¿Qué determina la velocidad de la luz? ¿Por qué la velocidad de una partícula sin masa es una constante fija, independiente del tipo de partícula, y por qué esta velocidad es tan integral a la Relatividad?

Nota: Esta pregunta ha cambiado ligeramente de la pregunta que respondí originalmente, que era “¿Qué determina la velocidad de la luz?”

En la respuesta a continuación, interpreté que la pregunta original significaba “¿Por qué la velocidad de la luz tiene el valor que tiene?”, En oposición a las diferentes interpretaciones de “¿Por qué la velocidad de la luz es una constante?” O “¿Dónde ¿De dónde viene el valor de la velocidad de la luz? ”, aunque en la respuesta que doy también toco esos temas.

En primer lugar, la velocidad de la luz es lo que es. Nadie sabe por qué.

No importa en qué unidades elijas medirlo; metros por segundo, millas por mes o furlongs por quincena. Eso es irrelevante. El punto es que es constante, y es constante sin importar la velocidad relativa de la fuente de luz o del observador. Este es el axioma básico que Einstein utilizó para desarrollar la teoría de la relatividad especial. Todo lo demás fluye de este hecho básico y experimental y hasta ahora, la física no ha encontrado ninguna manera de determinar esta velocidad a partir de una física más fundamental.

Muchas personas señalan que [matemática] c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} [/ matemática], lo cual es cierto, pero tanto [matemática] \ mu_0 [/ matemática] como [matemática] \ epsilon_0 [/ math] son ​​constantes derivadas empíricamente (es decir, determinadas experimentalmente) y no se pueden calcular utilizando una física más básica, por lo que, en cierto modo, esto es solo un argumento tautológico.

En otras palabras, esta es una de las muchas constantes fundamentales de la naturaleza que la física simplemente asume y determina experimentalmente, incluida la constante gravitacional, la masa del electrón y otras partículas fundamentales, la fuerza de las fuerzas básicas (electromagnética, fuerte, débil y pronto).

Algún día, la física puede proponer teorías en las que estas constantes fundamentales pueden calcularse a partir de una física más profunda y más fundamental, pero hoy, según nuestro conocimiento, simplemente son lo que son.

Nos gustaría saber por qué. Todavía estamos buscando.

MÁS LEJOS

Se ha comentado que las ecuaciones de Maxwell realmente predicen la velocidad de la luz, como dicen muchas de las respuestas, al resolver finalmente dar:

[matemáticas] c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} [/ matemáticas]

sin embargo, es importante comprender que los valores para [math] \ mu_0 [/ math] y [math] \ epsilon_0 [/ math] no pueden calcularse a partir de una física más básica. Ambos deben determinarse experimentalmente.

En el caso de [math] \ mu_0 [/ math], que las organizaciones internacionales de normalización llaman la “constante magnética” y comúnmente se llama permeabilidad al vacío, se deriva de la medición experimental de la fuerza entre dos alambres paralelos muy delgados espaciados en un pre distancia estándar definida y llevando una corriente estándar predefinida.

En términos más básicos, [math] \ mu_0 [/ math], depende realmente de las propiedades del electrón, que también se derivan experimentalmente y no pueden derivarse de una teoría más básica.

En el caso de [math] \ epsilon_0 [/ math], la permitividad del espacio libre, sí, es posible obtener un valor aproximado de esta constante midiendo la fuerza entre dos placas paralelas de un condensador con una carga conocida definida (una vez más depende de las propiedades del electrón) y una distancia definida entre las placas. Sin embargo, esta es una medida considerablemente más difícil de hacer con precisión que medir la fuerza magnética entre dos cables que transportan corriente, por lo que en estos días esta constante se define realmente como:

[matemáticas] \ epsilon_0 = \ frac {1} {\ mu_0 c ^ 2} [/ matemáticas],

porque es mucho más fácil medir con precisión la velocidad de la luz que la fuerza electrostática entre las placas del condensador, por lo que, en otras palabras, ¡necesita saber c, la velocidad de la luz, antes de saber [matemáticas] \ epsilon_0 [/ matemáticas]! Y para hacer esto, ¡c se determina primero experimentalmente!

Esto es lo que quise decir en mi publicación original cuando dije que decir [matemáticas] c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} [/ matemáticas] es realmente una tautología que no sería el caso si los valores para [math] \ mu_0 [/ math] y [math] \ epsilon_0 [/ math] pudieran calcularse a partir de la teoría básica.

En realidad, en estos días es un poco más complicado que eso, ya que c se define utilizando la longitud de onda emitida por una excitación controlada muy cuidadosamente de un átomo, por ejemplo, Krypton 86.

En otras palabras, el verdadero problema de por qué la velocidad de la luz es lo que es, está enterrado con el mismo problema de por qué todas las partículas y fuerzas básicas en el Modelo Estándar son lo que son. Todos ellos se derivan experimentalmente y ninguno de ellos puede derivarse de una física más básica. Si tuviéramos una teoría que predijera las masas de las partículas fundamentales, no necesitaríamos buscarlas usando máquinas muy caras como el LHC del CERN.

Este es el gran agujero en el Modelo Estándar, y es el gran agujero en el por qué la velocidad de la luz es lo que es.

Un punto más con respecto a las ecuaciones de Maxwell

Estoy agregando esto considerablemente más tarde que mi publicación inicial, después de leer más sobre la relatividad y pensarlo un poco más.

Veamos más de cerca el hecho de que las ecuaciones de Maxwell se resuelven para dar:

[matemáticas] c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}}, [/ matemáticas]

donde [math] \ mu_0 [/ math] y [math] \ epsilon_0 [/ math] se consideran constantes que son una propiedad fundamental del espacio.

Como señalo en mi publicación original, la física aún no está en el punto donde puede decirnos exactamente cuál es el mecanismo detrás de estas dos constantes o por qué tienen los valores que hacen (es decir, no se pueden determinar a partir de física más fundamental).

El punto clave aquí es que, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, c debe ser una constante . Agregue a esto el hecho de que las ecuaciones de Maxwell son invariables sin importar el marco de referencia (movimiento constante o no acelerado) y obtendrá la visión fundamental de Einstein.

Una vez se le preguntó a Einstein, en referencia a los científicos que hicieron ideas clave porque estaban sobre los hombros de los gigantes de la ciencia que los precedieron, si él estaba sobre los hombros de Newton.

Einstein respondió: “No, me puse en los hombros de Maxwell”.

Einstein se dio cuenta de que las ecuaciones de Maxwell eran invariables, sin importar el marco de referencia.

Esto es lo que le dio la idea crucial de que si las leyes de la física fueran las mismas en todo el universo, incluidas las ecuaciones de Maxwell, entonces c debe comportarse como una constante incluso si el observador se encuentra en un marco de referencia con un movimiento relativo diferente al marco de referencia de la fuente.

