentir. Las unidades de medida anteriores siguen la misma idea y hacen que dependa de las partes del cuerpo, que por su propia naturaleza están bien al alcance de nuestra longitud. Los pies son muy obvios. La pulgada a veces también se asocia con el ancho de un pulgar, aunque se define como 1/12 pies. Sin embargo, hay muchas más unidades, no todas relacionadas con los pies.

Lo que aún lo hace arbitrario es que los tamaños de los planetas no están normalizados. Con solo mirar los 9 de nuestro sistema solar, puede ver que incluso varían mucho más que los tamaños de pies adultos.

Podría repetir con el segundo, ya que solo se toma como una parte corta del día, una duración que también puede comprender y sentir, que se siente menos subjetiva que la sensación durante días, horas e incluso minutos. Aún así, el segundo tiene una duración resultante de la rotación planetaria, que tampoco está normada o relacionada con el tamaño planetario por algún principio. Hay una sensación lógica de que los planetas más masivos giran más lentamente, ya que dada la misma magnitud de energía rotacional, los cuerpos más grandes giran más lentamente, pero la energía de rotación que tienen no es una constante dada.

Casi todas las unidades base no tienen la naturaleza de ser dadas por “el universo”, pero si nadie alguna vez hubiera decidido por ellas, no tendríamos valores concretos para varias constantes. No es esencial derivar leyes por sí mismos. Cualquiera de estas constantes generalmente solo obtiene su letra y tal vez un índice, y aún así puede obtener la fórmula primaria para las fuerzas o cualquier otra cantidad física aparte de los factores constantes.

La esencia de las unidades es que debes hacer una referencia a algo. Sin embargo, no hay necesidad de entusiasmarse con los números naturales, a pesar de que comencé con ellos para etiquetar los elementos químicos.

Los científicos también podrían haber decidido una nueva unidad de longitud (digamos L) y una nueva unidad de tiempo (digamos T) para que la velocidad de la luz fuera precisamente 1 L / T. O tal vez mejor, tener unidades L y T que todavía están en el ámbito de lo que podemos comprender, podría haberse definido algo así como un millón de L / T. La decisión tomada en su lugar solo cambia el medidor o los segundos o ambos por factores muy descuidados muy cercanos a 1 y tampoco los hace más precisos o menos precisos que antes, es simplemente compatible con lo que teníamos anteriormente. Es solo una leve normalización. Para dar una pista, la precisión que encuentro para la última velocidad especificada de la precisión de la luz estaba en el rango de 10 m / s, por lo que la constante también podría haberse definido como 299,792,460 m / s, que tampoco cambiaría mucho, pero 299,792,458 es El número entero más cercano a lo que medimos. Redondear a los 10 m / s más cercanos tampoco lo convertiría en un número “más limpio”.

Sobre la magnitud de ese número, por supuesto, hay una lógica simple detrás de eso, la luz es muy rápida. Es la velocidad más rápida, por lo que cualquier forma de vida imaginable tendrá unidades de longitud y tiempo mucho más pequeñas, que la velocidad de la luz será un gran número con unidades de distancia y tiempo que cubrirán nuestra vida cotidiana, sin importar exactamente qué número. Especificarlo como 1 no solo es posible, sino que realmente se hace cuando entras en los ámbitos de la relatividad, como ya lo han señalado otros.

Si me perdonas, esa es una pregunta equivocada. La pregunta correcta debería ser: “¿Por qué los humanos elegimos unidades para el tiempo y el espacio de modo que la velocidad de la luz llegue a 299,792,458 m / sy no otra cosa?”

Verá, ahora sabemos que el tiempo y el espacio son realmente manifestaciones de lo mismo. Y la “velocidad invariante” de la teoría de la relatividad es realmente solo una unidad de espacio-tiempo en la dirección del espacio frente a una unidad de espacio-tiempo en la dirección del tiempo; es decir, su valor es solo el número simple 1. No 1 algo, como m / s, furlongs por quincena, parsecs por siglo. Solo 1.

