¿Por qué existe la velocidad de la luz? ¿Qué es exactamente “ralentizar la luz” para que solo viaje a 180k millas / seg? ¿Qué impide que vaya más rápido? ¿Hay algo especial en cómo surgió este número?

Si la velocidad de la luz fuera infinita, el magnetismo no existiría. No sé si eso responde a su pregunta, pero no estoy seguro de qué tipo de respuesta respondería. Déjame discutir esto un poco.

Prefiero llamar a la “velocidad de la luz” la velocidad de Einstein . Su pregunta es, ¿por qué hay una velocidad de Einstein? ¿Por qué no podría ser infinito?

Cuando Einstein calculó las ecuaciones para la relatividad, su premisa fundamental fue que las ecuaciones de la física deben ser idénticas en todos los marcos de referencia. También requirió que las ecuaciones de transformación sean simples; eso significa “primer orden”, proporcional a la posición x pero no a [matemáticas] x ^ 2 [/ matemáticas]. Para lograr estos objetivos, la transformación de un sistema de coordenadas a uno en movimiento tenía que tener la forma de la transformación de Lorentz, una que Lorentz ya había escrito. Eso significa, por ejemplo, que la ecuación para el tiempo t , en un nuevo sistema de coordenadas, debe ser:

[matemática] t ‘= \ gamma (t-vx / c ^ 2) [/ matemática] donde [matemática] \ gamma = \ frac {1} {\ sqrt {1- (v / c) ^ 2}} [/ matemáticas]

Eso es realmente solo un resultado matemático. El símbolo c aquí es una constante, una que me gusta llamar la constante de Einstein.

Esta ecuación, combinada con la de posición, implica que hay una velocidad particular que será la misma en todos los sistemas de coordenadas. Esa resulta ser la velocidad de Einstein: v = c. Einstein naturalmente lo asoció con la velocidad de la luz, ya que se pensaba que era independiente del marco. (Todavía se debate si fue influenciado solo por las deducciones de Maxwell o por el experimento de Michelson-Morley). Puede encontrar esta derivación en cualquier libro introductorio de física (por ejemplo, uso el de Giancoli (Física: Principios con aplicaciones) cuando enseño física de primer año, también tengo la derivación en un apéndice de mi popular libro Now: The Physics of Time.

Einstein llevó este resultado aún más lejos. Al introducir la mecánica, pudo demostrar que las partículas podían moverse a la velocidad de Einstein solo si esa partícula tenía una masa en reposo cero. Entonces podríamos haber llamado c la velocidad de las ondas de gravedad, o de neutrinos sin masa o de todas las partículas antes de que el mecanismo de Higgs les diera masa, o podría llamarse “la velocidad de la luz”. Pero lo que lo hace fundamental no es su relación con la luz. La constante c es mucho más importante que la luz. Sucede que es la velocidad de la luz, pero eso es un accidente del hecho de que la luz fue lo primero que supimos que tenía cero masa en reposo. Se considera mejor como la constante fundamental de la física de la relatividad, la velocidad de Einstein.

Si la velocidad de Einstein c fuera infinita, entonces las ecuaciones de la física serían diferentes. El tiempo sería instantáneo, como lo serían todas las fuerzas. Las ecuaciones de Maxwell, las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo, ya no serían válidas.

¿Qué pasaría con las ecuaciones del electromagnetismo? Serían lo mismo que las ecuaciones de Maxwell, pero con el valor de c igual al infinito. Es fácil demostrar que si ese fuera el caso, implicaría que no existen campos magnéticos estáticos. Esto se debe a que el campo magnético es proporcional a 1 / c , e iría a cero. (Irónicamente, en el límite a medida que c se aproxima al infinito, las ondas electromagnéticas seguirían existiendo).

Realmente no he respondido tu pregunta, excepto para decir que si la velocidad de la luz fuera infinita, el universo sería diferente. ¿Por qué tiene el valor que tiene? Eso es tan misterioso como por qué el electrón tiene la masa y la carga que tiene. Estas preguntas fundamentales no tienen una buena respuesta. (Algunas personas evocarían el principio antrópico , pero como dije, estas preguntas no tienen una buena respuesta).

¿Renunciarías al magnetismo estático a cambio de comunicaciones infinitamente rápidas?

La velocidad de la luz es en realidad la velocidad de cualquier partícula sin masa y esta velocidad es, de hecho, el factor de conversión entre las dimensiones espacio y tiempo en el espacio-tiempo 4 dimensional de nuestro universo. Muchos físicos usan unidades de distancia y tiempo de manera que la velocidad de la luz es idéntica a 1 ([matemática] c = 1 [/ matemática]). Por lo tanto, si la unidad de tiempo se mantiene en un segundo, la unidad de distancia sería 1 segundo luz, que es 299,792.452 metros (exactamente).