Lo que importa no es el valor de c , es el hecho de que es una constante, pase lo que pase.

Y para volver a [matemáticas] \ mu_0 [/ matemáticas] y [matemáticas] \ epsilon_0 [/ matemáticas], si uno acepta que el espacio-tiempo puede describirse matemáticamente por ecuaciones de campo, siendo las ecuaciones de Maxwell el conjunto de ecuaciones de campo que defina el comportamiento electromagnético del espacio-tiempo, luego [math] \ mu_0 [/ math] y [math] \ epsilon_0 [/ math] se convierten en las constantes derivadas empíricamente que deben conectarse a esas ecuaciones de campo para que las respuestas salgan a los valores que se observan experimentalmente.

El espacio y el tiempo realmente forman las cuatro dimensiones del espacio-tiempo. En cierto sentido, el tiempo y el espacio pueden medirse en las mismas unidades (es decir, puede usar segundos para medir la distancia o metros para medir el tiempo). La ‘velocidad de la luz’ es en realidad el número de segundos por metro en el espacio-tiempo (que otros han explicado, es realmente un coeficiente de conversión ).

Para explicar por qué la luz se mueve a esta velocidad, debe considerar la relatividad. Una interpretación de la relatividad es que la velocidad de un objeto que se mueve a través del espacio-tiempo tiene una magnitud constante, que es la velocidad de la luz. Esta es la dilatación del tiempo , el hecho de que los relojes se mueven más lentamente cuando vuelan por el espacio a alta velocidad. Considere un objeto en reposo. Para ello, el tiempo se mueve a la velocidad normal (llamemos a esto constante c), pero si se mueve a través del espacio, el tiempo se ralentiza a una velocidad menor que c. Si movemos el objeto a través del espacio a esta velocidad c, entonces el tiempo se detiene por completo para el objeto, y no puede ir más rápido.

Debido a otro aspecto de la relatividad, todas (y solo) las partículas sin masa (p. Ej., Los fotones que forman la luz) tienen un vector espacio-temporal sin componente de tiempo. Por lo tanto, la luz se mueve a una velocidad de c a través del espacio, y a una velocidad de cero a través del tiempo . Entonces, c en este experimento mental debe ser la velocidad de la luz, y podemos ver que dado que la velocidad del viaje en el tiempo para un objeto inmóvil es la misma que la velocidad del viaje espacial para un fotón, entonces esa velocidad debe ser el número de metros hay en un segundo (resultado de la transformación de Lorentz en la dilatación del tiempo relativista http://en.wikipedia.org/wiki/Spe …).

Dado que los metros y los segundos son solo unidades convenientes para medir escalas humanas de espacio y tiempo, también podría decir que c es 1, y solo recuerde que hay 300 millones de metros en un segundo.

Me gustaría ampliar un poco la ya muy buena respuesta de Robert Fajber

Dirac fue uno de los primeros en sugerir la variación de las constantes fundamentales, cuando sugirió que la constante gravitacional es inversamente proporcional a la edad del universo, vea la hipótesis de los grandes números de Dirac

Actualmente hay mucha investigación teórica y experimental sobre la variación espacio-temporal de constantes fundamentales adimensionales. Muchas personas creen firmemente que estas constantes no son tan constantes como se nos dice. Una de esas constantes es la constante de estructura fina [matemáticas] \ alpha = \ frac {e ^ 2} {4 \ pi \ epsilon \ hbar c} [/ matemáticas], que contiene la velocidad de la luz. Dado que todas las constantes fundamentales se fijan en el Modelo Estándar (SM) de la física, probar su variación significaría que SM necesita ser reparado o reemplazado por una nueva teoría, como la supersimetría, la teoría de cuerdas, etc., de ahí la motivación para físicos

Recientemente se observaron algunas indicaciones experimentales de una variación espacial de la constante de estructura fina utilizando espectros de absorción recogidos de cuásares muy distantes. En esta figura del documento mencionado, básicamente puede ver el gradiente observado de la constante de estructura fina [matemáticas] \ alfa [/ matemáticas] en el universo observable (GLyr significa giga-años luz y representa la distancia hacia la nube de gas absorbente) :

Tenga en cuenta que la variación espacial aquí también puede significar variación en el tiempo, ya que observamos imágenes muy antiguas de las partes distantes de nuestro universo.

Desde entonces se realizaron muchos más experimentos y observaciones. Sin embargo, hasta el día de hoy ninguno de ellos confirmó efectivamente la variación de la constante de estructura fina [math] \ alpha [/ math] (o cualquier otra constante fundamental). Se ha demostrado que la variación temporal de [matemáticas] \ frac {\ dot {\ alpha}} {\ alpha} <10 ^ {- 16} [/ matemáticas] por año.

Para una breve descripción del tema, le diría a esta página: CUESTIONES GRANDES, Notas de la conferencia sobre la variación de constantes fundamentales

La velocidad de la luz en el vacío a menudo se denota [matemática] c [/ matemática] en las ecuaciones. Es una constante fundamental en la Teoría general de la relatividad, nuestra mejor teoría disponible sobre cómo funciona el universo a gran escala.

En unidades naturales, el valor de las constantes fundamentales se elige para que sea exactamente uno. En este sistema, es habitual elegir [matemática] c = 1 [/ matemática] que es aún más simple que los 300,000,000 citados en su pregunta. La ventaja de esto es que ciertas ecuaciones como [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas] pueden convertirse en [matemáticas] E = m [/ matemáticas] en unidades naturales. La desventaja es que un límite de velocidad de 100 km por hora se convertiría en 0.0000012 o [matemáticas] 1.2 \ veces10 ^ {- 6} [/ matemáticas] unidades naturales que, para la mayoría de las personas, simplemente no son naturales.

El sistema que la mayoría de nosotros hemos adoptado es el Sistema Internacional de Unidades basado en Kilogramos, Metros y Segundos. Cada uno de estos fue elegido para tener un tamaño útil en la vida cotidiana y relacionado con la experiencia humana. En particular, el medidor se eligió inicialmente para que la distancia desde el ecuador a lo largo del meridiano principal a través de París hasta el Polo Norte fuera de 10,000 km, luego se convirtió en la distancia entre dos marcas en una barra de platino-iridio, y ahora es definido en términos de distancia recorrida por la luz en el vacío en un segundo.

En cada transición de la definición del Medidor, es necesario mantener la longitud igual (dentro de la tolerancia en el momento del cambio). Como resultado, el medidor ahora se define exactamente como 1 / 299,792,458 de la distancia que recorre la luz en el vacío en un segundo. ¡El segundo, que podría pensar que se define en términos de 24 horas en un día, es desde 1967 definido como 9,192,631,770 períodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133!

