Aquí está mi expansión de la pregunta anterior:
En 1873, el esfuerzo de Maxwell para determinar la relación entre las teorías electromagnéticas y la teoría del movimiento de Newton resultó en el sorprendente descubrimiento de que la luz era un fenómeno electromagnético.
Maxwell escribió en el prefacio de la primera edición de su libro A TREATISE ON ELECTRICITY AND MAGNETISM:
- ¿No debería estar todo viajando a la velocidad de la luz por ahora (lea la descripción)?
- Si una fuerza que es lo suficientemente grande como para hacer una [matemática] 3 \ por 10 ^ 8 ~ {\ rm m} \ cdot {\ rm s} ^ {- 2} [/ matemática] sobre un objeto, ¿se acercará a la velocidad de la luz?
- Durante una aproximación final para el aterrizaje, ¿está una aeronave en la parte delantera o trasera de la curva de potencia?
- Si (de alguna manera) un humano acelerara a la velocidad de la luz, o más rápido, ¿cuál sería el efecto que lo rodea?
- ¿Por qué decimos que la luz tiene una velocidad constante?
“El aspecto más importante de cualquier fenómeno desde un punto de vista matemático es el de una cantidad medible … Por lo tanto, he pensado que un tratado sería útil y debería tener como objetivo principal abordar el tema completo de manera metódica, y lo que también debería indicar cómo cada parte del tema se pone al alcance de los métodos de verificación por medición real … antes de comenzar el estudio de la electricidad, decidí no leer matemáticas sobre el tema hasta que leí por primera vez las Investigaciones experimentales de electricidad de Faraday .
“Mientras procedía con el estudio de Faraday, percibí que su método de concebir los fenómenos también era matemático, aunque no se exhibía en la forma convencional de los símbolos matemáticos. También descubrí que estos métodos podían expresarse de manera ordinaria formas matemáticas y, por lo tanto, comparadas con las de los matemáticos profesos.
“Por ejemplo, Faraday, en su mente, vio líneas de fuerza atravesando todo el espacio donde los matemáticos vieron centros de fuerza que se atraían a distancia: Faraday vio un medio donde no vieron nada más que distancia: Faraday buscó el asiento de los fenómenos en realidad Las acciones que ocurrían en el medio, estaban satisfechas de haberlo encontrado en un poder de acción a una distancia impresa en los fluidos eléctricos.
“Cuando traduje lo que consideraba las ideas de Faraday a una forma matemática, descubrí que, en general, los resultados de los dos métodos coincidían, de modo que se tenían en cuenta los mismos fenómenos y las mismas leyes de acción deducidas por ambos métodos, pero que los métodos de Faraday se parecían a aquellos en los que comenzamos con el todo y llegamos a las partes por análisis, mientras que los métodos matemáticos comunes se basaron en el principio de comenzar con las partes y construir el todo por síntesis “.
Es interesante observar que Maxwell considera que las “líneas de fuerza de Faraday que atraviesan todo el espacio” son matemáticamente equivalentes a los “centros de fuerza que atraen a distancia” de otros matemáticos. Maxwell señala: “Faraday vio un medio donde ellos [otros matemáticos] vieron nada más que distancia”.
El espacio no es “nada” porque tiene las propiedades electromagnéticas de la permitividad y la permeabilidad. Estas propiedades del espacio determinan la velocidad de la luz según las ecuaciones de Maxwell. Este hecho por sí solo debería ser suficiente para convencer de que el espacio es el medio a través del cual viaja la luz.
¿Por qué el espacio no se considera el medio de luz? ¿Por qué el misterioso éter no puede ser el espacio mismo?
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Adición en vista de la respuesta del Sr. Sprenger:
He pensado mucho en argumentos similares al argumento presentado por el Sr. Sprenger. Es un punto de vista compartido por muchos. El núcleo de ese punto de vista es,
“La materia es algo. El espacio no es nada. Como un observador es algo, debe identificarse con la materia y no con el espacio. Como la luz es un fenómeno del espacio no puede, por lo tanto, ser coherente con otros fenómenos de onda vistos en el marco de la materia “.