Una forma de entender por qué las partículas sin masa deben viajar siempre a la velocidad de la luz se puede ver usando una relatividad especial. Según la relatividad especial, si tiene una partícula de masa “[matemática] m [/ matemática]” que tiene energía “[matemática] E [/ matemática]”, impulso “[matemática] p [/ matemática]” y velocidad ” [matemática] v [/ matemática] “(en unidades donde [matemática] c = 1 [/ matemática]):

[matemáticas]
E ^ 2 = m ^ 2 + p ^ 2
[/matemáticas]

De esto puede ver que en el límite donde [math] m \ rightarrow 0 [/ math], tendremos [math] E = p [/ math]. Pero el impulso, [matemáticas] p [/ matemáticas], es:

[matemáticas]
p = m \ veces v / \ sqrt {1-v ^ 2}
[/matemáticas]

Por lo tanto, para tomar el límite [math] m \ rightarrow 0 [/ math] y tener un cero [math] E [/ math] y [math] p [/ math], también es necesario tomar simultáneamente el límite [matemáticas] v \ rightarrow 1 [/ matemáticas]. Es por eso que una partícula sin masa siempre debe viajar a una velocidad de 1 (la velocidad de la luz) si tiene un momento o energía diferente de cero.

También vea la respuesta de Frank Heile a la Relatividad Especial: ¿Por qué la velocidad del factor de luz determina la cantidad de energía que se puede obtener de la materia?

Déjame contarte un secreto. La velocidad de la luz es 1. Sé que estás pensando que estoy loco, pero escúchame. Digo que la velocidad de la luz es 1, pero aún no te he dado las unidades. De hecho, la velocidad de la luz es de 1 año luz / año. ¿Ves cómo funciona eso? Antes de descartar la idea de que la velocidad de la luz es de 1 año luz / año, déjame preguntarte esto: ¿quién decidió qué es una milla o un segundo? La respuesta es que la gente lo hizo, esencialmente de manera arbitraria. De hecho, podemos hacer que el valor numérico de la velocidad de la luz sea tan grande o tan pequeño como queramos simplemente cambiando las unidades en las que estamos trabajando. Esto sugiere que no hay nada especial en el número específico de 180,000 mi / s: refleja lo que Pensamos como una milla y un segundo, pero no nos dice nada sobre la velocidad de la luz.

En física, solo los números adimensionales tienen un significado real. No puedo preguntarle si 1 pie es largo o corto sin decirle que debe comparar ese pie con, digamos, el tamaño de una hormiga (o el Titanic).

Entonces, hay dos formas de interpretar esta pregunta: (1) ¿por qué las velocidades típicas a las que los humanos estamos acostumbrados son mucho más lentas que la velocidad de la luz? y (2) ¿por qué la velocidad de la luz no es 0 o infinita?

Para (1), tiene sentido que las velocidades típicas a las que están acostumbrados los humanos estén muy por debajo de la velocidad de la luz, por supuesto. Pero eso tiene más que ver con los detalles de cómo funcionan los cuerpos humanos en lugar de ser una parte fundamental del universo. Y esto puede estar relacionado con, por ejemplo, el tamaño del sol y la cantidad de energía que emite. Sería interesante pensar esto más profundamente que yo y sospecho que podríamos avanzar un poco.

En cuanto a (2), esta es una gran pregunta que, tal vez, algún día podamos responder en términos de conceptos más fundamentales. Sin embargo, esto no es obvio. Hay, hasta donde yo sé, una teoría perfectamente consistente para la cual la velocidad de la luz es infinita (mecánica newtoniana). La mecánica newtoniana parece ser inconsistente con las ecuaciones que describen la electrodinámica, pero este es un hecho experimental. Y no es obvio que lo correcto sea modificar la mecánica newtoniana para que sea consistente con la electrodinámica; también se podría modificar la electrodinámica para que sea consistente con la mecánica newtoniana (es más difícil demostrar que está equivocado de lo que se podría pensar, cita: Teoría de la relatividad de W. Pauli).

Frank Heile escribió una excelente respuesta, pero hay una declaración crucial que creo que merece expansión. Dijo que “esta velocidad es, de hecho, el factor de conversión entre las dimensiones espacio y tiempo en el espacio-tiempo 4 dimensional de nuestro universo”. Eso es muy importante

Toma un palo. Digamos que en longitud, es casi tan largo como mi zapato, aproximadamente un tercio de metro, alrededor de 13 pulgadas. Yo llamo a esa unidad un gran pie. (Las razones para elegirlo se harán evidentes más adelante).

Ponlo a lo largo de una dimensión, digamos x, y ¿cuánto dura? Un pie grande. Gírelo para que esté a lo largo de un eje ortogonal, digamos y. Cuanto tiempo es Todavía un pie grande. En el medio, podemos calcular cuánto tiempo está en xey usando trigonometría, senos y cosenos. Estos se basan en puntos en un círculo perfecto.

Ahora toma un avión. Las dos dimensiones horizontales se miden en millas. Digamos millas de estatuto, porque si le dijeran a los pasajeros millas náuticas, se confundirían. Ahora el avión gira, como el palo, solo hacia arriba. Pero la dimensión vertical se mide en pies. Todavía puede hacer trigonometría y usar senos y cosenos, pero debe recordar que 5280 pies son una milla. Eso es un factor de conversión. Es lo mismo con la métrica, solo 1000 es más fácil de recordar que 5280.