Gran Bretaña y los EE. UU. Se resisten a la transferencia a este sistema de unidades del SI. Pero incluso allí tenemos cosas como que la pulgada se define exactamente como 0.0254 metros, por lo que el sistema imperial ahora depende de las definiciones del SI.

Porque decidimos que así fuera .

La velocidad de la luz en el vacío es constante en todo el universo Por lo tanto, la IUPAC definió el ‘medidor’ de la unidad como la distancia que recorre la luz en 1 / 299,792,458 de segundo. Esta definición hace que el medidor sea una cantidad exacta que se puede producir en cualquier parte del universo.

Anteriormente, el estándar era una barra de una aleación Platinum-Iridum que se definió exactamente en un metro. Las trampas obvias son la corrosión y la expansión térmica debido a las cuales la definición del medidor en sí misma cambiaría. ¡Un medidor de verano puede ser más largo que un medidor de invierno!

Este nuevo estándar es mucho mejor, ya que no solo se mantendrá siempre constante, sino que nos permite definir la velocidad de la luz con precisión , una constante utilizada en los cálculos en física. Podríamos haberlo definido con la misma facilidad para que sea 1/40000 de la distancia cubierta por la luz en 1 segundo al vacío, pero esa unidad habría sido muy diferente de la que ya está en uso. Por lo tanto, todas las distancias tendrían que ser recalculadas, los antiguos gobernantes destruidos y se necesitaría mucho trabajo para aceptar la nueva unidad. La actual unidad propuesta difiere muy poco de la anterior, de modo que las implicaciones prácticas solo se limitan a aquellas que requieren una precisión muy fina. El resto del mundo podría seguir usando las reglas que siempre han estado usando.

La respuesta de Daryl Beggs plantea la pregunta (NPI); si c es la constante universal, ¿por qué no basar nuestras mediciones en un divisor más uniforme de un segundo luz, como 300,000,000?

La respuesta es que, en un momento, hicimos exactamente eso, en base a una observación experimental más antigua. Con base en estudios sobre índices de refracción, determinamos que la luz viaja a través de la materia transparente a una velocidad inversamente proporcional a su índice de refracción. Un vacío tiene un índice de refracción de uno, pero no pudimos crear un vacío perfecto lo suficientemente grande como para medir con precisión la luz (el aire también tiene un índice de refracción de (tan cercano como para no molestarse) 1), así que en su lugar utilizamos vidrio , con un índice de refracción conocido. La luz viaja a través del vidrio en cerca del 66% de lo que ahora llamamos c , y además, esa medición coincidió muy de cerca con la definición clásica de un metro (una décima parte de la distancia circunferencial desde el verdadero Polo Norte hasta el ecuador que viaja a través de París ), a muy muy cerca de 2 millones de metros por segundo. Entonces, cuando la relatividad propuso que c era la única constante universal, decidimos basar la distancia en ella; c = 300,000 km / s (o 300,000,000 m / s) y, por lo tanto, 1 metro fue la distancia recorrida por la luz en 1 / 300,000,000 de segundo. Esa era la definición de un medidor a partir de 1960, y se mantuvo durante más de dos décadas.

Luego, nuestras mediciones se hicieron más precisas a medida que aumentó nuestra tecnología, y aprendimos que, de hecho, estábamos un poco desconectados. En lugar de cambiar cada regla y cinta métrica en el mundo de la IS (básicamente en todas partes, excepto en los EE. UU. Cotidianos, pero incluso allí cambiaría, ya que las definiciones modernas de pulgada, pie, etc. se basan en el medidor), simplemente cambiamos la definición de un medidor en 1983 para ser un divisor diferente de un segundo luz, que mantuvo la misma distancia para un medidor (dentro de una tolerancia de una fracción arbitraria de un milímetro de la medición clásica) mientras que describe con precisión (a nuestra mejor capacidad de medición) mediciones precisas de c .

De hecho, estoy seguro de que cuando nuestra precisión aumente aún más, podremos determinar que la velocidad de la luz es, de hecho, 299,792,458.1456 m / s (o alguna otra fracción arbitraria de am / s de las mediciones anteriores) ) Si eso sucede, o bien la “muestra de referencia” para un medidor o la definición de un segundo, tendrá que cambiar. Sin embargo, dado que la cifra de 300 millones de m / s todavía se enseña comúnmente en las aulas, y no fue hasta que obtuve mi título que supe que ahora era solo una “aproximación de ingeniero”, un aumento adicional en la precisión de Es poco probable que la medición de la velocidad de la luz tenga ramificaciones discordantes en la vida cotidiana. Un cambio de 1/10 de am / s en la verdadera velocidad de la luz, suponiendo que la definición no cambie, se traduce en una diferencia en la longitud real de un metro del orden de un nanómetro más o menos.

Del mismo modo, el “segundo”, clásicamente 1/60 de un minuto y 1 / 86,400 de un día solar medio (es el período de tiempo promedio requerido para que el Sol se mueva a través del cielo y regrese exactamente a su ángulo anterior desde el horizonte), se ha redefinido varias veces para aumentar la precisión y reducir el error local. En el proceso, ya no se basa técnicamente en la velocidad de rotación de la Tierra; en cambio, se basa en la frecuencia de la radiación producida por la transición de estados de energía dentro de un átomo de cesio. Esa frecuencia se midió a 9,192,631,770Hz (+ – 20Hz) con base en la definición previa de un segundo, que a su vez se basó en la predicción formulada de la duración de un día de cualquier año basada en una época del 1 de enero de 1900 a partir de la experimentación La medición de la rotación de la Tierra a lo largo del tiempo a fines del siglo XIX solía aumentar la precisión del cálculo de la longitud de las naves en función de la posición del Sol y el tiempo GMT exacto.

Pero yo divago. Las definiciones de metro, gramo y segundo solían ser mucho más simples. De esos tres, el gramo ha cambiado menos; se definió clásicamente como la masa de exactamente un centímetro cúbico de agua pura en STP. Sin embargo, esta definición convirtió a la unidad de masa en una “unidad derivada”, basada en la distancia (o más directamente el volumen, en sí mismo una unidad derivada) y la temperatura, donde la masa se determinó en otras partes de la física como una medida invariable de una cantidad de materia, y, por lo tanto, la definición se cambió para basarse en la masa de un espécimen de ejemplo específico preservado por BIPM, creado para ser exactamente un kilogramo basado en el antiguo estándar basado en el volumen de agua.

Para dar una respuesta a la pregunta: la luz no tiene velocidad. Es un factor de conversión entre metros y segundos.

