Cómo visualizar el hecho de que es imposible medir la velocidad unidireccional de la luz

Es un poco como visualizar estar muerto: paradójicamente, no debes visualizarlo, o al menos no visualizarlo desde una perspectiva global del “ojo de Dios”. Si hace eso, su imaginación está suministrando implícitamente señales de velocidad infinita para llevar información “en tiempo real” desde partes remotas del aparato a donde sea que se imagine parado. Pero la razón por la que es imposible hacer una medición unidireccional en primer lugar (al menos sin supuestos controvertidos) es que no hay señales de velocidad infinita. Si tiene que visualizar algo, visualice la espera en el depósito de Pony Express para recibir las noticias de hace días.

Debido a que no hay señales de velocidad infinita, o incluso cualquier señal arbitraria de alta velocidad, tiene un problema de huevo y gallina. No puede hacer una medición de velocidad unidireccional sin relojes sincronizados al inicio y al final, y no puede sincronizar relojes con señales de velocidad finitas sin saber la velocidad finita que tienen, por lo que puede permitir el tiempo de viaje.

Entonces, en algún momento, solo tiene que hacer una elección arbitraria y decir que algún tipo de señal, en alguna dirección, está definida para tener tal y tal velocidad. Por supuesto, algunas opciones son mejores que otras. Te conviene elegir algo que haga que la física sea lo más simétrica posible. Pero si la física pre-relativista fuera correcta, eso sería difícil. Suponiendo que un cañón estándar enviara proyectiles a velocidades iguales en direcciones opuestas daría un resultado; suponiendo que una fuente de luz estándar enviara luz con velocidades iguales en direcciones opuestas, daría otra, al menos en todo menos el marco etéreo.

El postulado de la luz de Einstein básicamente equivale a, vamos a definir la velocidad unidireccional de la luz como c, pero no se preocupe porque también vamos a arreglar la mecánica para que el método estándar de cañón y cualquier otro método por el cual podría romper el callejón sin salida de pollo y huevo da el mismo resultado.

No estoy seguro de entender la pregunta (quiero decir, entender lo que realmente te preocupa). Me parece que es bastante “fácil”. Coloque a alguien en algún lugar, y otro en otro lugar, en línea recta. En esta línea, un operador encenderá la luz. Cuando el primero lo vea, nota la hora; también lo hace el segundo observador. Luego dividen su diferencia de tiempos por su distancia de separación, y obtendrán la velocidad de la luz. Por supuesto, el error de medición será alto, pero esa es otra pregunta: sea cual sea la precisión y la forma de medirlo, no hay posibilidad de que alguien encuentre la velocidad “verdadera” de la luz, con cero incertidumbre. Incluso si no están alineados, pueden hacer el experimento. Pero, por supuesto, el problema teórico con lo mejor que podríamos hacer está relacionado con la sincronización de los dos relojes. Quizás otra forma de ver el problema es darse cuenta de que el tiempo está definido (quiero decir, para nosotros los seres humanos) a través de diferencias, no valores absolutos. Por lo tanto, si desea medir la velocidad bidireccional de la luz, es mucho más fácil, si desea ser más preciso, porque se da tanto el inicio como el final. Hay muchos otros “pequeños” detalles técnicos, pero su pregunta debe refinarse para abordarlos.

No es inútil leer el artículo de Wikipedia sobre la velocidad unidireccional de la luz.

La conclusión principal de este artículo es que todas las mediciones ingenuas de la velocidad unidireccional de la luz plantean la pregunta. Es decir, suponen tácitamente que la velocidad unidireccional de la luz es igual a la velocidad de ida y vuelta y realizan la medición en este marco.

Sin embargo, una medida no es tan trivial, es decir, la que usa la Extensión del Modelo Estándar (esto incluye todas las posibles violaciones de Lorentz del Modelo Estándar y la Relatividad General).

Esto tiene un parámetro:


Incluso este enfoque tiene dificultades:


Mi opinión sobre este artículo es que no ha habido una demostración infalible de que la velocidad unidireccional de la luz sea igual a la velocidad de ida y vuelta. Si resulta que hay una diferencia, esto permitiría definir un marco de referencia preferido:

¿Por qué es esto imposible?

Puede sincronizar los puntos finales haciendo que ambos escuchen un púlsar. O llevando un reloj atómico de punta a punta.

Imagine establecer una distancia sobre la cual medirá la velocidad de la luz. Esto solo se puede lograr con señalización luminosa bidireccional. Por lo tanto, el aparato solo puede devolver “la mitad del tiempo de ida y vuelta de la velocidad de la luz bidireccional”.

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