El espacio-tiempo tiene cuatro dimensiones, tres dimensiones espaciales y una dimensión de tiempo. Entonces, ¿qué sucede si convierte un palo no en otra dimensión espacial sino en la dimensión del tiempo?

Bueno, entonces, debes recordar un factor de conversión. Un pie grande, convertido en tiempo, es un nanosegundo. Unos 300,000,000 metros, todos convertidos en tiempo, es un segundo.

Todavía puede hacer trigonometría, pero debe usar senos hiperbólicos y cosenos. Se basan en puntos, no en un círculo, sino en una hipérbola. Bueno, eso no es muy raro. Eso sigue siendo una sección cónica.

Puede ser difícil imaginar cómo girar el palo, pero eso es lo que hace el movimiento. Cuando algo no se mueve en relación con un observador, su palo (o vector) que representa el movimiento se gira completamente hacia la dimensión del tiempo, hasta donde puede llegar. Está yendo tan rápido como puede pasar por el tiempo y no por el espacio.

Cuando algo comienza a moverse, el palo que representa su movimiento se gira espacialmente. Pasa un poco menos rápido a través del tiempo (en relación con usted), pero va más rápido a través del espacio. Algo que va en c tiene una palanca de movimiento girada hacia el espacio todo lo que puede llegar. Va tan rápido como puede a través del espacio y no a través del tiempo.

Acabo de responder ¿Qué es la masa? y terminé concluyendo que

Nuestro espectro de masas de partículas fundamentales está causado por aumentos discretos y localizados de la viscosidad, una propiedad del fluido en remolino que describe una resistencia a la aceleración que deforma el espacio-tiempo.

Esto se deriva de la ley de Darcy (versión de mecánica de fluidos de la segunda ley de Newton y la ley de Ohm) donde

velocidad = un gradiente de presión constante * / viscosidad

Si la velocidad de la luz fuera infinita, entonces la viscosidad iría a cero o el gradiente de presión iría al infinito, y ninguna de esas cosas puede suceder en la naturaleza porque la naturaleza odia un cambio en el flujo y, por extensión, las singularidades.

Más convencionalmente, pensamos en velocidad = distancia / tiempo y para que la velocidad de la luz no tenga límite superior, el paso del tiempo tendría que ir a cero o el paso de la distancia tendría que ir al infinito. Cualquiera de esas condiciones conduciría a paradojas, y la naturaleza odia las paradojas .

Una respuesta más honesta es lo que dijo Feynman: “¡No tenemos idea!” La respuesta de Ron Brown a ¿Cuál es la razón fundamental por la que no se puede romper la velocidad de la luz? ¿Por qué el universo quiere preservar la barrera superior a la velocidad de la luz tanto que ralentice el tiempo fácilmente en lugar de ver que se rompe la barrera de la velocidad?

Hay dos formas de explicar la vida. O somos parte de un gran ejercicio de realidad virtual, que no tiene existencia real, o vivimos en una vida real que tiene ciertas y claras características. No me suscribo al primero y no creo que sea un razonamiento lógico. Pero si la vida es real, entonces una de sus características más importantes es la existencia de materia, espacio y tiempo. Con materia discreta, y la partícula más pequeña tiene además de masa, giro, carga y un momento dipolar magnético. Una partícula de masa ocupa cerca de cero del espacio, pero esto es exclusivo, ya que no puede existir más de una partícula en un punto.

Además, estos elementos de masa se comunican y se sienten entre sí, y defienden ferozmente su centro de masa para nunca cambiar de posición. Esta comunicación llega a una velocidad fija c, la velocidad de la luz en el vacío. Pero debido a que las partículas son eternas, y las reglas que obedecen son fijas, infinitamente precisas y eternas también, en algunos aspectos esta velocidad de comunicación parece instantánea, con todas las partículas enredadas para siempre.

Estos son hechos / experimentales / observacionales y eternos, y no tenemos conocimiento de cómo surgieron, y tampoco podemos explicar ninguno de ellos usando algo más simple. Son como los axiomas de cualquier teoría lógica, de la cual todo lo demás se sigue.

La característica de esta pregunta es confrontarnos con nuestros postulados. Es tan difícil quitárselos que la mayoría de las respuestas están dirigidas a: «¿Cuál es el papel de la velocidad de la luz en el actual edificio teórico de la física? ». Si bien el verdadero significado de la pregunta se refiere a la velocidad de la luz como accesorio. Podría ser: «¿Por qué hay una constante de Planck? ». Y más generalmente, «¿Qué son las leyes físicas y por qué están allí? ».

La pregunta es menos metafísica como parece. Pongamos el problema: cuando un postulado es fundamental para el conocimiento actual, implica que no tenemos nada para manipularlo. Una metáfora es que si ha definido el átomo como la fracción más pequeña de materia, no puede decir nada de lo que es un átomo, constitucionalmente. Esto no significa que sea indivisible. Y de hecho se descubrió que está compuesto de partículas elementales. El postulado de la fracción más pequeña se mueve sobre ellos. Es lo mismo para el andamiaje de nuestros conceptos. El físico utiliza ampliamente el postulado de que la realidad está sujeta a leyes, una especie de arcángeles todopoderosos, representantes de un supuesto más fundamental: la causalidad.