Pero debo detallar por qué la respuesta con 105 votos a favor es incorrecta. El primero y el último de los 3 significados que intenta tratar de mirar como si fuera una onda que se mueve en un éter, lo que no es el caso. La segunda respuesta se desvía del rumbo e implica que la velocidad de la luz tiene unidades. La importancia de la velocidad de la luz es que no tiene unidades. En el apéndice 2 del libro “Relatividad” de Einstein, puede ver metros = i * c * segundos donde “i” es la raíz cuadrada de -1 y “c” es solo el número sin unidades. Conecta esto a las unidades de c y obtienes que la nueva “unidad” sea “i”, que es puramente matemática, no sujeta a constantes humanas. Esta es la razón por la cual los metros y segundos se definen entre sí en lugar de medirse como todas las demás unidades. “i” está en otra dimensión de los números reales que hace que el tiempo sea “diferente” en los medidores, pero los medidores en sí mismos están en 3 dimensiones diferentes, por lo que el término “dimensionaless” no es equivalente a sin unidades.

La opinión física común es que todos los fotones se mueven de todos los observadores a la misma velocidad, lo que significa que la velocidad de todos los observadores es CERO en relación con TODOS los fotones. Bueno, por supuesto, nada puede ir a la velocidad de la luz. Según esta definición, NADA (con una masa de reposo distinta de cero) puede incluso MOVERSE en relación con la luz. Peor aún, esta vista obliga a cambiar la energía de los fotones en función de la velocidad del observador, lo que significa que no es el mismo fotón según la definición de fotones. En tercer lugar, si un conductor de camión va 1 g hacia el centro de la galaxia durante 11 años, luego se da vuelta y disminuye la velocidad durante 11 años, descubrirá que ha viajado 1500 veces la velocidad de la luz. Carl Sagan señaló esto a la población general hace casi 40 años y todavía no se ha dado cuenta. Ningún físico estará en desacuerdo con esto, solo querrán aclarar y argumentar que “tiene que” o “debe” usar la integral de los medidores como se mide en su marco de referencia dividido por su reloj. Pero, ¿cómo puede decir que con una cara seria a un camionero que acaba de hacer el viaje, tiene una calculadora en la mano y puede dividir la distancia que recorrió por la hora en su reloj? Como puede ver, hay serios problemas con los físicos que le dicen a la gente “nada va más rápido que la velocidad de la luz”. Y la gente sabe que hay algo que “no cuadra” y es por eso que estas preguntas surgen con tanta frecuencia en Quora y otros lugares. La solución NO es que los físicos le den una palmadita en la cabeza al promedio de Joe y digan “ahí, allí, ahora sé que será un poco difícil de entender para ustedes, pero …”. No, la respuesta es que Joe Fontanero tiene razón, los argumentos de los físicos son increíblemente ciegos a sus propias contradicciones. El problema fundamental es que dado que los metros y los segundos son la misma cantidad física, las unidades de velocidad son “i” (no metros / segundos), lo cual es algo matemático, no físico en la forma en que normalmente lo pensamos. El valor de “c” está compuesto arbitrariamente por las personas, pero la “i” no lo está, por lo que debe incluirse en todas las ecuaciones físicas para que sean más correctas, pero por alguna razón esto nunca se menciona. Por ejemplo, E = mc ^ 2 y F = ma están mal porque sabemos que la energía gravitacional en el cosmos es igual y opuesta a la masa que la genera y que la fuerza y ​​el momento son iguales y opuestos, no iguales. F = ma = d (mv) / dt requiere cambiar su marco de referencia al definir las direcciones d (mv) y F. Pero si reemplaza todas las instancias de segundos en todas las unidades y medidas con metros / (i * c), obtendrá ecuaciones corregidas que no necesitan negaciones sutiles en sus definiciones y realmente puede ver la diferencia entre fuerza y ​​momento y energía y masa (son negativos que cancelan). F + ma = 0 y E + mc ^ 2 = 0. Y si hace esto para los agujeros negros, resuelve un problema de larga data de “a dónde se fue la entropía” y en lugar de S = A / 4 se obtiene S + A / 4 = 0 (es decir, la entropía es el negativo de 1/4 del área de la superficie). Mi opinión es que la entropía está “perdida” en masa y debe considerarse “negativa” (almacenada, es decir, un número menor de estados en comparación con el estado anterior, es decir, -S es realmente 0-S = ln (e ^ 0) – En (e ^ S) en oposición a la entropía existente OBSERVABLEMENTE en la estrella previa al colapso.

Entonces, solo tomando en serio la relatividad y no desechando las matemáticas requeridas, un tipo simple como yo puede afirmar que los astrofísicos de pantalones inteligentes han estado cometiendo un gran error al pensar que la segunda ley de la termodinámica es más grave que la relatividad. Siempre emitimos entropía al universo y otras cosas lo absorben, como el espacio “vacío” y los agujeros negros. Así es como la entropía por volumen comoving no aumenta incluso cuando siempre la estamos emitiendo por volumen de región gravitacional.

La luz es una onda de radiación electromagnética que es visible para el ojo humano y es responsable del sentido de la vista que experimentamos los humanos. Y la radiación EM en el vacío siempre viaja a una velocidad constante (velocidad de la luz), en relación con el observador , independientemente de la velocidad del observador.

Recuerde que la luz está compuesta de paquetes de energía electromagnética llamados fotones y estos fotones no interactúan fuertemente con nada excepto partículas cargadas. Entonces, cuando viajan a través del espacio vacío, uno podría esperar que no haya un mecanismo por el cual puedan perder o ganar energía, lo que hace que su velocidad permanezca siempre constante.

donde E es la energía de un oscilador atómico cargado, h es la constante del tablón y v es la velocidad o frecuencia de su onda electromagnética asociada.

Ahora en cualquier medio, la luz generalmente no se propaga a una velocidad igual a c ; Además, diferentes tipos de ondas de luz viajarán a diferentes velocidades. Por lo tanto, la Permeabilidad y Permitividad del medio determina a qué velocidad viajaría la luz a través de él.

La permeabilidad del vacío (espacio libre) se fija en

mientras que la permisividad del vacío es

Puedes resolver la siguiente ecuación para obtener la velocidad de la luz que deseas:

Creo que la forma más intuitiva de llegar a una respuesta a esta pregunta es imaginar la LUZ (fotones u ondas electromagnéticas) como un “comportamiento eléctrico” fundamental del ESPACIO. Puedes considerarlo como “ondulaciones” o “ondas” espaciales que se propagan a una velocidad constante. En el vacío (el estado fundamental del espacio) la velocidad de la luz es C. ¿Por qué C ? Porque esta es una propiedad fundamental y natural del vacío, un “axioma” de la naturaleza que no necesita más pruebas. La permitividad eléctrica del vacío (denotada por ε0; faradios / metro) es una medida de la capacidad del vacío para almacenar energía en forma de campo eléctrico. La permeabilidad magnética del vacío (denotada por µ0; henrys / metro) es una medida de la capacidad del vacío para almacenar energía en forma de campo magnético. La velocidad de la luz en el vacío (denotada por C ; metros / segundo) es una medida de la propagación del campo electromagnético en el vacío. Las tres propiedades eléctricas, ε0, µ0 y C , tienen un valor constante en el vacío. Curiosamente, las tres propiedades también están relacionadas entre sí: C = sqrt [1 / (ε0µ0)], como señaló Joshua Engel. Hay otras propiedades fundamentales y “axiomáticas” del ESPACIO, como la constante h de Planck, la masa y la carga del electrón y la constante de estructura fina adimensional. Busque en Quora el significado de estas constantes naturales y cómo se relacionan con C.

