¿Es posible que nuestra comprensión de la velocidad de la luz sea incorrecta debido al hecho de que el universo se está expandiendo?

Hubo un problema, pero la solución es una noticia vieja. La expansión del universo es incompatible con el límite de velocidad de la luz, ya que se formuló por primera vez en la Relatividad Especial de Einstein de 1905. Sin embargo, SR no incluía la gravedad, por lo que Einstein siguió investigando la forma correcta de agregarlo. En 1917, Einstein publicó una versión mejorada llamada Relatividad general, que ahora es nuestra teoría preferida de la gravedad.

Einstein se dio cuenta rápidamente de que un universo en expansión era una posibilidad muy natural en GR, pero inicialmente lo consideró un problema, como la mayoría de las personas de su época, dio por sentado que el universo era estático. (Por supuesto, después de que Hubble mostró en 1930 que, de hecho, el universo se estaba expandiendo, Einstein lamentaba amargamente no haber tomado en serio su propia idea).

En cualquier caso, GR corrige nuestra comprensión del límite de velocidad de la luz al degradarlo a una ley local. Dos objetos no pueden cruzarse entre sí a más de c, pero dos objetos que ya están muy separados pueden, si el espacio intermedio se expande, aumentar su separación a más de c.

La velocidad de la luz es constante, pero dado que el universo se está expandiendo, la forma más fácil de ilustrar cómo una galaxia puede viajar más rápido que la velocidad de la luz es a través del análisis vectorial como se indica en el siguiente diagrama:

Sin embargo, las galaxias solo parecen moverse más rápido que la velocidad de la luz porque la distancia entre las galaxias está aumentando. Sin embargo, la velocidad de cada galaxia individual puede permanecer igual y no puede exceder la velocidad de la luz.

No. La expansión del Universo se explica en la Relatividad General por la constante cosmológica. La velocidad de la luz es constante, pero el paso del tiempo cambia para dar cuenta de los cambios percibidos en su velocidad. Esa es la parte revolucionaria de la relatividad; Fue la primera teoría que tuvo en cuenta los cambios en el tiempo mismo y mostró que el espacio no es absoluto.

Muchos experimentos han confirmado la relatividad, incluida la dilatación del tiempo y otros efectos espaciales extraños que solo podrían ocurrir si la velocidad de la luz es, de hecho, una constante. De hecho, la NASA anunció hace poco los resultados de un experimento crítico llamado Gravity Probe B que confirmó un aspecto crucial de la relatividad llamado “arrastre de cuadros”. Otro experimento también dio algunas de las primeras confirmaciones de ondas gravitacionales. Estas pruebas de relatividad demuestran con mayor precisión que nunca que la velocidad de la luz es, de hecho, una constante universal.

Es completamente posible y completamente improbable.

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