¿Cómo sabemos que la velocidad de la luz es constante en todo el universo?

Bueno, lo curioso es … no tiene que ser así.

La velocidad de la luz es una constante llamada “dimensionada”. Es decir, su valor depende de las unidades elegidas para medirlo, ya que es una velocidad: longitud dividida por el tiempo.

En esto, difiere de otras constantes fundamentales, como la llamada constante de estructura fina, que es “adimensional”: su valor (aprox. 1 / 137.036) no depende de las unidades de medida utilizadas.

¿Porque es esto importante? Porque significa que siempre puedo definir mis unidades de medida de modo que la velocidad de la luz salga constante. De hecho, así es exactamente cómo se define hoy el medidor: es la distancia que recorre la luz en el vacío en 1 / 299,792,458 de segundo. Así, la velocidad de la luz es constante por definición .

Espera, eso es una evasión, dices. Un truco barato. Bueno no exactamente. Si la velocidad de la luz realmente no es constante, pero pretendo que lo es, significa que las cosas que mido usando mi unidad de longitud cambiarán de un lugar a otro, ya sea la longitud de un metro o la longitud de onda de la radiación. Y esto tiene consecuencias. Tal cambio, en primer lugar, se manifestaría como un campo gravitacional variable (de hecho, son las ecuaciones de gravedad, la relatividad general, las que me permiten hacer este “truco” con la velocidad de la luz en primer lugar). , significaría que si pretendo que la velocidad de la luz es constante cuando realmente no lo es, algunas de esas constantes adimensionales parecerán no ser constantes después de todo.

Y aquí es donde entran las observaciones astronómicas. Cuando observamos la física y la química de objetos muy distantes … cualquier cambio significativo en las constantes fundamentales daría lugar a cambios notables. Un muy buen ejemplo es el llamado proceso triple alfa, que permite a las estrellas “fabricar” átomos de carbono en un solo paso, fusionando tres átomos de helio. Cambios relativamente pequeños en las constantes fundamentales cambiarían cómo se producen (o no) los átomos de carbono, y esto es algo que podríamos observar en galaxias distantes. El hecho de que no lo hagamos (y este es solo un ejemplo) sugiere que las constantes fundamentales se han mantenido al menos aproximadamente iguales en gran parte del universo, durante gran parte de su vida útil.

La velocidad de la luz no es constante, e innumerables experimentos lo han demostrado. El problema es que el anuncio oficial de que la relatividad de Einstein se basa en un principio falso marcaría el final de la física moderna. Entonces el siguiente escenario es relevante. Los científicos envían una señal, detectan su llegada y determinan su velocidad: la velocidad es (por ejemplo, cuatro veces) mayor que c = 300000 km / s. Genial, excelente, pero luego los científicos tienen que declarar que la Teoría Divina del Divino Albert no se ve afectada. Simplemente pueden decir “La Teoría Divina del Divino Albert no se ve afectada”, pero si desean aumentar aún más las posibilidades de publicación, deben idear alguna razón, por ejemplo, “La Teoría Divina del Divino Albert no se ve afectada porque los cocodrilos no pueden volar”:

http://www.newscientist.com/arti
“La velocidad de la luz se rompe con el kit básico de laboratorio. Las señales eléctricas se pueden transmitir al menos cuatro veces más rápido que la velocidad de la luz utilizando solo el equipo básico que se encontraría en prácticamente cualquier departamento de ciencias de la universidad. Los científicos han enviado señales de luz a una velocidad mayor que- las velocidades de la luz en distancias de unos pocos metros durante las últimas dos décadas, pero solo con la ayuda de equipos complicados y costosos. Ahora los físicos de la Universidad Estatal de Middle Tennessee han roto ese límite de velocidad en distancias de casi 120 metros, utilizando el equipo de estantería cuesta solo $ 500. (…) Mientras que el pico se mueve más rápido que la velocidad de la luz, la energía total del pulso no lo hace. Esto significa que la relatividad de Einstein se conserva, así que no esperes naves espaciales súper rápidas o máquinas del tiempo pronto ”