Desde la antigüedad, fueron en su mayoría individuos con inclinación matemática quienes abordaron la naturaleza de la luz. Estos investigadores propusieron dos mediadores: partículas y ondas. O bien la luz era una lluvia de balas que iban de A a B o una ‘cosa’ que llamaban ‘ola’ (Luz – Wikipedia) …

eso fue de A a B. Como era de esperar, los matemáticos terminaron tratando de medir y / o calcular la velocidad de la luz, esencialmente ejecutando experimentos donde la luz se “enviaba” a un espejo y viceversa. También terminaron inventando una explicación ‘útil’ (es decir, tecnología) para las diferentes velocidades de la luz a través de diferentes medios conocidos como índice de refracción. Según la ‘Física’ matemática, la luz ‘viaja’ más lentamente a través del aire que a través del vacío e incluso más lentamente a través del agua y los medios más densos. El índice de refracción es el resultado de no hacer la suposición adecuada sobre la naturaleza física de la luz. El índice de refracción es una explicación ptolemaica incongruente (Almagest – Wikipedia) que inventaron los matemáticos y que derivaron del cálculo de las velocidades de lo que creían que eran fenómenos unidireccionales a partir de sus mediciones de ángulos de reflexión y refracción (Lista de índices de refracción – Wikipedia )

Por supuesto, si la luz no es ni una partícula ni una onda y si la luz no “viaja” en un solo sentido como siempre lo suponían los matemáticos, tenemos un mundo diferente. ¿Qué sucede si suponemos radicalmente que, como bonificación, nos permite incorporar fenómenos de acción a distancia, como la gravedad y la atracción / repulsión magnética? ¿Qué pasa si el medio a lo largo del cual viaja la señal de luz no llega a ningún lado? ¿Qué pasa si la luz “viaja” en ambos sentidos simultáneamente?

Asumamos que la luz es algo diferente …

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Una alternativa a las ondas y paquetes de ondas, Proc. ICPST, Hong Kong (2010)

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Con este modelo finalmente podemos entender por qué la pequeña c es una constante y por qué la frecuencia está inversamente relacionada con la longitud de onda (c = ƒ λ).

Este modelo nos ayuda a explicar la gravedad y la atracción y repulsión magnética …

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Como funciona la gravedad

Cómo un imán atrae físicamente a otro desde la distancia, Science 344 (2015)

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También nos ayuda a observar la estructura del átomo …

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La hipótesis de la cuerda, Science 342 (2014)

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Corolario: La luz es un tipo de fenómeno de Ricitos de Oro. La luz nunca se ralentiza. La luz nunca se acelera. La luz siempre es “perfecta”. La velocidad de la luz es SIEMPRE una constante. Es una constante a través de CUALQUIER medio. Es la arquitectura del medio subyacente la que determina la velocidad constante de la luz.

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De un POV de experimento puramente pensado: el pensamiento o concepto que realmente me permitió romper el techo de mi comprensión anterior fue que las partículas sin masa (fotones y gravitones) no tienen velocidad, simplemente se teletransportan; mientras que las partículas con masa simplemente tienen lentitud. Así que durante mucho tiempo no pensé en “la velocidad de la luz”, sino en “la lentitud de la materia”.

Si pudieras viajar a la velocidad de la luz, hasta el borde del universo, estarías allí instantáneamente. Si viajabas de ida y vuelta, volverías al instante. Incluso si solo pudieras alcanzar el 99% de la velocidad de la luz, podrías viajar 12 mil millones de años luz en algún lugar, y de regreso, dentro de la vida humana.

Sin embargo, hay un poco de enigma con este pensamiento, y es que, cuanto más teletransportes ligeros, más tiempo pasa para la materia. Es casi como si el tiempo estuviera intrincadamente vinculado a la masa; Hay una cantidad finita de energía del tiempo en el universo, y el movimiento de la luz agota esta energía. Me encantaría escuchar los pensamientos de algunos genios de la física sobre estas ideas tontas.

Otro experimento de pensamiento interesante es el siguiente: imagine que nuestra tecnología se aceleró hasta el punto en que podríamos imbuir inteligencia en silicona … (creo que ya casi estamos allí), y luego en átomos … y finalmente en fotones. Computadoras inteligentes autorreplicantes, hechas de luz. Pero imagine en algún lugar de ese proceso, esta fuerza de inteligencia fue demasiado lejos y perdió la capacidad de dar forma tan rápidamente al mundo que lo rodea. Si lo piensas, la luz es algo así como una pseudointeligencia. Puede “teletransportarse” en “líneas rectas” (en relación con la gravedad), y puede construir inteligencia sobre cualquier cosa con la que pueda crear algún tipo de transistor, lo que significa que debe haber cierta fuerza para crear contrastes en el medio, y la mente esos contrastes juntos, eso es en definitiva una computadora, todo en una computadora digital se reduce en algún momento a la dualidad, una representación de 0 o 1, y es el resultado de redes complejas construidas a partir de una de cuatro formas de reducir pares de 0 y 1 en un solo dígito.

Así que imagina que la luz es el resultado de la inteligencia recreándose en partículas cada vez más pequeñas y más densas, ¡imagina que el resto de la materia es el resultado de estas pequeñas partículas, tratando de recrear las más grandes! Eso ciertamente encaja misteriosamente con algunas metáforas religiosas de la luz. (Esto ciertamente explica la paradoja de Fermi: la razón por la que aún no hemos entrado en contacto con otra vida inteligente es porque, al igual que nosotros, esas civilizaciones se encogerán y comprimirán hasta el punto de poder salir de este paisaje temporal a través de un agujero negro, o un agujero blanco, o algunos fenómenos aún no descubiertos).