Sin embargo, los humanos no lo sabíamos a fines del siglo XVIII, cuando optamos por usar dos propiedades físicas de nuestro planeta de origen como base para las unidades estándar: la longitud se mediría a 1 / 40,000,000 de la longitud del ecuador de la Tierra, mientras que el tiempo se mediría en 1/86,400 de la longitud del día solar de la Tierra.

Estas definiciones resultaron ser bastante inadecuadas en el mundo moderno, ya que ahora sabemos que a medida que la Tierra se tambalea un poco, la duración de su día solar cambia, y que el planeta también puede estirarse un poco, por lo que la longitud del ecuador tampoco es exactamente lo mismo. Y sucede que cuando se trata de la luz, en realidad viaja aproximadamente 7.5 veces la longitud del ecuador de la Tierra durante 1/86,400 de un día solar, porque, bueno, ese es el tamaño de la Tierra, y su tamaño es lo que es es.

Aún así, mantuvimos el viejo sistema métrico, las definiciones adecuadamente actualizadas para hacer referencia a observaciones físicas más fundamentales que simplemente las propiedades de la Tierra; así que el segundo ahora se define en términos de una frecuencia de emisión de un isótopo de cesio específico, y el medidor se define como la longitud que la luz viaja en el vacío en 1 / 299,792,458 de segundo. Entonces la luz viaja a 299,792,458 m / s porque definimos la relación entre nuestras unidades humanas en términos de luz.

En el caso de la velocidad de la luz, las definiciones de un “medidor” y “segundo” ya se habían establecido antes de que la velocidad de la luz fuera medible con un alto grado de precisión.

Por lo tanto, cuando se tomó la decisión de configurar el medidor como una fracción de la distancia que recorre la luz en un segundo, el valor elegido se ajustó de modo que estuviera dentro del error experimental de mediciones de la velocidad de la luz en ese momento. También decidieron tratar de centrarlo tanto como sea posible dentro de ese rango de error, mientras lo mantienen en un número entero de metros.

Entonces, esto no refleja nada sobre las leyes físicas del universo. Simplemente refleja el hecho de que se estaba adaptando una unidad de medida existente, pero querían hacerlo sin requerir que todos en el mundo cambien sus palos de medición.

Los físicos a menudo establecen la velocidad de la luz en 1 cuando hacen los cálculos, luego usan mediciones como nanosegundos de luz (unos 30 cm) para facilitar el trabajo de los números. Podrías diseñar un conjunto de medidas completamente nuevo basado en la velocidad de la luz … pero las que ya tenemos no fueron diseñadas de esa manera, por lo que resultan ser números de aspecto arbitrario cuando se relacionan con la velocidad de la luz.

La velocidad de la luz también es de 1 segundo de luz por segundo, lo que también expresa una propiedad fundamental del cosmos. Entonces, el valor 299,792,458 parece arbitrario, ya que se expresa en unidades no fundamentales.

Pero hay otra forma de pensar en esto.

Tres escalas en el cosmos son la macro, intermedia y microescala.

La macro es aproximadamente 13.8 B años y aproximadamente 40 B años luz. Es mucho más grande que el intermedio en el que vive nuestra forma de vida.

El micro es la escala atómica hasta el Planck, que es mucho más pequeño que el intermedio.

El número 299,792,458 se basa en unidades que son más o menos naturales en la escala intermedia.

Lo importante no es el valor preciso sino que es realmente bastante grande. Significa que, para muchos propósitos, la velocidad de la luz es efectivamente infinita.

No está claro que nuestro tipo de forma de vida pudiera existir en una escala para la cual la velocidad de la luz fuera 1 unidad de velocidad.

George Gamow escribió un famoso libro sobre este Sr. Tompkins en el país de las maravillas. Se imaginó que la distorsión relativista interferiría. Por otro lado, si fuéramos demasiado pequeños, los efectos cuánticos / atómicos podrían ser perjudiciales.

Este es un caso particular de ajuste fino: que los valores de las constantes fundamentales en cualquier sistema de unidades caen en un rango estrecho que permite nuestro tipo de vida.

Esta es mi tercera gran edición de esta respuesta. Puede encontrar las respuestas originales en el historial de edición [1].

