En primer lugar, debemos ser claros sobre lo que queremos decir con la constancia de la velocidad de la luz, es decir, debemos establecer qué vamos a utilizar como nuestros métodos estándar de medición de distancia y tiempo cuando intentamos medir la velocidad de la luz calculada en metros por segundo. Esto es importante porque, aparentemente, los resultados del uso de mediciones basadas en experimentos de laboratorio son diferentes de los que se obtienen al usar observaciones astronómicas.
Olaus Roemer, un astrónomo danés (1644-1710), derivó la medición más temprana de la velocidad de la luz, 220,000 kilómetros por segundo , en el año 1676 a partir de los cambios observados en el momento de los eclipses de las lunas de Júpiter, y esto representó un Poco más de 250 años. Alrededor de 1939, el “segundo” se definió como 1/86,400 de un día solar medio, basado en el período de una rotación de la Tierra en su eje. Pero hay variaciones en la duración de un día solar medio, e incluso hoy en día, el tiempo estándar se ajusta sumando o restando un salto de segundo de vez en cuando. También hay una disminución general de la rotación de la Tierra en aproximadamente 1 / 100,000 de segundo por año debido a las fuerzas de marea entre la Tierra, el Sol y la Luna. Alrededor de 1967, el medidor se definió como 1,650,763.73 longitudes de onda de la luz naranja rojiza de una fuente de criptón-86 , y un segundo se definió como 9,192,631,770 períodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos de cesio-133. El segundo también se expresó de otras maneras, como: es el tiempo requerido para que una onda electromagnética se propague a 299,792,458 metros a través de un vacío.
Como consecuencia, el valor numérico de la velocidad de la luz medida en metros por segundo fue cambiando lentamente con los años. Los científicos se apresuraron a atribuir estos cambios solo a las variaciones en las unidades de medida, y no a los cambios en la velocidad de la luz misma. Sin embargo, cuando las mediciones dependen de cantidades físicas absolutas que se aplican en todas partes y en cualquier momento, podemos concluir que la velocidad de la luz es constante en esas unidades. Hay buena evidencia para indicar que esas constantes físicas no han cambiado durante la mayor parte de la vida del universo.
- En pocas palabras, ¿cuál es la teoría de la relatividad?
- ¿Cómo podemos ver la velocidad de la luz?
- ¿La masa está relacionada con la velocidad? ¿Cómo?
- ¿Cómo hubiera sido el mundo si nunca se hubiera encontrado la relatividad?
- ¿La velocidad es siempre una magnitud de velocidad?
Pasando a la relación de la velocidad de la luz con la relatividad especial, se hacen dos supuestos básicos al derivar la velocidad de la luz:
(a) La FOTÓN no tiene masa en reposo.
(b) Las mediciones tomadas en diferentes marcos inerciales darán los mismos resultados para la velocidad de la luz. (La velocidad de la luz indicada en la definición SI de la longitud del medidor no menciona nada acerca de los marcos inerciales; por lo tanto, es una suposición)
Es un postulado básico de la teoría de la relatividad que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos inerciales. Esto se puede traducir como (a) La velocidad de la luz es independiente del movimiento del observador y (b) La velocidad de la luz no varía con el tiempo o el lugar.
Afirmar que la velocidad de la luz es independiente de la velocidad del observador se consideró inicialmente contraintuitiva, pero Einstein demostró que estaba en orden si se ignoraba la absolutidad del espacio y el tiempo introducida por Newton. Einstein pudo demostrar que es perfectamente consistente si está preparado para renunciar a suposiciones sobre la naturaleza absoluta del espacio y el tiempo. La teoría no solo era matemáticamente consistente, sino que también concuerda con muchos experimentos directos.