O imagine una dimensión superior, donde el tiempo se distribuye en un avión, al igual que la tierra se puede diseñar en un mapa. En lugar de planetas, con paisajes en ellos, obtienes universos, con paisajes temporales en ellos, y la luz es simplemente un barco capaz de viajar entre estos paisajes temporales, o tal vez solo en una pendiente en estos paisajes, tal vez simplemente corre entre estos paisajes temporales, como agua, conectando temporalmente los lugares más altos con los más bajos, hasta que se alcanza un estado de equilibrio temporal, hasta que se introduce el siguiente gran desequilibrio, poniendo en movimiento la próxima cadena de eventos … y preguntar dónde comenzó y dónde terminará, son preguntas tontas análogas a preguntar “dónde comienza la tierra” y “dónde termina la tierra”, sin esperar una respuesta racional, como: el horizonte.

O tal vez es tan sencillo como decir: determinamos la velocidad de la luz. ¿Cómo? Al ponerlo en relación con las cosas que descubrimos antes, en unidades solíamos comprender esas cosas anteriores. Porque, en última instancia, toda inteligencia es, es una red de relaciones, y todo se define en relación con otra cosa.

O tal vez, si de hecho estamos hechos de luz inteligente, la luz determina la velocidad de la luz: o la lentitud de la materia, o cuántas veces volverá a leer esto antes de descubrir lo que estaba tratando de decir al contrastarlo con algo sabes de una manera que te permitirá crear espacio para una idea aún más grande en la red de relaciones que eres tú.

Entre varias buenas respuestas encontradas aquí, creo que todavía es posible agregar algunos argumentos que mejoran una comprensión intuitiva del papel de la velocidad de la luz en la relatividad. Déjame intentarlo.

La esencia de esto es que la velocidad de la luz no está determinada por distancias clave y lapsos de tiempo, sino más bien lo contrario: la velocidad de la luz determina cuáles son longitudes y tiempos (iguales). A los fotones de luz no les importa o “saben” sobre longitudes y tiempos, simplemente se mueven a lo largo de sus caminos, tienen dos direcciones posibles para cada orientación, pero de tal manera que nunca se encuentran con un fotón compañero “yendo en la misma dirección”.

Ahora, suponga que es un átomo o una partícula humilde en una estructura material, y desea conocer su posición entre sus vecinos, para controlar su respeto por las restricciones estructurales. ¿Cómo proceder, sin nada que “tocar” entre usted y el lote?

Lo que hay que hacer es enviar señales luminosas y verificar las “respuestas” o señales de retorno. Sin embargo, esto presupone algunas reglas de juego lógicas. Una obvia: los tiempos de respuesta iguales se toman como evidencia de distancias iguales cubiertas. Y eso debe aplicarse para las dos direcciones que pertenecen a cualquier orientación, así como para comparar entre diferentes orientaciones. En claro:
Si el tiempo de retorno se fue = el tiempo de regreso se fue: Entonces, la distancia se fue = la distancia se fue;
Si el tiempo de retorno es superior = tiempo de retorno anterior: Entonces, la distancia es superior = distancia anterior.
Y, por supuesto, los tiempos dobles significan distancias dobles cubiertas, y así sucesivamente.

A continuación, nos metimos en problemas al comenzar a movernos. Digamos, una estructura gemela (después de que usted y su gemelo hayan comparado resultados idénticos con sus respectivos vecinos) comienza a moverse “hacia la derecha”.

Observe los caminos de luz que su gemelo intercambia con su vecino “arriba”: son más largos, por lo tanto, toman más tiempo que los de su sistema, porque deben “mantenerse al día” con su gemelo en movimiento. Su unidad de tiempo es, por lo tanto, más lenta que la suya: ¡dilatación del tiempo!

Observe los caminos de luz que su gemelo intercambia con su vecino “izquierdo”: dado que el tiempo de retorno debe ser el mismo que con su vecino “arriba” (unidades iguales), verá que la distancia con su vecino izquierdo se ha reducido (de lo contrario el tiempo “izquierdo” iba a la zaga del tiempo “activo”): ¡contracción de longitud!

Observe los “eventos de retorno” de las señales luminosas que su gemelo emite a cada vecino: los eventos “izquierda”, “derecha” y “arriba / abajo” ya no coinciden como lo hicieron, y lo hacen en su sistema: “roto” ¡simultaneidad!

¿Pero seguramente su gemelo debe notar estos cambios que le han ocurrido “a él”? La respuesta es: se da cuenta de estos cambios, ¡pero “contigo” no él! Su organización estructural, su monitoreo con señales luminosas, siguen funcionando como lo hacían antes. Y observando cambios similares en tu propio sistema: ¡RELATIVIDAD del movimiento!

Pero ambos sistemas llegan a una conclusión idéntica: la velocidad de la luz es la misma. Porque al final, la velocidad de la luz es lo que ha determinado el monitoreo de longitudes y tiempos (iguales) en TODOS los sistemas en primer lugar.

Los mecanismos que describo aquí son en realidad relojes ligeros. Ahora se podría replicar, ya sea, pero estos no son en realidad los medidores y relojes que usamos en la vida diaria. Bueno, son verdaderos relojes Y medidores, y realmente las herramientas de medición para todos los demás. De lo contrario, serían una excepción a la equivalencia relativista. Esto, de una manera, e irónicamente, fue lo que el experimento MM estaba tratando de probar …

Más sobre SRT y ejemplos gráficos en mi página web
http://home.scarlet.be/~pin12499 …

Nadie sabe con certeza por qué la velocidad de la luz es la que es o, en el nivel más básico, por qué parece rápida en comparación con la velocidad de las olas u objetos típicos que quizás nos son más familiares.

Pero hay una cosa que se sabe, y es que el universo no es conforme invariante.

Eso significa que las transformaciones de los sistemas de coordenadas que las personas emplean para describir el mundo, que implican multiplicar todas las coordenadas por un factor constante, mientras se conservan todos los ángulos, no son simetrías de ningún modelo realista de física.

En cualquier caso, la invariancia a escala no es una simetría de la física, ya que hasta ahora se ha formulado, porque existen clases de partículas bien definidas, que tienen masas en reposo bastante específicas y muy características, y las teorías de partículas masivas violan inherentemente la invariancia conforme.

El hecho de que parezcan existir masas de descanso específicas, y otros tipos de factores que violan la invariancia conforme significa que el valor exacto de la velocidad de la luz realmente importa: decir que se puede establecer igual a 1 en el sistema correcto de unidades La ayuda es muy importante. Es una formalidad pura que podamos hacer eso, y ciertamente ayuda a los cálculos en algunas circunstancias, pero eso no tiene un significado profundo.

En mi opinión, la verdadera pregunta es por qué son las masas básicas de los estados unidos más estables, la materia de la que estamos hechos y las fortalezas de las diversas fuerzas que existen entre esos estados unidos, como son, de modo que La velocidad de la luz es rápida en comparación con las velocidades más típicas que experimentamos en la vida cotidiana.

La velocidad de la luz no es una constante per se, sino que es una elección de unidades.