http://www.eurekalert.org/pub_re…
“¡Luz que viaja … más rápido que la luz! (…) Esto es exactamente lo que el equipo de EPFL ha demostrado. Utilizando su método de dispersión estimulada de Brillouin (SBS), el grupo pudo ralentizar una señal de luz por un factor de 3.6, creando un tipo de “memoria óptica” temporal. También fueron capaces de crear condiciones extremas en las que la señal de luz viajaba más rápido de 300 millones de metros por segundo. Y aunque esto parece violar todo tipo de supuestos físicos apreciados, Einstein no necesita moverse – la relatividad no se cuestiona, porque solo una parte de la señal se ve afectada “.

http://news.softpedia.com/news/L
“Pulsos de luz que viajan más rápido que la luz creada (…) La técnica desarrollada en NIST se llama mezcla de cuatro ondas, y funciona alterando algunas partes de cada pulso de luz individual. Esto hace que la luz se mueva más rápido de lo normal cuando viaja a través de un vacío. (…) Los físicos explican que la nueva investigación no viola la teoría de Albert Einstein sobre la relatividad general, que establece que la velocidad de la luz en el vacío es la más rápida que se puede lograr en el Universo. Dicen que existe una especie de escapatoria en esta teoría. Mediante un ajuste cuidadoso de la fuente de luz y cálculos avanzados, es posible empujar porciones de los pulsos de luz para que lleguen a su destino por delante o por detrás del pulso principal. (…) Con la mezcla de cuatro ondas, el NIST Los investigadores produjeron pulsos láser que llegaron a su destino 50 nanosegundos más rápido que los fotones que viajan a través del vacío “.

http://www.newscientist.com/arti
“La luz golpea cerca de la velocidad infinita en el vidrio recubierto de plata. Una barra de vidrio de tamaño nano encerrada en plata permite que la luz visible pase a una velocidad casi infinita. La técnica puede estimular los avances en la computación óptica. (…) En el vacío, la refracción índice es 1, y la velocidad de la luz no puede romper el límite universal de Einstein de 300,000 kilómetros por segundo. Los materiales normales tienen índices positivos y se transmiten a la velocidad de la luz en el vacío dividido por su índice de refracción. El vidrio ordinario, por ejemplo, tiene un índice de aproximadamente 1.5, por lo que la luz se mueve a través de ella a aproximadamente 200,000 kilómetros por segundo. El nuevo material contiene una estructura a nanoescala que guía las ondas de luz a través del vidrio recubierto de metal. Es el primero con un índice de refracción por debajo de 0.1, que significa que la luz pasa a través de ella a una velocidad casi infinita, dice Albert Polman en el FOM Institute AMOLF en Amsterdam, Países Bajos. Pero la velocidad de la luz, técnicamente, no se ha roto. La ola se mueve rápidamente, pero “velocidad de grupo”, la velocidad a la que viaja la información es cercana a cero “.

http://www.cbsnews.com/news/fast
“Durante generaciones, los físicos creyeron que no hay nada más rápido que la luz que se mueve a través del vacío, una velocidad de 186,000 millas por segundo. Pero en un experimento en Princeton, NJ, los físicos enviaron un pulso de luz láser a través del vapor de cesio tan rápido que dejó el la cámara incluso antes de que terminara de entrar. El pulso viajó 310 veces la distancia que habría cubierto si la cámara hubiera contenido un vacío. Los investigadores dicen que es la demostración más convincente hasta el momento de que la velocidad de la luz, supuestamente una regla natural de hierro, puede ser empujado más allá de los límites conocidos, al menos bajo ciertas circunstancias de laboratorio. […] Los resultados del trabajo de Wang, Alexander Kuzmich y Arthur Dogariu fueron publicados en la edición del jueves de la revista Nature “.

http://www.nature.com/nature/jou
Nature 406, 277-279 (20 de julio de 2000): “… un pulso de luz que se propaga a través de la celda de vapor atómico aparece en el lado de salida mucho antes que si se hubiera propagado la misma distancia en el vacío que el pico del pulso parece deja la celda antes de entrar “.

