Jim se para al frente de una nave espacial que se mueve al 90% de la velocidad de la luz y dispara una pistola láser hacia adelante. ¿A qué velocidad va la luz láser?

Advertencia: Esto no es física aceptada; es cierto, pero no puedes pasar un examen de física usando las cosas que digo aquí. (Al menos todavía no; ¿tal vez en 50 años?)

Para cambiar su pregunta: Bob (siempre me gustó Bob) está en un planeta que se mueve a 0.9 c en relación con alguna bola en el espacio. Bob dirige su pistola láser hacia adelante. La bola, el planeta y el frijol láser se dirigen en la misma dirección (o no se mueven). El rayo láser se mueve en c con relación al planeta. ¡El rayo láser se mueve más rápido que c en relación con la pelota! Vaya, ¿cometí un error? No, el resto del universo sí. (OK, no todos. Algunos entienden).

Lea esto: Aether

PD: Sé que esto deja a Jim en una rama.

La forma en que formuló su pregunta revela su malentendido: sin la frase agregada “relativa a …” al final, revela una suposición de que la velocidad es absoluta. En general, no lo es. Solo las ondas sin masa como la luz viajan a la misma velocidad en relación con todos , independientemente de su movimiento.

La respuesta es c.

La velocidad de la luz.

Jim en el barco tiene buenos instrumentos y puede decir que se alejará de él exactamente en c. No hay variación en lo más mínimo. Él envía su información a la tierra.

Jack, de vuelta en la tierra, recibe esta noticia y activa ansiosamente sus sofisticados instrumentos para medir la velocidad del mismo rayo de luz * exacto *. También obtiene c sin variación.

¿Cómo puede ser esto? Jack cree que Jim podría estar fallando, por lo que pone sus instintos en la nave de Jim para ver qué está pasando. Él descubre que la nave de Jim está comprimida a lo largo de su longitud, al igual que todos los dispositivos para medir la distancia. Además, descubre que los relojes de Jim van demasiado lento. así que Jack pensó que Jim debería medir la velocidad del haz de luz al 10% c, que tan rápido ve cómo cambia la distancia entre ellos, pero ve que sus reglas acortadas y sus relojes extendidos se combinan para hacer que su medida resulte ser c.

Llegamos a esto al revés: notamos que la velocidad de la luz nunca cambió: ni una pizca, sin importar en qué dirección nos moviéramos cuando se realizó la medición. La compresión del tiempo y el espacio es lo que explica esto y esto nos abrió la relatividad.

Los láseres emiten luz, a la velocidad de la luz. Entonces, la luz sale del barco a esa velocidad. Para las personas en la nave, el láser está disparando como lo haría si la nave no se moviera en absoluto. De hecho, el barco no se mueve per se. Tiene una velocidad relativa a otras cosas, claro, pero si consideramos las cosas desde la perspectiva de la nave y su tripulación (y, lo que es más importante, el láser), la nave está quieta (y otras cosas se mueven a su alrededor). Por lo tanto, no es sorprendente que la luz abandone el barco a la velocidad de la luz.

Considere un observador fuera de la nave, sin embargo. Dices que la nave se mueve al 90% de la velocidad de la luz, por lo que debe ser relativa a otra cosa. Digamos que es un observador flotando en el espacio. El observador también se mueve en relación con otras cosas en el espacio, pero desde su perspectiva están sentados quietos mientras el barco zumba al 90% de la velocidad de la luz (y desde la perspectiva del barco, el observador zumba al 90% de la velocidad de luz).

De todos modos, desde el punto de vista del observador, al ver el barco pasar al 90% de la velocidad de la luz y disparar su láser, el láser aún sale del barco a la velocidad de la luz (en relación con ellos). El láser no puede moverse más rápido: se mueve al límite superior de velocidad.

La gran diferencia es que el observador y la tripulación del barco verán que el láser dispara un color de luz diferente. Si el barco se aleja del observador, entonces la longitud de onda de la luz es mucho más larga para el observador en comparación con el barco; por el contrario, si el barco se mueve directamente hacia el observador, la longitud de onda es mucho más corta.

La luz se mueve a una velocidad que es siempre la misma velocidad en relación con todos.

Viaja a la velocidad de la luz. No importa si usted es Jim o la persona en el marco de referencia que mide que la nave espacial de Jim viaja al 90% de la velocidad de la luz o, en realidad, cualquier otra persona en cualquier otro marco de referencia inercial.

La medición de la velocidad de la luz como constante en cualquier marco de referencia inercial es simplemente el axioma clave (pero respaldado por la evidencia) en el que se basa la teoría especial de la relatividad de Einstein. La resolución a esta aparente contradicción es que el espacio y el tiempo son locales para cada marco de referencia inercial y que las mediciones de tiempo en un espacio en otros marcos de referencia inerciales siempre dependen de la velocidad relativa.

La velocidad de la luz, obviamente. Según lo visto por todos.

Cuando dice que alguien “se mueve al 90% de la velocidad de la luz”, ha introducido implícitamente a un tercero, llámelo Bob, con quien Jim viaja.

Jim todavía es relativo a sí mismo. Entonces ve que la luz se aleja de él a la velocidad de la luz.

Pero Bob ve que Jim se desaceleró un 81% (90% al cuadrado), y también ve que el láser se aleja de Jim a la velocidad de la luz. Pero cuando la luz llega a un poste de señalización determinado, Bob y Jim no están de acuerdo sobre cuánto tiempo ha pasado desde que Jim encendió el láser y la distancia entre Jim y el poste de señalización. Las longitudes y los tiempos cambian, pero todos están de acuerdo con la velocidad de la luz.

Velocidad de la luz mi amigo es constante, punto. Te quedaste afuera, ¿el tren viaja al 90% también? Digamos que es y no es. Adivina qué, la luz que golpea el tren viaja a 186,282mps. En relación con la persona que dispara la luz, no hay diferencia.

Va a la velocidad de la luz para los dos. Sin embargo, el espacio es abrumado y el tiempo se dilata para Jim. Entonces, para que él lo vea recorrer la distancia X en un segundo antes de que alcance el objetivo, lo ves viajar ~ 2.3X en ~ 2.3 segundos. (donde X es la distancia que recorre la luz en un segundo)

Bien, esta fue una pregunta intrigante cuando Einstein y Maxwell se preocuparon por eso, hace más de 100 años. Ahora ha sido respondido al menos un millón de veces. La luz siempre va a c. Tiene que ir a c, para todos los observadores, porque lo hace. La fórmula básica de Maxwell dice que las ondas tienen que propagarse en c, y eso es para TODOS los observadores, sin excepciones, de ninguna manera, de ninguna manera. Rad, cree y recuerda. Hay una velocidad llamada c. La luz tiene que ir a esa velocidad si no hay nada más alrededor. La luz va a c. c es la cosa, la luz tiene que ir a c. No es al revés. c es lo básico, la luz simplemente sucede, ya que no tiene masa, tiene que ir a esa velocidad para generar los campos eléctricos y magnéticos perpendiculares.