Debido a que el vacío tiene propiedades específicas y la luz viaja a una velocidad constante en el vacío, ¿puede el vacío ser el marco de referencia universal? ¿Por qué o por qué no?

Primero, le pido perdón por no haber respondido a su A2A antes (fin de término aquí … mucha locura).

Creo que los elementos esenciales ya están cubiertos, pero permítanme probar un marco ligeramente diferente para responder.

El vacío no puede actuar como un marco, simplemente porque no se le puede asignar una velocidad. Por lo tanto, no puede medir su velocidad en relación con él y, por lo tanto, no es un marco en sí mismo. Tiene razón en que hay propiedades que asignamos a puntos particulares en el espacio-tiempo (como la curvatura gravitacional), pero ¿notó cómo dije ‘puntos en el espacio-tiempo’ y no ‘puntos en el espacio’? Esa es la distinción!

Las propiedades en las que está pensando (supongo) son propiedades que se aplican no a posiciones en el espacio que se propagan en el tiempo (que todos estamos programados para imaginar cuando hablamos de “la curvatura del espacio”, por ejemplo. Son propiedades de los métrica de espacio-tiempo en un lugar Y tiempo en particular. Las propiedades no pertenecen a un punto en el espacio, y no se transmiten en el tiempo, y por lo tanto no tienen movimiento (o la falta de él).

“Pero”, objetas, “las perturbaciones en la curvatura del espacio-tiempo PUEDEN propagarse … ¿qué pasa con las ondas gravitacionales?” ¡Ah, eres inteligente! Y muy bien!

Cuando un efecto PUEDE pasar de un punto a otro, ese efecto, necesariamente, pasa a la ‘velocidad de la luz’ ( c ) (porque se está propagando en el espacio y el tiempo) y cada observador ve ese tipo de transmisión como exactamente lo mismo (la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores). De nuevo, no se puede definir un marco de esta manera.

Entonces, para un vacío, para tomar prestada la famosa broma de Gertrude Stein, ¡realmente es un caso de que no haya “no allí”!

Estas son dos “cosas” y conceptos físicos diferentes para mí.

En particular, el marco de referencia es solo un conjunto de coordenadas (espacio y tiempo) elegidas por un observador para fijar (localizar y orientar) las coordenadas del sistema en estudio y definir sus medidas.

Por otro lado, ” vacío” es la ausencia de partículas que se propagan o excitaciones de campos (cuánticos).

No estoy seguro de lo que significa la pregunta, pero me recuerda el debate sobre el “éter”, una sustancia hipotética que llena el espacio. Supongo que el éter podría ser takien como “el marco de referencia universal”. Esto es lo que dije sobre esto en mi libro (ver Comprender la física a través de la teoría cuántica de campos), incluidas citas relevantes de tres físicos notables:

—–

La teoría de la relatividad de Einstein, introducida en 1905, se basaba en la idea de que no existe el movimiento absoluto, pero un éter, si existiera, constituiría un sistema natural “en reposo” y, por lo tanto, definiría el movimiento absoluto. A medida que la teoría de la relatividad fue gradualmente aceptada, el concepto de un éter finalmente retrocedió. A pesar de las preocupaciones de Poincaré et al., En QFT no hay éter, pero el espacio en sí tiene propiedades físicas. De hecho, toda la cuestión puede ser semántica:
La concepción de un éter absolutamente en reposo es la más simple y más natural, al menos si se concibe que el éter no es una sustancia, sino simplemente un espacio dotado de ciertas propiedades físicas. – P. Drude ( P1982 , p. 121)
Sin embargo, una reflexión más cuidadosa nos enseña que la teoría especial de la relatividad no nos obliga a negar el éter … Hay un argumento de peso para aducir a favor de la hipótesis del éter … Negar el éter es, en última instancia, asumir que el espacio vacío no tiene cualidades físicas lo que sea. Los hechos fundamentales de la mecánica no armonizan con esta visión. – A. Einstein ( R2003 , pág.75 )
El mismo punto se hizo casi cien años después:
Además, el espacio-tiempo mismo se había convertido en un medio dinámico, un éter, si es que existía alguna vez. – F. Wilczek (“La persistencia del éter”, Physics Today, enero de 1999, p. 11).

La velocidad de la luz es invariante con respecto a los cambios en todos los marcos de referencia. No representa en sí mismo un marco de referencia particular. Es una propiedad que todos los marcos tienen en común.

Del mismo modo, el polo norte es un punto en común con todas las líneas de longitud. Pero no le permite a uno definir una línea universal de longitud. Esa es una analogía aproximada, pero tal vez ayuda a aclarar.

El vacío no es un marco de referencia universal. El vacío es invariante de Lorentz. La simetría del vacío es básicamente la definición de lo que es una simetría ininterrumpida. Al decir que hay invariancia de Lorentz, estás diciendo que el vacío es invariante de Lorentz, lo que significa que no puedes decir cuál es tu marco de referencia solo desde el vacío.

Una forma de verlo es que el tensor métrico de Lorentz es invariante de Lorentz: es el mismo en todos los cuadros.

Lo que consideramos vacío no es realmente vacío. Los campos cuánticos impregnarán cualquier vacío, por lo que hay fluctuaciones de energía dentro de dicho vacío. Pero si está hablando del espacio-tiempo, ya se considera un marco fundamental para realizar mediciones.

El vacío no es bueno como marco de referencia, porque carece de puntos de referencia fijos. Tan pronto como los agregue, ya no tendrá vacío. Y no hay una forma única de agregarlos, alguien puede agregar sus puntos de referencia que se mueven con respecto a los suyos y su elección será tan buena como la suya.

No, porque si las modificaciones de Einstein a la física clásica son correctas (y hasta la fecha parecen ser), las propiedades de todo lo que podría usar para medir la velocidad de la luz variarán con la velocidad (medida en cualquier cuadro que desee) para que el resultado sale como c.

El problema con este enfoque es que esto es cierto en cada marco de referencia y, por lo tanto, no hay un marco en el que esto sea más cierto que en otros.