Notas al pie

[1] https://www.quora.com/Why-is-our …

El medidor es una distancia totalmente arbitraria elegida en 1793 como una diezmillonésima parte de la distancia desde el ecuador hasta el Polo Norte. La velocidad de la luz podría expresarse con la misma facilidad (o lógica) en la altura de la Torre Eiffel en París o 100 veces la longitud de onda de la luz de una determinada frecuencia elegida arbitrariamente.

Detrás de su pregunta, sin embargo, hay una pregunta más difícil de responder que es por qué las relaciones entre las constantes fundamentales son lo que son … por ejemplo, la masa en reposo del electrón; la velocidad de la luz; la carga en el electrón; la constante cosmológica (si existe); La tabla es constante, etc. Parecen tener una relación de “Ricitos de oro” donde un pequeño cambio en cualquiera de ellos probablemente significaría que el universo no existiría.

Es porque, según la relatividad bien probada, el tiempo se ralentiza a medida que avanza más rápido. Y cuando alcanzas cierta velocidad, el tiempo se detendrá por completo. ESO, es la velocidad de la luz. Entonces, para el fotón, no hay paso del tiempo. En un instante, nacerá en una supernova y al siguiente será absorbido por la retina de alguien. Ahora, ese tiempo se ha detenido por completo, ya no puede disminuir la velocidad. Un automóvil no puede ir más lento que 0 mph. Lo que significa que no puedes ir más rápido que eso sin romper la realidad.

Ahora, eso es lo que MI cerebro de 15 años piensa basado en la ciencia que leí todo el día. Puedo estar equivocado.

Respuesta corta: la pregunta de por qué la velocidad de la luz es un número particular no me interesa por completo; Mucho más interesante para mí son las diversas razones por las cuales esta no es una pregunta interesante.

Respuesta larga:

La velocidad de la luz es lo que es porque lo es. Si no fuera así, sería algo diferente.

Compárelo con un sorteo de lotería. Tome un dibujo de seis números, del 1 al 59, y obtenga tres resultados. Solo para elegir números completamente al azar, vamos con esto:

8–22–35–36–51
33–38–40–43–56
7–28–34–37–51

Alguien podría preguntar, después de extraer esos números, “¿cuáles son las probabilidades de que esos números exactos se obtengan?” Bueno, la primera respuesta es “más que cero”, lo que sabemos porque esos números se obtuvieron de hecho. Pero podría preguntar con la misma facilidad, “¿cuáles son las probabilidades de que se extraigan algunos números exactos ?” Y la respuesta sería “100%” , ya que, salvo un escenario absurdo como alguien que accidentalmente saca una pelota de ping pong en blanco o algo así, iban a sacar algo . Cada combinación específica tiene una posibilidad infinitesimal de ser eliminada, pero en conjunto, las probabilidades son casi seguras de que se producirá una de las combinaciones específicas.

Luego hay una pregunta ligeramente diferente: “¿cuáles son las probabilidades de que esos números exactos hayan sido extraídos?” A primera vista, esa pregunta puede parecer idéntica a la primera pregunta anterior, pero no lo es. De hecho, la respuesta a esa pregunta es “100%”. La diferencia en las preguntas es que esta vez, estamos preguntando acerca de tres instancias específicas, para las cuales ya sabemos cuál es el resultado. Los modelos de predicción ya no son necesarios.

Entonces, en ese momento, alguien podría preguntar, “bueno, ¿por qué no fue otra combinación?” La respuesta es, “porque no fue así”. No hay absolutamente ningún valor científico en pontificar sobre si alguna otra combinación no lo hizo. ocurrir. De hecho, ese error es una parte importante de la falacia del jugador, ya que supone que hay algún tipo de importancia en lo que básicamente es un evento aleatorio.

Luego está la declaración que varias personas están haciendo aquí, que es, pero ¿por qué el número es tan arbitrario? Bueno, por un lado, sería mucho más inquietante si hubiéramos descubierto que la velocidad de la luz era exactamente 300,000,000 m / s, porque a diferencia de la velocidad de la luz, el medidor es en realidad un número bastante arbitrario, tiene que ver con el ubicación geográfica de París en la Tierra, que no tiene nada que ver con nada científico, solo tuvimos que comenzar con algo. El descubrimiento de una correlación entre la velocidad de la luz y la distancia de París desde el Polo Norte sería realmente fascinante. Pero no hay uno. Entonces, la velocidad de la luz, medida en metros, es un número extraño.

