¿Hay alguna prueba de la constancia de la velocidad de la luz en el vacío o es solo un postulado de la relatividad?

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.

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.

La “constancia”, más propiamente, la independencia del marco, de la velocidad de la luz es realmente una propiedad de los marcos de medición tanto o más que de la luz. Einstein no modificó una sola propiedad sustantiva de la luz para hacer realidad el postulado de la velocidad de la luz: se hizo cargo del electromagnetismo maxwelliano sin cambios. Más bien, reescribió la mecánica newtoniana para dar una serie coordinada de nuevas propiedades a todo lo que posiblemente podría implementar un marco de medición, especialmente pero no limitado a dilatación de tiempo, contracción de longitud y aumento de masa relativista.

Entonces, si tiene un grupo de observadores que se mueven a diferentes velocidades constantes, coloque marcos de medición de acuerdo con la prescripción relativista, usando relojes que se dilatan, reglas que se contraen y usando el procedimiento de sincronización de Einstein para inicializar los relojes, entonces se sigue automáticamente que si elige un grupo de eventos en un cuadro descrito por x = ct, es decir, una posible trayectoria para un fotón, esos mismos eventos se describirán por x ‘= ct’ o similar en cualquier otro cuadro, ya sea que haya fotones viajando a través de los eventos o no .

Entonces, la prueba que realmente necesita es sobre las propiedades del experimento de medición, no sobre la luz. Pero las demostraciones de dilatación del tiempo son una moneda de diez centavos hoy en día, y el experimento de Michelson-Morley es implícitamente una demostración de la contracción de la longitud.

El valor fijo para c es a la vez 1) una consecuencia de las ecuaciones de Maxwell, 2) un postulado de relatividad especial, 3) consistente con observaciones experimentales, y 4) una consecuencia de la definición de unidades de distancia y tiempo en el sistema SI actual .

Ver ¿Cuál es la razón fundamental de que la velocidad de la luz sea constante en todos los marcos de referencia?

No hay prueba (en el sentido matemático) de nada en la ciencia: solo en el sentido anterior de ‘probar’, como en los campos de prueba , la prueba del budín está en el comer , y la excepción prueba la regla (prueba) .

La constancia de la velocidad de la luz en el vacío y su independencia de observador han sido muy bien probadas.

No es un postulado de la relatividad, es una consecuencia de las ecuaciones de Maxwell, que predijeron su valor mucho antes de que alguien tuviera la esperanza de medirlo directamente. Desde entonces, por supuesto, se ha medido directamente, una y otra y otra vez …

REVISIÓN: como señala Riadh Al Rabeh, Ole Roemer estimó la velocidad de la luz con una precisión impresionante en 1676 al cronometrar los eclipses de las lunas de Júpiter. ¡Guauu! ¡Qué logro! Por supuesto, nadie le creyó.

Ahora es un covenio de pesos y medidas. cs es la distancia que recorre la energía en el vacío en un segundo. Tenga cuidado con esto, en campos gravitacionales la velocidad de la luz no es c, es menor. Eso no es convincente es que siempre hay, en presencia de gravedad o no, que la velocidad es finita. En el vacío, la velocidad de la energía tiene dimensiones de L / T. Puede definir longitudes y luego segundos sin secundaria, y haciendo lo contrario, esa es la forma en que se seleccionó, como expliqué, pero las leyes físicas son las mismas en ambos casos

El experimento de Michelson Morley muestra la constancia de la velocidad de la luz. No puede considerarse una prueba, pero cada corroboración del experimento aumenta nuestra creencia en la constancia.

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