¿Cuál es la analogía o la explicación simple de que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia?

La respuesta de Jess Brewer es correcta si de hecho es cierto que la luz tiene la misma velocidad en todos los cuadros inerciales. Aquí está el problema. Nunca se ha verificado, este era el postulado de Einstein.

El biógrafo de Einstein tiene un pequeño problema con la respuesta de Einstein a la pregunta sobre su conocimiento de los experimentos de MM * Afirmó vagamente haber escuchado algo al respecto. El hecho es que durante la mayor parte de su joven vida, Einstein estuvo obsesionado con la velocidad de la luz, es probable que no solo supiera de los experimentos, sino que estuvo directamente motivado para explicar el fracaso de los experimentos MM para detectar el movimiento de la Tierra con respeto al hipotético éter. Como algunos han especulado, la amplia proclamación de Einstein de que el valor medido de la luz es constante en todos los marcos inerciales, cumplió su objetivo principal, el de unificar espacio, tiempo y velocidad dentro de un solo conjunto de transformaciones. La teoría de SR representaría algo más que una explicación de los resultados experimentales (los experimentos MM). Einstein convirtió el problema de medir los cambios en la velocidad de la luz en un postulado.

Pero es verdad? Los experimentos de MM no detectaron cambios en la velocidad de la luz por encima y por detrás. Medir la velocidad unidireccional es problemático. No hay ningún problema para medir la dilatación del tiempo entre cuadros de inercia relativamente móviles, pero los inquilinos de SR requieren que se contraiga el espacio para que los observadores relativamente móviles lleguen a conclusiones recíprocas. No hay nada en el “mundo Layman” que sea análogo a la contracción espacial. Para ilustrar la frustración que tienen los expertos al describir la contracción espacial, aquí hay una cita del autor Eddington:

“… Recibes un balance de una empresa pública … está certificado por un contador público. ¿Pero es realmente cierto? Surgen muchas preguntas: los valores reales de los artículos a menudo son muy diferentes de los que figuran en el balance general … Hay una frase bendecida de “reservas ocultas” y, en general, cuanto más respetable es la empresa, más se desvía su balance de la realidad . Esto se llama finanzas sólidas … la función principal del balance general es equilibrar y todo lo demás tiene que estar subordinado a ese fin. La escritura de longitudes para fines del balance es la Contracción FitzGerald. El acortamiento de la varilla móvil es cierto pero no es realmente cierto. No es una declaración sobre la realidad (lo absoluto) pero es una declaración verdadera sobre las apariencias “

* Los experimentos realizados por Michelson y Moreley utilizaron un interferómetro que tenía dos brazos perpendiculares de igual longitud. La luz de una fuente de laboratorio estacionaria se dividió en dos haces para que cada uno viajara paralelo a uno de los brazos. Los espejos al final de los brazos reflejaban la luz donde estaban combinados, y el patrón de interferencia visto a través de un ocular. Si la Tierra se moviera con respecto a un medio, se esperaría que el patrón de interferencia cambiara cuando el aparato girara a diferentes alineaciones con respecto al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. No se observaron cambios de magnitud suficiente.

Aquí se encontrará una descripción completa del experimento junto con más discusión sobre por qué explicar el resultado nulo simplemente en términos de una contracción hipotética habría reducido la teoría a nada más que un ad hoc. Como señala Richard Feynman: “ Aunque la hipótesis de la contracción explicaba con éxito el resultado negativo del experimento, estaba abierto a la objeción de que fue inventada con el propósito expreso de explicar la dificultad y era demasiado artificial. Sin embargo, en muchos otros experimentos para descubrir un viento etéreo, surgieron dificultades similares, hasta que pareció que la naturaleza estaba en una “conspiración” para frustrar al hombre al introducir algún fenómeno nuevo para deshacer cada fenómeno que creía que permitiría una medición de usted … finalmente se reconoció, como señaló Poincaré, que una conspiración completa es en sí misma una ley de la naturaleza. Poincaré luego propuso que existe tal ley de la naturaleza, que no es posible descubrir un viento de éter por ningún experimento; es decir, no hay forma de determinar una velocidad absoluta. [1]

Notas al pie

[1] La teoría especial de la relatividad

Jess H. Brewer dio la mejor respuesta que cualquier físico puede dar a su pregunta … No hay una explicación simple para que la luz sea la misma en todos los marcos de referencia. Sin embargo, él piensa que la teoría de la relatividad da una explicación de que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia.

El profesor Brewer puede querer revisar su respuesta. La teoría de la relatividad no ofrece absolutamente ninguna explicación de por qué la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia inerciales. La teoría de la relatividad solo usa este hallazgo experimental como un postulado para derivar la teoría de la relatividad.