Sin embargo, solo para ir un paso más allá, es tan fácil argumentar que los números en mi ejemplo de lotería revelan un patrón que “va en contra de las probabilidades” como lo es llamarlos completamente arbitrarios. (Revelación completa: los números no fueron tan aleatorios como afirmo; elegí intencionalmente números con patrones sutiles para hacer el siguiente punto.) Supongamos que esos quince números adquirieron algún tipo de significado religioso. Una facción podría decir, “estos números deben significar algo: ¡las probabilidades de una combinación tan arbitraria de números son tan raras que deben haber sido ordenadas!” Sin embargo, otra facción podría decir con la misma facilidad, para probar exactamente el mismo punto , que estos los números son especiales debido a los “patrones ocultos” que revelan. Si los números eran tan “aleatorios”, después de todo, ¿por qué el número 51 aparece dos veces? ¿Por qué la segunda fila solo tiene números de la mitad superior de las opciones? ¿Por qué, si los números eran tan “aleatorios”, todos los números del 33 al 38 aparecen en una serie de solo 15 números? La respuesta a esta pregunta es que “aleatorio” no significa “distribuido uniformemente”. Un conjunto de números sin patrón reconocible es distintivo en sí mismo, ya que hay muy pocas combinaciones de 15 números que no desarrollen algún tipo de patrón. (Para todos los jugadores que hay, esta es la razón por la que realmente puedes obtener un pago en Keno por faltar todos los números si seleccionas más de diez; las probabilidades están realmente a tu favor de que golpearás algunas para no perderte todas. )

Este es un problema simple que surgirá cuando las personas creen unidades de medida * antes * de averiguar lo que van a medir o cuando intenten tomar una unidad de medida de uso común y calzarla para describir un concepto dimensional recién descubierto. El sistema métrico moderno fue creado en 1791 y es el “estándar” incluso para cosas que es realmente pésimo para medir. Saber que mi camión puede llegar a 177 km / h es realmente genial. Eso es 110 MPH en imperial, que es el “Predeterminado” donde vivo. Ambos números son relativamente manejables. Redondeando, mi camión puede ir a 175 km / ho 110 mph. Fácil.

Pero lo que es manejable aquí en este planeta no necesariamente va a ser un ajuste adecuado para una medición diferente. No medirías un campo de fútbol en diez milésimas de pulgada, ni pesarías a un humano en miligramos.

Este es, en el fondo, el problema. Estamos tratando de usar un sistema que sea más aceptable en una medida relativamente gruesa con números pequeños para medir algo que sea intensamente preciso con números grandes. En esencia, la velocidad de la luz se considera 299,792,458 M / s porque alguien está tratando de pesar un elefante toro maduro en microgramos.

¿Solución? Para nuevas mediciones, necesitamos crear nuevos términos para los sistemas existentes y crear tablas de conversión. La velocidad de la luz se convierte en … 1Luz, y es una figura conocida. En la conversión podemos descubrir que es X en MPH y X en número Mach, pero por sí solo, es 1Light. Luego, en una conversación común, si alguien dice “esta cosa se mueve a .5Light”, podemos saber que se mueve a la mitad de la velocidad de la luz. Ordena los números, hace que los detalles sean más fáciles de memorizar, y hace que hablar sobre grandes preguntas sea más fácil para los plebeyos.

Eso es básicamente por qué tenemos números de máquinas. La velocidad se consideró muy alta y muy importante, por lo que se le dio un “mach” para simplificar la conversación. Ese mismo proceso debe llevarse a cabo para otras cosas, como la velocidad de la luz, la velocidad de un reflejo humano, la tasa de semivida para compuestos nucleares específicos, etc.

La velocidad de la luz es una velocidad conocida y, en términos generales, es una constante, pero se describe de una manera bastante torpe porque nadie se ha tomado el tiempo para idear un sistema para describir esa velocidad sin utilizar un sistema que nunca fue diseñado para describir algo. como eso.