Debería interponer algo aquí acerca de cómo los físicos ven la velocidad de la luz.
tl; dr : la simetría de los marcos de referencia inerciales requiere la constancia de la velocidad de la luz. Muchos experimentos han respaldado esto. Si la velocidad de la luz no fuera fundamentalmente constante, entonces se podría notar la diferencia entre diferentes marcos de referencia, y esto implicaría la existencia de una “velocidad favorecida” en el universo, una velocidad particular que era más especial que cualquier otra velocidad, sin razón alguna. Eso no es algo bueno.
Todo : el concepto más poderoso en toda la física es el concepto de simetría. Ahora, esta no es la frase de tu abuela “¡Oh, mira, los copos de nieve son todos simétricos!” simetría. Para un físico, dos situaciones son simétricas si no hay forma de distinguirlas. Claro, un copo de nieve es simétrico a sí mismo después de una rotación de 60 grados, pero estamos hablando de relatividad especial, así que escojamos un ejemplo pertinente a eso.
- ¿Qué tan cerca de la velocidad de la luz necesitarías llegar para que toda la luz que se aproxima se desplace Doppler al rango ultravioleta?
- ¿Sería posible abandonar el horizonte de eventos de un agujero negro, a menos de la velocidad de la luz, utilizando un motor de cohete con potencia infinita?
- Si estuviera en una nave espacial moviéndose más rápido que la velocidad de la luz y volara hacia un agujero negro, ¿vería la singularidad?
- Si una reacción a tres años luz de la Tierra crea un planeta a dos años luz de la Tierra instantáneamente, ¿veríamos primero el planeta?
- Si la velocidad del sonido fuera tan rápida como la velocidad de la luz, ¿cómo cambiaría nuestra vida diaria?
Dado que es una relatividad especial, tomemos a dos hombres en naves espaciales y hagamos que sus naves espaciales se acerquen entre sí a velocidades constantes (para que representen marcos de referencia inerciales).
Ahora, ¿qué tipo se está moviendo?
Parece una pregunta simple, pero piénselo un poco más y se dará cuenta de que es endiabladamente complicado.
Para un tipo, el Sr. A, siente que está parado, y el Sr. B se dirige hacia él a una velocidad tremenda.
¡Pero el Sr. B siente exactamente lo contrario! El Sr. B siente que está parado y que el Sr. A es el que está haciendo el zoom.
Y para nosotros? Bueno, somos los pobres observadores que implicaba en mi formulación de la pregunta, no nos movemos en el mismo marco de referencia inercial que el Sr. A o el Sr. B. Para nosotros, parece que tanto el Sr. A como el Sr. B se están moviendo!
Entonces, ¿quién tiene razón?
La respuesta corta es que todos lo somos. No hay una forma física de saber qué tan rápido viaja, si está en un marco de referencia inercial. Como un posible experimento es sacar una linterna, apuntarla en la dirección en la que crees que vas y medir la velocidad de los fotones resultantes, necesariamente debes encontrar que la velocidad de esos fotones sea la misma en cualquier inercia marco de referencia. Hay muchas consecuencias de esto, incluida la idea de que la velocidad de la luz representa una especie de “barrera” que no se puede superar. Esto proviene de derivaciones que muestran que si se pudiera superar la velocidad de la luz, entonces sería posible violar la causalidad. En esencia, si pudieras viajar más rápido que la velocidad de la luz, entonces podrías construir una situación en la que un efecto precediera a su causa. Resulta que los físicos están bastante apegados a la causalidad, y dado que nunca, nunca, nunca, jamás, nos hemos acercado a observar algo que parece desafiar seriamente la causalidad, aceptamos la velocidad de la luz como un límite en intercambiar por un universo donde los efectos siempre vienen después de sus causas.
Pero, puede preguntarse, ¿cómo sabemos que las velocidades de la luz medidas en diferentes marcos de referencia inerciales son constantes?
Bueno, para estar seguros, no lo sabemos con una certeza del 100%, solo con una certeza del 99.99999999999999999% (estimado). La razón de esto es que si la velocidad de la luz no fuera constante en cada marco de referencia inercial, entonces eso permitiría que existiera algo grandioso, oscuro y horrible que destrozaría todo lo que alguna vez aprendimos o soñamos que sabemos sobre el leyes de la física y la naturaleza de la realidad.
Requeriría la existencia de una velocidad de referencia absoluta.
Eso es mucho más aterrador que aceptar una velocidad constante de la luz. Literalmente significaría que de todos los marcos de referencia inerciales, solo uno de ellos era especial de alguna manera. ¿Y por qué debería ser especial? ¿Qué lo hace especial? De hecho, ¿qué lo hace más especial que cualquiera del número infinito de otros marcos de referencia inerciales? Nadie ha presentado una buena respuesta a estas preguntas.
Entonces, la constancia de la velocidad de la luz en diferentes marcos de referencia inerciales se basa en una idea tan antigua como Galileo: que ningún experimento físico puede distinguir entre dos marcos de referencia inerciales, en otras palabras, que todos los marcos de referencia inerciales son simétricos. Esta afirmación, conocida como el principio de la relatividad, ha sido respaldada por cada experimento realizado (¡y ha habido experimentos!), Y es la culminación de cientos de años de pensamiento y trabajo por parte de algunas de las mentes más brillantes que jamás hayan existido.
No es solo que nuestro equipo podría no ser lo suficientemente bueno, sino que si nos equivocamos con esta teoría, no solo se hacen todos los experimentos para probarla mal, sino prácticamente todas las ideas detrás de la base de todos nuestros La ciencia está equivocada. Resulta que el principio de la relatividad es muy, muy importante para las matemáticas que predicen correctamente todo tipo de fenómenos, hasta la forma en que funcionan los pequeños motores en su cepillo de dientes eléctrico. Dado que todos nuestros experimentos, ¡y su cepillo de dientes! – respaldan nuestras teorías que incluyen la constancia de la velocidad de la luz, parece bastante más probable que sea cierto. De hecho, dado que literalmente todo lo que sabemos respalda el principio de la relatividad, parece muy probable que sea cierto.