Einstein sospechaba que la velocidad de la luz tenía que ser la misma en todos los marcos de referencia inerciales porque las ecuaciones de Maxwell podían usarse para calcular la velocidad de la luz y Einstein observó que la derivación no hacía distinción con respecto a ningún marco de referencia.

Por lo tanto, durante los últimos 120 años después de Michelson-Morley, la física ha construido una teoría sobre esta base de que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia inerciales sin ninguna idea de por qué es verdad; sin un modelo que explique por qué existen estos aspectos fundamentales de la física.

No fue sino hasta 2015 cuando Gordon publicó su libro que no solo proporcionó un modelo que muestra por qué la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia inerciales. Los fundamentos del modelo Gordon se presentan en este documento.

Hora solar local en comparación con la hora universal coordinada en todo el mundo. Nueva York tiene 5 zonas horarias y aproximadamente un vuelo comercial de 8 horas desde Londres. Si vuela de Nueva York a Londres, toma 8 + 5 = 13 horas hora local, mientras que si vuela de Londres a Nueva York, toma 8–5 = 3 horas hora local. Si toma en serio la hora local y la usa para calcular la velocidad, los chorros son más rápidos de este a oeste que de oeste a este.

La relatividad utiliza implícitamente exactamente este truco para cancelar la variación esperada en c de los marcos de medición que se mueven con diferentes velocidades. Específicamente, requiere que cada cuadro use la sincronización de Einstein, y esto significa que hay un desplazamiento dependiente de la posición de hasta ± 1 / c segundos por metro entre cuadros, que es el misterioso segundo término en la transformación de Lorentz para el momento.

Por supuesto, si vuela de Londres a Nueva York lo suficientemente rápido, puede viajar hacia atrás en la hora local. Pero esto no sucede en la relatividad porque un efecto previamente insospechado, el aumento de masa relativista, impone un límite de velocidad de c.

Pienso dos cosas:

  1. La velocidad de la luz no está relacionada con el momento (velocidad) de la fuente. Traducción, siempre viaja a la velocidad de la luz (excepto posiblemente en el campo cercano).
  2. Ajusta su velocidad al tensor métrico del área local. Traslación, la velocidad se ve afectada por la gravedad y un tipo de impedancia causada por la densidad de energía en un volumen (como cuando pasa a través de un material)

Tal que o por lo tanto …

De Wikipedia:

“… Los observadores que se mueven a diferentes velocidades pueden medir diferentes distancias, tiempos transcurridos e incluso diferentes ordenamientos de eventos, pero siempre de manera tal que la velocidad de la luz sea la misma en todos los marcos de referencia inerciales. La invariancia de la velocidad de la luz es uno de los postulados de la relatividad especial “.

Traducción, las leyes de la física son las mismas (o ajustadas proporcionalmente) para todos los objetos que comparten el mismo marco de referencia inercial.

AQUÍ ESTÁ LA EXPLICACIÓN LAYMAN:

Este universo tiene una longitud mínima L. Y la luz necesita un tiempo mínimo T para viajar a través de esta longitud.

c = L / T

Cuando la luz / energía se mueve en c, la carga no se mueve en absoluto. Dado que todos los marcos / observadores de referencia están hechos de carga y están en reposo cuando la luz se mueve, es por eso que la velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia.

Cuando la carga de parada ligera se mueve a velocidad infinita a través de la distancia L dentro del tiempo cero.

De esta manera, la velocidad neta de carga tampoco es mayor que c.

Los ciclos de duración, tiempo y velocidad de carga y energía se detallan a continuación:

Cargar

0 → L → 0 → L

T → 0 → T → 0

0 → ∞ → 0 → ∞

Energía

L → 0 → L → 0

T → 0 → T → 0

c → 0 → c → 0

Espero que les haya gustado la respuesta.

Descargo de responsabilidad: los lectores pueden malinterpretar esta respuesta debido a su abstracción subyacente del infinito , que no se puede evitar al explicar la realidad. Por lo tanto, se aconseja que si esta respuesta te confunde más que aclarar, ignora esta respuesta.

Esta es una suposición básica, esencialmente un axioma, sobre el cual se construye la teoría de la relatividad y luego se confirma experimentalmente, por lo tanto, no hay una prueba lógica de por qué la velocidad de la luz es invariante en ningún marco de referencia, pero es fácil encontrar una analogía: la carga de un electrón Es lo mismo en cualquier marco de referencia, sin embargo, parece obvio para todos.

No creo que haya una analogía válida; ciertamente no hay ninguna “explicación laica” que haga que alguien sin ningún conocimiento de física diga: “Oh, claro, eso tiene mucho sentido; ¡Ahora lo entiendo!”

No hay atajos. La teoría especial de la relatividad es lo mejor que puedo hacer.

Transformación de Lorentz.

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