La teoría especial de la relatividad nos dice que cada lugar en el que ves el tiempo aparece con un factor de la velocidad de la luz frente a él. Esto significa que el espacio y el tiempo deben medirse con las mismas unidades. Esencialmente, si elige medir el espacio y el tiempo con diferentes unidades, el análisis dimensional de las leyes fundamentales de la física le indica dónde aparece la velocidad de la luz.

En la mayoría de los entornos relativistas, los físicos eligen establecer la velocidad de la luz igual a la unidad, lo que significa que el espacio y el tiempo se miden con las mismas unidades. También significa que la energía, el momento y la masa se miden con las mismas unidades.

La verdadera pregunta sobre la velocidad de la luz es por qué cada partícula sin masa tiene la misma velocidad, y eso se debe a que las leyes de la naturaleza son invariantes de Lorentz a distancias cortas. Entonces, si hubiera dos velocidades diferentes de luz, una para el gravitón y otra para la luz (o el electrón), entonces la Naturaleza no obedecería la Teoría Especial de la Relatividad. Estos efectos de la violación serían muy profundos y notables, por ejemplo, cuando una partícula viaja más rápido que la luz (en un medio) produce radiación Cherenkov.

La velocidad de la luz es una constante en todas partes cada vez. Si pudiera viajar en un autobús a la velocidad de la luz y, por cualquier motivo, enciende las luces delanteras, la luz seguirá viajando a la misma velocidad.
Sí, la velocidad de la luz aparece antes de “+ – 300000 KM”. En otras palabras, el número es solo una forma estandarizada de describir esa tasa de velocidad.
Pero entendí tu pregunta, e intentaré dar mi opinión de por qué la luz viaja a ese ritmo y no a otro …
Según la teoría del Big Bang, al principio no había nada; ni espacio ni tiempo ni materia. solo había un único punto de densidad infinita … O, básicamente, cada átomo, materia negra, energía … estaba contenido dentro de ese único punto.
Este punto, por alguna razón “decidió” que quería conocerse y explotó.
Después de esta explosión gigantesca, se disparó un círculo (esfera) “hacia adentro” de este punto. (La teoría dice que estalló, pero no tiene sentido, ya que solo había un punto, no podía estallar, solo dentro de sí mismo. No había espacio ni tiempo, no podía medirse, por lo que tampoco hay razón para imaginar era una “cosa” pequeña o grande. No importa … Pero la dirección sí importa …
Así que este círculo fue disparado hacia adentro del punto y fue empujado por la primera forma de vibración de energía. Era una frecuencia infineticamente alta específica. La primera forma de energía manifestada. Fue el primer medio del Universo, fue la primera “cosa” después del punto de tener una existencia.
-Este primer medio es probablemente lo que los teóricos llaman el campo planck. Intenta imaginarlo como una “gelatina” – espacio en sí mismo.
El segundo paso fue una forma de energía menos vibrante, con una tasa más baja y menos energética (en relación con la primera explosión) ..- “fiat lux” -. Las primeras “ondas” de luz seguían el camino creado por esa primera esfera.
Básicamente, la velocidad de la luz es el resultado de la resistencia creada por el primer medio en la onda de luz, que son partículas solo cuando se observan (¿notaron que solo pueden ver la luz cuando tocan algo más?) Porque la luz en sí misma es una onda, no un patículo . Solo se reduce a una partícula cuando golpea algo y se refleja en los ojos a una cierta longitud de onda de acuerdo con la composición química del material. Es algo así como una interacción de la tasa de frecuencia de la luz como onda, y la tasa de frecuencia de la onda. material sobre el que reflexionó. El producto será una partícula con energía reducida (fotón) que vibrará al ritmo del color que representa este producto. (lo siento, estoy haciendo mi mejor esfuerzo, pero soy terrible para verbalizar la física, especialmente estos conceptos profundos)
En realidad, la primera esfera que estalla hacia adentro es mucho más compleja … Porque no era una esfera … las esferas son geometría 3D … No podría haber geometría 3D en este momento. era un número infinito de discos que iban hacia adentro paralelos entre sí … solo que después podían convertirse en una geometría, y así comenzaban 3 espacios dimensionales …

Bueno, todo esto quiere decir que la luz viaja a una velocidad constante, porque la velocidad de la luz es una energía finita, resultante de la resistencia y la interacción de las ondas de luz contra el campo de Planck.

Y si alguien no está de acuerdo … ¡demuéstrame que estoy equivocado! Jajaja

Sospecho que la respuesta que busca el interrogador podría ser más simple.
Sabemos que las corrientes eléctricas generan un campo magnético asociado. Esto fue observado. Del mismo modo, sabemos que mover un imán genera un campo eléctrico o una corriente en un medio conductor.
Esto se observa. El concepto de algo que es a la vez un campo eléctrico en movimiento causado por un campo magnético en movimiento y simultáneamente es un campo magnético en movimiento que genera un campo eléctrico correspondiente, por el cual cada uno genera el otro, lleva a la idea de una entidad electromagnética con generación eléctrica y magnética mutuamente generadoras campos moviéndose juntos.
Las ecuaciones que describen la generación de cada aspecto en virtud del otro aspecto en movimiento, llevan a la idea de que a la velocidad correcta y solo a esa velocidad, el campo eléctrico y magnético respectivo generará Exactamente suficiente del otro para proporcionar un auto mantenimiento en movimiento campo combinado electromagnético
Solo hay una velocidad a la que ocurre este auto mantenimiento exacto sin ningún cambio. Es la velocidad de la luz, como se observa al vacío o cualquier medio. ¡Es un arreglo de movimiento perpetuo natural hasta que los co-campos en movimiento se dispersen o se disipen!
Esto está codificado en las ecuaciones de Clerk Maxwell. Así que este co-campo en movimiento es ligero. La luz es un campo u onda electromagnética en movimiento.
Hay otro cosquilleo al final de este pensamiento.
Todos sabemos que el tiempo se ralentiza a medida que viajas más rápido. Bueno: a la velocidad de la luz, el tiempo se detiene por completo. Entonces, mientras seas un fotón u otra partícula sin masa, ¡estarás en todas partes del universo a la vez!
JBL Physicist Rtd.

Es la naturaleza del espacio y el tiempo lo que determina la velocidad de la luz.

Espacio puro = fenómeno electromagnético a frecuencia cero.

Esta es mi conjetura. ¡Me pregunto si podemos probarlo!

Veo un espacio puro similar a la superficie intacta de un estanque. Una ola de perturbación se mueve hacia afuera en un círculo en la superficie del estanque cuando arrojamos una piedra en él. Del mismo modo, una ola de perturbación viaja hacia afuera como una esfera en el espacio desde el punto de perturbación.