La característica de un postulado es no poder explicarse. Incluso la causalidad no puede explicar qué causa en sí. No es universal Sería más religioso que científico decir que la realidad tiene una causa. Además de la premisa de las leyes en sí, contiene una deriva religiosa, ya que introduce la idea de un legislador, sea cual sea su naturaleza.

La teoría original que desarrollé en Diversium [1] es que no solo se cuantifican los elementos de la realidad, sino que la organización también se encuentra en estratos sucesivos. Este es el principio de autoorganización desarrollado hasta el punto en que las leyes son síntomas de relaciones entre elementos del mismo nivel, en lugar del Decálogo de Moisés. En otras palabras, el comportamiento de los elementos de la realidad, para cada nivel, proviene de una elección hecha por estos elementos de acuerdo con sus relaciones especiales, en un contexto específico, entre muchas alternativas propuestas por la organización subyacente y con respecto a su estabilidad. En este esquema, una ley nunca es universal. Es simplemente común en todos los elementos que comparten el mismo nivel de organización, en un ámbito que puede ser todo el espacio conocido. Las interacciones de estos crean un nivel adicional donde la ley pierde su influencia directa. Este fenómeno es el orden . Otra orden Una organización cuantificada.

Ouch, otro chico iluminado, ¿te dices a ti mismo tal vez? Probablemente. Sin embargo, esta compleja teoría que simplifico escandalosamente aquí proporciona soluciones a una impresionante multitud de misterios del pensamiento clásico, entre todas estas sorprendentes y espontáneas manifestaciones de orden que se elevan a la conciencia. Además, al descifrar los mecanismos de nuestra mente, ofrece la ventaja innegable de incluir nuestra herramienta para pensar en su marco.

Una autoorganización debe ser analizada de manera embriológica: recrea permanentemente su historia, para verificar o flexionar. Así llegamos a la respuesta a su pregunta: la velocidad de la luz se definió durante la génesis del universo, cuando se formaron los fotones. Debemos verlo como una elección hecha por individualizaciones de la materia que llamamos fotones, como resultado de las interacciones que se han formado. No podemos explicar este valor con mayor precisión porque no conocemos ni su constitución ni su historia. Si todos los fotones siguen la misma velocidad, es porque el sistema en el que operan, el universo conocido, es un conjunto contiguo, permeable a las mismas características subyacentes.

Sin embargo, tenga en cuenta que la similitud de los fotones y su velocidad está en el observador y los instrumentos que diseña. No podemos estar seguros de que desde una escala subyacente a la del fotón, no parezcan tan diversos como los seres humanos en su sociedad. Criterio de observación asunto.

Los principales avances científicos, ahora vendrán menos del descubrimiento de leyes básicas de la materia que del análisis de la organización de los conceptos que utilizamos, paralelamente a la organización de la esencia de la realidad. ¿Por qué aparecen tales propiedades? Parecen diferentes razones para cada sistema. Sin embargo, hay algo que los conecta. Esta búsqueda de una escala conceptual jerárquica es el futuro de nuestro conocimiento, más que la investigación de arriba hacia abajo de las leyes de la materia.

Notas al pie

[1] Diversio, teoría de siempre y de todo

La velocidad de la luz es la velocidad a la que viaja la luz. Bueno, en realidad es la velocidad en los viajes de una partícula sin masa. Si una partícula tiene una masa distinta de cero, la velocidad dependerá de que su energía siempre sea menor que la velocidad de la luz. Si la partícula no tiene masa, viaja siempre a la velocidad de la luz (la velocidad es independiente de su energía).

¿Por qué pasa eso? No lo entendemos completamente. El bosón de Higgs quizás nos dé una pista sobre por qué sucede eso porque si no hay salidas de Higgs, todas las partículas serán partículas sin masa y viajarán a la velocidad de la luz. Pero no tenemos ninguna respuesta a la pregunta de por qué las partículas sin masa se mueven a la velocidad de la luz.

Sospechamos que responder esa pregunta necesita comprender qué es el espacio y qué es el tiempo. La primera pista al respecto nos da la relación del electromagnetismo clásico [matemática] c = 1 / {\ sqrt {\ epsilon_0 \ mu_0}} [/ matemática]. [math] \ epsilon_0 [/ math] es la permisividad del vacío y [math] \ mu_0 [/ math] es la susceptibilidad del vacío. ¡Entonces el vacío tiene propiedades y una relación entre ellas nos da la velocidad de la luz !.

La segunda pista al respecto proviene de la relatividad: la velocidad de la luz está fuertemente relacionada con el espacio-tiempo. El espacio y el tiempo se deforman pero el nivel o la deformación depende de la velocidad de la luz.

Ambas pistas se conocen hace un siglo (desde 1864 sabemos que la relación entre las propiedades eléctricas del vacío y la velocidad de la luz y la relatividad es de 1905), pero después de un siglo no podemos responder por qué.

Disminuir la velocidad de la luz en realidad es un “truco”. La luz no se puede ralentizar en el vacío porque la velocidad es la misma: aprox. 180kmiles / seg.