http://phys.org/news/2016-03-opt…
“Investigadores de la Universidad de Ottawa observaron que la luz retorcida en el vacío viaja más lentamente que la constante física universal establecida como la velocidad de la luz por la teoría de la relatividad de Einstein. […] En la revista de la Optical Society para investigación de alto impacto, Optica, los investigadores informan que los pulsos de luz retorcidos en el vacío viajan hasta un 0.1 por ciento más lento que la velocidad de la luz, que es 299,792,458 metros por segundo. […] Si es posible disminuir la velocidad de la luz alterando su estructura, también puede ser posible acelerar la luz. Los investigadores ahora planean usar FROG para medir otros tipos de luz estructurada que, según sus cálculos, pueden viajar alrededor de 1 femtosegundo más rápido que la velocidad de la luz en el vacío “.

http://science.sciencemag.org/co
“Fotones estructurados espacialmente que viajan en el espacio libre más lento que la velocidad de la luz” Science 20 de febrero de 2015: vol. 347, número 6224, pp. 857-860

http://rt.com/news/225879-light-…
“Los físicos logran reducir la velocidad de la luz dentro del vacío […] … incluso ahora la luz ya no está en la máscara, es solo la propagación en el espacio libre, la velocidad sigue siendo lenta. […]” Este hallazgo muestra inequívocamente que la propagación de la luz se puede reducir por debajo de la cifra comúnmente aceptada de 299,792,458 metros por segundo, incluso cuando se viaja en el aire o al vacío “, explica el coautor Romero en el comunicado de prensa de la Universidad de Glasgow”.

http://www.upi.com/Science_News/
“La velocidad de la luz es un límite, no una constante; eso es lo que dicen los investigadores en Glasgow, Escocia. Un grupo de ellos acaba de demostrar que la luz puede reducirse de forma permanente”.

http://www.gmanetwork.com/news/s
“Aunque la velocidad máxima de la luz es una constante cosmológica, que se hizo famosa por la Teoría especial de la relatividad de Einstein y E = mc ^ 2, de hecho, puede reducirse: eso es lo que hace la óptica”.

https://www.youtube.com/watch?v=…
“Investigadores de Glasgow reducen la velocidad de la luz”

Pentcho Valev

  • “Constantes inconstantes ¿El funcionamiento interno de la naturaleza cambia con el tiempo?” Publicado en Scientific American en 02/2006
  • “¿Es constante la velocidad de la luz? ¿La velocidad de la luz es constante? Variantes constantes (más allá de la relatividad 2) ”por John Webb de la Universidad de Nueva Gales del Sur

son excelentes artículos relacionados con esta pregunta.

Con respecto a la velocidad de la luz en el vacío, no sabemos que sea constante, pero se cree que es constante por principio y se basa en el fracaso de cualquier experimento bien diseñado para demostrar lo contrario. Estos experimentos incluyen observaciones astronómicas, es decir, en todo el universo. Nuestra creencia en esto es tan fuerte que, durante mucho tiempo, la velocidad de la luz ha sido tratada como una constante en muchas teorías, y no han surgido inconsistencias debido a esta suposición. Si alguna vez resulta que hay circunstancias en las que resulta ser falso, puede estar seguro de que no son el tipo de circunstancias que serían importantes en los entornos en los que vivimos nuestras vidas.

Einstein predijo el retraso de Shapiro que establece que la velocidad de la luz depende del potencial gravitacional. La velocidad de la luz a una distancia r del Sol se puede calcular como:

c (r) = c-2. (GM) / (rc)

“Relativity, Gravitation, and Cosmology”, T. Cheng, Oxford University Press (2005) http: // ftp: //ftp.physics.uoc.gr/pub/tmp/TasosK/Relativity,%20Gravitation,%20and%20Cosmology .pdf

Mientras que la velocidad de la luz es una constante local para cualquier observador en cualquier parte del universo, la velocidad de la luz para todos los demás lugares del universo cambia con el potencial gravitacional en relación con este mismo observador.

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