Esto se convierte casi en un argumento filosófico. Pero aquí está mi contraargumento.
Hagamos el siguiente postulado. Es un postulado razonable.
“El espacio, cuando se altera, se rompe en campos eléctricos y magnéticos”.
Esto es similar a la observación de que el agua, cuando se altera, se rompe en picos y valles; o el aire, cuando se altera, irrumpe en áreas de alta y baja presión.
En el caso de la ondulación en el agua, vemos el movimiento de picos y valles, pero no el del agua. En el caso del sonido, vemos el movimiento de alta y baja presión, pero no el de las partículas de aire. Podemos decir que en el caso de la luz, vemos el movimiento de los campos eléctricos y magnéticos, pero no el del espacio en sí.
¿Cómo se compara esto con la consideración del siglo XIX del “éter luminífero”?
Se suponía que el “éter luminífero” era rígido a la onda de luz electromagnética. Si la luz fuera una perturbación en el espacio, podemos ver esta perturbación propagarse cuando un campo eléctrico cambiante genera un campo magnético, y un campo magnético cambiante genera un campo eléctrico. El problema de que el éter es rígido a la onda electromagnética de luz queda así resuelto.
También se suponía que el “éter luminífero” era completamente permeable a la materia. ¿Es esto cierto? ¿No importa encontrar resistencia cuando se empuja a través del espacio? ¿Qué es la inercia?
Por luz, no solo nos referimos a la luz visible. Se refiere a todo el espectro electromagnético desde ondas de radio de baja frecuencia hasta rayos gamma de muy alta frecuencia. Podemos entender mejor la naturaleza de este espectro al observar la estructura del átomo.
Los rayos gamma se producen en la desintegración del núcleo de un átomo. Este núcleo está rodeado de electrones. Más allá de estos electrones está el campo electromagnético, y más allá de ese campo está el espacio. Desde el espacio hasta el núcleo de un átomo, parece que tenemos todo el espectro electromagnético.
El espectro electromagnético representa un espacio cada vez más perturbado. El núcleo de un átomo representa un estado de espacio altamente perturbado que aparece como masa.
Ahora podemos ver que el movimiento de masa a través del espacio requerirá un espacio no perturbado para ir repentinamente a un espacio altamente perturbado. Esto crearía resistencia. Esta resistencia puede explicar el misterio de la inercia. Cuanto mayor sea la masa, mayor será esta resistencia y mayor será la inercia.
El espacio no es completamente permeable a la materia. La resistencia del espacio a la materia se observa como inercia.
Existe la ilusión de que el espacio es permeable a la materia porque vemos que la materia se desliza a través del espacio. Pero la materia se “desliza por el espacio” solo cuando está quieta o se mueve a una velocidad constante en relación con otra materia. El hecho es que la materia “deslizándose por el espacio” no se mueve a través del espacio. Se mueve a través del espacio solo cuando está acelerando.
La materia puede concebirse para moverse a la velocidad de la luz en relación con una onda de luz; pero si la materia no se acelera, se queda quieta en relación con el espacio.
Cuando miramos el espacio como medio de luz, ya no necesitamos las matemáticas relativistas desarrolladas por Einstein. Podemos aplicar el marco de inercia clásico para comprender que dos haces de luz que se aproximen tendrán la velocidad relativa de ‘2c’; y esto no violará el límite de ‘c’ como la constante universal.
La constante universal ‘c’ puede verse como la relación entre la longitud de onda de la luz y su período. Esto conecta el espacio con el tiempo en el dominio del campo electromagnético. Esto es cierto incluso en el dominio de la materia, pero no es tan obvio porque la longitud de onda y el período de “espacio perturbado” son infinitesimales en ese dominio. Así, el espacio y el tiempo parecen ser absolutos e independientes en el dominio de la materia, pero ese no es realmente el caso.
El marco inercial de Galileo y Newton representa un caso especial de un marco inercial más general donde el espacio y el tiempo están relacionados por la constante universal ‘c’.
En el argumento anterior estamos identificando al observador con espacio y no con materia.