Pero en un medio (agua, aire, …), los fotones interactúan con los átomos y especialmente con los electrones. En una versión simplificada, un electrón absorbe el fotón y lo reemite unos pocos nanosegundos después. Esto se debe a que la luz se ralentiza en un medio y la velocidad de la luz en el agua es menor que en el vacío.

Hay muchas teorías que explican qué es la luz. Algunos dicen que la luz es la propagación de la energía electromagnética. O lo que también llamamos “ondas electromagnéticas”.

Las ondas electromagnéticas, al igual que las olas del mar (que llamamos de forma más elegante “ondas de gravedad”), toman un tiempo para “ir” de un lugar a otro.

Los médicos han notado muchas similitudes entre la luz y otros tipos de ondas, por eso algunos de ellos dijeron que la luz podría ser una onda.

Se han realizado muchos experimentos que confirmaron algunas de las conclusiones de las teorías establecidas. Uno de ellos mide la velocidad real de la luz (Velocidad de la luz – Wikipedia).

La pregunta del “por qué” puede ser recursiva por naturaleza. Feynman dio una muy buena explicación de este tipo de preguntas de “por qué”:

Pero espero que la explicación que te doy te satisfaga (y a todos los demás con la misma pregunta que se topa con esta publicación). La luz es una onda electromagnética que exhibe una naturaleza de partículas que hemos observado en experimentos. Esta onda consiste en cambiar los campos eléctricos (con respecto al espacio-tiempo) que son perpendiculares a los campos magnéticos cambiantes (wrt espacio-tiempo). La dirección de propagación es perpendicular tanto al campo eléctrico como a los componentes del campo magnético. Por lo tanto, así es como se ve la luz:

Las ondas tienen velocidades de propagación (que es la longitud de onda * el número de longitudes de onda que pasan por segundo, también conocida como frecuencia). La velocidad de propagación de cualquier onda se puede encontrar usando la ecuación de onda lineal que tiene la forma:

donde v es la velocidad de fase / velocidad de propagación de la onda. Excelente. Ahora todo lo que necesita saber es que James Maxwell tomó un conjunto de ecuaciones (las Leyes de Gauss para el magnetismo y la electricidad, la Ley de Ampere con la modificación de Maxwell y la Ley de Faraday), las puso en sus formas diferenciales, lo que requiere un poco de cálculo, y deriva la ecuación de onda lineal para una onda electromagnética en el vacío . Puede buscar las ecuaciones de Maxwell y estas leyes (que debería, o podría tomar algunas clases de física porque la física es increíble), y si realmente está preparado, también puede buscar esta derivación. Entonces esta es la forma a la que llegó:

(Por favor, disculpe mis malas habilidades de cultivo jajaja)

En realidad, hay dos ecuaciones de esta forma, pero la segunda ecuación es la misma, excepto que en lugar de B (para la onda de campo magnético) hay una E (para la onda de campo eléctrico) y la derivada parcial se toma en la dirección y ya que es perpendicular a la onda del campo magnético). Lo importante es la relación de esta ecuación con la ecuación de onda lineal. Sí, puedes ver que 1 / v ^ 2 = permeabilidad de un vacío * permitividad de un vacío. Esas son constantes físicas que puedes buscar. A partir de eso, todo lo que debe hacer es un poco de álgebra y un simple cálculo para ver que v = 3 x 10 ^ 8 m / s, que es la velocidad de propagación de una onda electromagnética, y es la velocidad de la luz. Ahora, puede hacer la pregunta “por qué” de por qué esas constantes físicas tienen esos valores. Que mi amigo, tendrás que preguntarle a Dios. Esa pregunta puede plantearse para cualquier constante física, y hay explicaciones de por qué todas las constantes físicas deben ser lo que son para que este universo exista como lo hace. Ahora que sabe por qué la velocidad de la luz es la que es (una vez más, en el vacío, esta velocidad cambia en diferentes medios), necesita comprender un par de cosas más que podrían ser un poco problemáticas para usted.

La mayoría de las ondas generalmente requieren un medio para viajar como el sonido. La luz, tal como la conocemos, es especial, ya que no lo es. ¿Por qué no? Porque Michelson y Morley no pudieron demostrar lo contrario a través de su experimento extremadamente preciso que debería haber detectado un “éter” (medio propuesto para la luz en ese momento) si existiera. Debería ver un video o leer sobre el experimento. No es tan complicado y el aparato que establecieron fue bastante interesante, y los resultados aún más. Dado que los dos científicos no pudieron probar que la luz requiere un medio para propagarse, Einstein asumió que esto era cierto. Luego postuló que todas las leyes de la física deben ser invariables (lo que significa ser verdad y ser lo mismo) independientemente del marco de referencia inercial en el que se encuentre. Para elaborar un poco más, todas las leyes de la física son invariantes a medida que uno cambia de una inercia marco de referencia a un segundo marco de referencia inercial que se mueve uniformemente con respecto al primero. Esto significa que las ecuaciones de Maxwell deben ser verdaderas en todos los marcos inerciales, lo que también significa que la velocidad de la luz, que se derivó utilizando esas ecuaciones, también debe ser constante, es decir, propagarse a la misma velocidad independientemente del movimiento de la fuente, en todos los inerciales. marcos de referencia. Y no ha habido un experimento, real o real, que haya demostrado que esto sea falso.