Esta perturbación viaja en el espacio como onda electromagnética de cierta frecuencia. Las ondas electromagnéticas en realidad tienen un espectro completo de frecuencia, pero la relación entre la longitud de onda y el período siempre es constante. Einstein llamó a esta constante la velocidad de la luz “c”, pero es mucho más que eso.

La constante “c” es la relación entre espacio puro y tiempo puro.

Uno puede objetar la conjetura anterior al decir que la naturaleza de la perturbación dentro de un solo medio siempre tiene la forma de una onda longitudinal. Este es el caso cuando las ondas de sonido viajan dentro del agua o el aire. La onda transversal se produce solo en la interfaz entre dos medios. Este es el caso cuando las olas viajan en la superficie del agua donde interactúa con el aire. Las ondas electromagnéticas son de naturaleza transversal pero viajan dentro del volumen 3D del espacio. ¿Cómo explicamos esta inconsistencia?

Es cierto que la naturaleza de la perturbación en un volumen 3D es longitudinal, y que requiere una interfaz 2D para que la perturbación sea transversal. Encontramos que las ondas electromagnéticas son transversales porque la perturbación en el volumen del espacio tiene lugar en la interfaz entre los medios eléctricos y magnéticos. Esta es una observación interesante sobre el espacio.

Cuando se altera el espacio, se divide en campos eléctricos y magnéticos.

En mi opinión, es esta naturaleza del espacio y el tiempo la que determina la velocidad de la luz.

La teoría de la relatividad postula que hay un parámetro que determina el comportamiento de la materia. Me gusta llamarlo el “parámetro de Einstein”, pero generalmente se llama “la velocidad de la luz”. Por el momento, acércate; Es solo un parámetro. Planck puso un parámetro en su teoría; ahora se llama “la constante de Planck”. Boltzmann puso un parámetro en su teoría; ahora se llama “constante de Boltzmann”. Veamos “la constante de Einstein”, normalmente dado el símbolo c.

Si observa las ecuaciones de relatividad especial de Einstein, verá que las partículas que tienen masa en reposo cero deben viajar a una velocidad dada por c. No pueden viajar más lento o más rápido. Es difícil saber qué partículas tienen masa en reposo cero, pero estamos bastante seguros de que incluirían el gravitón (si existen tales partículas), tal vez el neutrino electrónico, el fotón y tal vez todas las partículas antes de la creación del campo de Higgs que ahora creemos que llena todo el espacio.

El primero de estos que conocimos es la luz, por lo que llamamos c “la velocidad de la luz”. Si resulta que la luz tiene una pequeña masa, entonces viaja más despacio. Entonces, reformularía su pregunta de la siguiente manera:
“¿Por qué la luz siempre viaja a la velocidad de Einstein?”
Mi respuesta es:
“Debido a que tiene una masa de reposo cero, y en la medida en que la relatividad especial es correcta, predice que, independientemente de la energía del fotón, viajará a la velocidad de Einstein”.

Hay otras respuestas, pero no creo que sean lo que estabas preguntando:

1. La luz viaja a c = 3 × 10 ^ 8 metros por segundo, porque definimos el medidor como la distancia recorrida por la luz en el vacío en un tiempo de 1/3 × 10 ^ 8 segundos. (Esto no explica por qué la velocidad de la luz no depende de la frecuencia).

2. La luz no siempre viaja a 3 × 10 ^ 8 metros por segundo. Cuando viaja a través del vidrio, con un índice de refracción n = 1.5, viaja a una velocidad de 2 × 10 ^ 8 metros por segundo (es decir, a c / n).

De acuerdo, hay muchas respuestas cuestionables aquí con algunos fundamentos inestables … esta respuesta probablemente será desplazada por todos los demás, pero presentaré mi propia respuesta aquí 🙂

La velocidad de la luz en sí misma es bastante intrascendente. El hecho de que la luz le dé nombre a * c * es una coincidencia afortunada para el fotón no tan humilde. De hecho, ni siquiera podemos estar completamente seguros de que la velocidad de la luz * es en realidad * * c * … en realidad solo podemos decir experimentalmente que está muy, muy cerca. Más cerca que cualquiera de nuestros instrumentos puede detectar la diferencia, al menos por ahora.

Ahora, ¿qué es * c *? * c *, hasta donde sabemos, es un parámetro de nuestro universo y su geometría de espacio-tiempo subyacente. En este momento, en la medida de nuestro conocimiento y comprensión, el universo tiene un montón de parámetros * arbitrarios * que no podemos explicar razonablemente el valor en términos más profundos … son solo … números, como si alguien en un universo la fábrica decidió recogerlo algún día por capricho. Podríamos descubrir que tienen un significado y una relación más profundos entre sí en el futuro, pero por ahora, eso es todo lo que tenemos.

* c * aquí no es la “velocidad de la luz”, sino la velocidad del espacio-tiempo de todas las líneas / trayectorias mundiales en el espacio-tiempo. Todo se mueve a través del espacio y el tiempo exactamente a la velocidad * c *. Algunos objetos no se mueven a través del espacio y desvían toda su velocidad en la dirección del tiempo, por así decirlo (aproximadamente). Todo se mueve a través del espacio-tiempo a la misma velocidad. Te estás moviendo a través del espacio-tiempo a esa misma velocidad ahora, incluso. Y a eso le llamamos velocidad * c *.

Ahora, debido a la naturaleza de la geometría del espacio-tiempo, este hecho da lugar a un montón de fenómenos interesantes … por ejemplo, cosas como dilatación del tiempo, contracción de la longitud, cosas divertidas como esas. Todos estos fenómenos están “parametrizados” por * c * … cuánto de lo que sucede depende de la velocidad * c * que elijas para que todos viajen a través del espacio-tiempo.

Hasta donde sabemos, no hay ninguna razón profunda por la cual la * c * en nuestro universo sea lo que es. Es solo un parámetro del universo … como la fuerza relativa de la gravedad y cosas divertidas como esa.

Sabiendo esto, como parte de la descripción del espacio-tiempo, las partículas con energía y sin masa (como el fotón) tienen que moverse siempre exactamente a * c * * a través del espacio *. El fotón, tal como lo conocemos, no tiene masa. Entonces, básicamente, siempre debe moverse a esa velocidad * c * a través del espacio.

Si el fotón termina teniendo masa, y hasta donde sabemos, todavía es posible; solo tendría que tener una masa más pequeña de la que podemos detectar actualmente, entonces no necesariamente se moverá en * c * a través del espacio … podría moverse menos.

Supongo que mi punto es que lo * fundamental * aquí no es la luz, sino * c *. La luz resultó ser lo primero que descubrimos que no tenía masa y, por lo tanto, podía viajar en * c * y siempre viajaba en * c * … pero la luz no “posee” * c *, realmente. Es una coincidencia 🙂