Aquí está la respuesta más simple posible.

La velocidad de la luz puede considerarse mejor como la velocidad de propagación de la causalidad. Si esto fuera infinito, las relaciones causales como las conocemos no podrían existir. Un universo con una velocidad infinita de propagación causal sería como una hoja de cálculo donde cada celda tenía una referencia circular.

De acuerdo, tal vez mentí. “¿Por qué existe el tiempo? Para evitar que todo suceda a la vez “. Esa es una vieja broma, pero si reemplaza el tiempo con” una velocidad finita de propagación causal “y” todo sucede de una vez “con” un colapso de la causalidad “, es lo que acabo de decir.

Además, no puede obtener una propagación causal coherente si su velocidad finita puede diferir entre entidades que interactúan causalmente. Por lo tanto, debe ser una constante para todos los observadores, independientemente de su movimiento.

¿Por qué existe la velocidad de la luz? ¿Qué es exactamente “ralentizar la luz”

El por qué y cómo de la consistencia de la velocidad de la luz ausente de GR, resulta del fotón de luz que requiere un medio para permitir su propagación. La física dinámica fundamental implica, es una de las anomalías que intento explicar por mi trabajo de vida disponible en http://Lulu.com

El efecto relativo de la gravitación en la velocidad de la luz se puede detectar indirectamente según la curvatura de la luz por el campo de gravedad del Sol.

El título de los referidos libros es “Explicando la naturaleza dinámica fundamental de la gravedad” y “Naturaleza fundamental de la materia y los misterios asociados”.

La naturaleza siempre hace exactamente lo que hace, por lo que el límite de velocidad de la velocidad de la luz es algo que hace la naturaleza. La velocidad de la luz se ha medido en numerosas ocasiones y de muchas maneras. ¿Por qué es siempre la razón por la que ponemos lo que hace la naturaleza? Entonces, ¿cuál es la pregunta si podría reformularla? ¿Existe una hipótesis acerca de por qué la velocidad de la luz es limitada y constante que es consistente con los fenómenos observados?

La respuesta corta a esa pregunta es no, no existe una teoría generalmente aceptada de por qué existe la velocidad de la luz. La velocidad de la luz se puede derivar de las ecuaciones de Maxwell, el “hecho” de que la velocidad de la luz es un límite de velocidad absoluto y una constante juega un papel importante en la relatividad especial, pero en cuanto a “por qué” existe la velocidad de la luz que no es Directamente dirigido.

Usemos la técnica del Experimento de Pensamiento para comenzar a abordar esta pregunta directamente. Imagine una linterna, la luz que sale del frente viaja a la velocidad de la luz. Ahora imagine que intentamos acelerar la luz corriendo con la linterna. la luz proveniente de la linterna no se va más rápido, pero se vuelve más azul (debido al efecto doppler). La luz azul tiene más energía que la luz roja. Entonces, la energía cinética que tratamos de agregar la luz al correr con la linterna se convirtió en luz de mayor energía en lugar de luz más rápida. ¿Dónde más vemos el efecto Doppler? Ondas de sonido. El efecto doppler con ondas de sonido se debe a la velocidad del sonido. La velocidad del sonido nos dice algo fundamental sobre el medio que lleva el sonido, por lo que creo que podemos suponer (al menos como punto de partida) que la velocidad de la luz nos dice algo fundamental sobre el espacio-tiempo.

Sabemos que la velocidad de la luz es un límite que suponemos se debe a una limitación del espacio-tiempo. ¿Conocemos algún límite del espacio-tiempo? Sí, la limitación de Schwarzschild o Black Hole nos dice que el espacio-tiempo tiene una capacidad de masa / energía limitada antes de colapsar. La superficie de un agujero negro es “negra” porque la velocidad de escape del agujero negro es o excede la velocidad de la luz. El frente de un cohete con un faro que viaja hacia nosotros a la velocidad increíblemente rápida de “c” también sería “negro” porque la luz del faro no podía correr fuera del cohete (tenga en cuenta que dije que era una velocidad increíblemente rápida ) Entonces parece que la velocidad de la luz podría ser un límite debido a la capacidad de energía finita del espacio-tiempo.

Sabemos que la masa acelerada cerca de la velocidad de la luz se comporta como nuestra linterna. El aumento de la energía cinética no se puede convertir en velocidad de adición, sino que se convierte en aumento de masa. En el caso de la luz de la linterna acelerada, llamamos a la luz azul más enérgica, pero sabemos por E = mc2 que masa y energía son lo mismo. Entonces, el efecto sobre la masa acelerada y la linterna acelerada es el mismo. La masa que se acelera cerca de la velocidad de la luz continúa aumentando en masa, para que un objeto con masa alcance realmente la velocidad de la luz, en teoría, requeriría una cantidad infinita de energía. Como se mencionó anteriormente, el espacio-tiempo tiene una capacidad de energía limitada, por lo que este límite significa que la velocidad de la luz es un límite de velocidad absoluta.

Mi hipótesis de por qué hay una velocidad de la luz es: hay una velocidad limitada de la luz porque el espacio-tiempo tiene una capacidad de energía finita.

Estos breves párrafos simplemente exponen la hipótesis de la relación entre la capacidad finita y la velocidad de la luz y no pretenden ser una prueba de la hipótesis. Una prueba o incluso un caso circunstancial fuerte para apoyar la hipótesis requeriría un esfuerzo sustancialmente más largo y más detallado.

La velocidad de la luz es una constante que hemos asignado para describir una relación entre el movimiento de los fotones en relación con el espacio / tiempo. Es una construcción matemática que nos permite predecir y explicar un comportamiento del universo. Podríamos decir con la misma facilidad que la velocidad de la luz es “pez”, aunque sería menos útil si se expresa de esa manera.

En cuanto a “por qué”, bueno … si no fuera así, no estaríamos aquí para hacer la pregunta. Recurrir al principio antrópico como explicación puede parecer un poco polémico, pero la física de nuestra porción particular de espacio / tiempo es un requisito previo para nuestra marca específica de biología y conciencia. Si fuera más lento o más rápido y la conciencia fuera aún viable en el nuevo sistema, estaríamos preguntando sobre ese valor en lugar de este. Lo único realmente especial al respecto permite las leyes físicas y el universo en el que hemos evolucionado.

Es completamente posible que alguna otra forma de conciencia en otra brana se pregunte por qué el color de la gravedad es consistentemente medio “C” o alguna otra constante que es igualmente incomprensible para nosotros. La realidad sería muy diferente, pero parecería tan única para la vida como la nuestra para nosotros.

He pensado en esta pregunta durante mucho tiempo. Estoy decepcionado de que la respuesta que generalmente obtengo es básicamente ‘simplemente es’. Creo que debería haber una respuesta más simple y fácil de entender.
Aquí está mi conjetura educada de la ciencia pop. Si entiendo correctamente los programas de TV (LOL, sí, sé que suena tonto) como ‘Through the Wormhole’, entonces el espacio-tiempo es algo, en lugar de nada, y es algo así como una tela.
Está a punto de volverse realmente tonto aquí, así que si lees más, recuerda que te lo advertí. Piensa en una pantalla de televisión. Es esencialmente una estructura de píxeles que puede estar en algunos estados diferentes: apagado, rojo, verde, azul. De esos cuatro estados y alrededor de un millón de píxeles, vemos imágenes increíblemente precisas que parecen estar en movimiento, pero no lo son. Básicamente, son solo 3 luces de diferentes colores que se encienden y apagan de una manera increíblemente coordinada. No, Wynona Rider no está realmente en tu sala de estar, cuando estás viendo Stranger Things, eso es solo una agrupación de alrededor de 100,000 pequeñas luces en la tela de la pantalla de tu televisor que se parece tanto a ella que cualquier geek de los 80 puede reconocerla al instante, a pesar de que no la hemos visto en años. A medida que se mueve por la pantalla, en realidad no se mueve a ninguna parte. Las luces solo se encienden y apagan en la tela de la pantalla de su televisor para que se vea así. Esas luces tienen algunos límites físicos sobre qué tan rápido pueden apagarse y encenderse, pero esa velocidad está más allá de nuestra percepción. Piense en cada luz en la pantalla como si tuviera un interruptor. El límite físico es esencialmente qué tan rápido se puede encender y apagar ese interruptor.
Entonces, si piensa en el espacio-tiempo como algo similar a una pantalla de TV, donde está traduciendo estados de encendido / apagado a través de una estructura de píxeles 3D, la velocidad de la luz puede ser simplemente el límite de la rapidez con que esos píxeles pueden encenderse y apagarse . Tal vez esa sea la fuente del tiempo en sí, porque si esos píxeles pudieran encenderse y apagarse a una velocidad infinita, entonces todo sería todo a la vez, o nada en absoluto.
En mi mente simple, esa explicación parece casi comprensible. Si es cierto, también me ayuda a comprender algunas de las cosas raras en la relatividad general. Por supuesto, entonces, por eso la velocidad de la luz es siempre la velocidad de la luz. No puede ir más rápido que la velocidad a la que los ‘píxeles’ pueden encenderse y apagarse. Y, la masa estaría relacionada con la velocidad de la luz, porque la masa sería una agrupación de píxeles en ciertos estados para hacer esa masa (como Wynona Rider en nuestras pantallas) y también estaría gobernada por la rapidez con que esos píxeles pueden cambiar de estado. Y la masa tiene gravedad, tal vez, porque un objeto de masa esencialmente dobla estos píxeles uno alrededor del otro para crear la masa, que luego tira del tejido del espacio-tiempo a su alrededor. Eso es bastante tonto para un viernes.

Gravedad. O podrías decir misa. Debido al principio de incertidumbre, la masa no siempre está donde parece estar.

Sin embargo, hay una trampa. Lo cual es que la respuesta no te sirve. Simplemente pensé que daría una respuesta diferente, una que considera el problema de una manera diferente, ya que no ha aceptado las respuestas convencionales. Déjame explicarte.

Tenemos este hecho medido de que la “velocidad de coordenadas” de la luz disminuye en un campo gravitacional. Por “coordinar” nos referimos a nuestros relojes de observación y palos de medición, no a los relojes y palos que se encuentran a lo largo de la trayectoria de la viga. Como alternativa a las respuestas que no lo satisfacen, le pido que, por un momento, tome en serio esta velocidad de coordenadas.

Entonces la velocidad de la luz no es constante. Simplemente parece ser porque si algo afecta nuestros relojes y palos de medición, afecta la luz en la misma cantidad. Ya sabemos que algo es la gravedad.

La cantidad del efecto depende de la dirección. En la dirección radial hay más desaceleración porque el espacio también se ve afectado radialmente. Si estamos sumando el efecto sobre la luz de toda la materia en el universo, hay muchas direcciones radiales diferentes, por lo que podríamos promediarlas. La luz se mueve más lentamente de lo que lo haría en un universo vacío debido a los campos gravitacionales de todos este asunto.

Ahora dirá de inmediato que está demasiado lejos para que el efecto, que cae como 1 / r², sea importante. Ah, pero la materia se distribuye de manera más o menos uniforme en el universo, por lo que en el radio r, una capa de materia de espesor Δr tiene un volumen, y por lo tanto una masa, proporcional a r². Entonces el efecto neto es proporcional a r² / r² = 1. Wow, el efecto no disminuye con la distancia, por lo que la materia distante, porque hay tantos radios más grandes que pequeños, en realidad es más importante. No por pieza individual, por supuesto, sino en conjunto.

Bueno, resulta que la cantidad de materia en el universo es “correcta” (hay mucha incertidumbre en la figura) para explicar la velocidad de la luz a través de los efectos de la gravedad, si la velocidad natural de la luz fuera ilimitada sin materia presente.

El efecto de la materia distante, su importancia general, se conoce desde hace mucho tiempo. Einstein publicó algo sobre él en 1912, Sciama en 1953, Ciufolini y Wheeler (sí, el Wheeler) escribieron un libro sobre él.

¡Sugiero fuertemente que dejemos de llamar a C la velocidad de la luz! No es exacto y, debido a esto, millones de personas piensan que la luz tiene algo que ver con la realidad de la gravedad o la realidad de convertir la masa en energía y viceversa.

C es la velocidad fundamental de (mi tipo de-) éter (0–0–0) y es por eso que todas las “partículas” sin masa “viajan” a esa velocidad en un vacío perfecto y casi perfecto.

C es fundamental para este Universo, lo gobierna todo.

C no es rápido, C no es lento, C = C!

La velocidad de la luz existe no solo como un límite de velocidad, sino también como un límite de tiempo. La mayoría lo considera la dimensión del “espacio-tiempo”, un tejido entretejido de espacio y tiempo en cierto sentido.

1. ¿Por qué la luz viaja a su constante? C El tiempo (en cierto modo) es lo que limita el límite de velocidad cósmica. Es un aspecto fundedemantal de lo que abordaré en su próxima pregunta.
2. ¿De dónde vino la idea?

Toda la idea de la velocidad de la luz, o c, la constante cosmológica, es un aspecto fundamental de la teoría general de la relatividad de Einsteins. Las matemáticas, junto con la posterior confirmación de sus predicciones, reflejan que el tiempo y el espacio están intrínsecamente unidos. Un tema muy comúnmente discutido, por ejemplo, el agujero negro, tiene tremendos efectos en la distorsión del espacio-tiempo. Esta distorsión provoca lo que se conoce como “dilatación del tiempo”. Deforma el espacio hasta el punto en que el tiempo no se detiene, en un marco de referencia relativo al observador.

La respuesta a esta pregunta es muy simple. Existe porque este Universo tiene un

1. Quanta mínima de longitud (digamos l)
2. Esta longitud constituye una cantidad mínima de volumen (l ^ 3) que es un cubo minúsculo.
3. Cada uno de este cubo no puede contener energía o una unidad de energía, que nuevamente es la cantidad mínima de energía.
4. Esta energía se mueve de cubo a cubo dentro de un período de cuantos mínimos de tiempo (digamos t)
5. La velocidad de desplazamiento de la energía c = l / t es constante ya que lyt son constantes.
6. La luz no es más que paquetes de esas diminutas energías, por lo que siguen la misma regla.
7. En el vacío, la luz continúa viajando en línea recta.
8. Cuando la luz encuentra masa en el camino de viaje, la masa se desvía, absorbe o refleja la luz. cambiando así su dirección. y alterando su contenido energético. Por lo tanto, observamos un cambio en la velocidad de la luz al pasar a través de la masa.
9. Sin embargo, incluso cuando se observa que los paquetes de luz en su conjunto viajan a una velocidad menor que la velocidad de la luz, esas pequeñas unidades diminutas de energía todavía viajan a velocidad de la luz de cubo a cubo, pero no en dirección recta.

La respuesta anterior se basa en el modelo BIG BATHROOM del Universo que se detalla en GRANDES PREGUNTAS. Esto puede no ajustarse a la opinión comúnmente aceptada de los físicos.

Desafíe este modelo con todos los argumentos posibles para la suridad.