¿Por qué la luz viaja en el “espacio” y las ondas gravitacionales viajan en el “espacio-tiempo” a la misma velocidad?

Toda la materia tiene la misma velocidad máxima posible porque es una regla de geometría, no algo especial sobre la luz. Doy más detalles aquí:

La respuesta de Bill C. Riemers a ¿Por qué creemos que la luz es el límite de velocidad cósmica y no podemos superarlo?

En pocas palabras, las ecuaciones de Maxwell nos dicen que la luz es invariante relativista al vacío. Pero la luz en un medio como un vaso, no lo es. Este fue un gran misterio por un tiempo ya que no había una manera obvia de conciliar que la luz se comportara de la misma manera en un vacío cercano que en el vacío. La primera solución propuesta fue un éter, por lo que la luz nunca viajó realmente al vacío.

Resulta que los experimentos muestran que la velocidad de la luz realmente era invariante en el vacío.

Albert Einstein resolvió este problema al proponer que toda la energía / materia se ve afectada por la misma limitación porque no es una propiedad fundamental de la luz sino la geometría. Las reglas de geometría se aplican a las ondas gravitacionales igual que la luz, igual que usted y yo.


Normalmente solo debe hacer una pregunta a la vez. Su pregunta en la descripción es digna de su propia publicación de quora para una respuesta completa. Sin embargo, proporcionaré una breve respuesta aquí. Lo que llamamos un medidor y lo que llamamos un segundo se basa en nuestro marco de referencia. Si alguien pasara volando cerca de nosotros a la velocidad de la luz, nos miraría y diría que nuestros segundos fueron demasiado largos y nuestro medidor se queda demasiado corto. Los miraríamos y diríamos lo mismo sobre ellos. Cualquier cosa que se mueva puede expresar la velocidad en m / s. Ni siquiera tiene que ser algo real. Puedo expresar la velocidad de mi sombra, o una imagen en un espejo en las mismas unidades. Se vuelve bastante extraño, ya que la velocidad de la luz no limita los objetos virtuales, por lo que le da la oportunidad de configurar experimentos de pensamiento y ver qué sucede en FTL.

La velocidad es siempre m / seg. Las ondas de luz y gravedad viajan en el espacio.

En realidad no viajan en el tiempo; el tiempo es invariante para un fotón o un gravitón. Todo lo demás viaja tanto en el espacio como (hacia adelante) en el tiempo. Pero no deje que la gran terminología lo engañe: las cosas viajan en el espacio y todas las velocidades están en m / seg (o similares). Puede llamarlo “espacio-tiempo” en el sentido de que también se mueven en el tiempo, pero la definición de velocidad corresponde al movimiento en el espacio.

Tanto las ondas de luz como las de gravedad viajan a la misma velocidad, en m / seg. Llamamos a esta velocidad, apropiadamente, la velocidad de la luz. Pero en realidad es la velocidad de cualquier partícula sin masa, que es un gravitón.

De lo contrario; la velocidad de cualquier cosa es una relación entre el espacio y el tiempo, y está tanto “en” el uno como “en” el otro. Hacer referencia al “movimiento” no nos da una “salida”, como si el “movimiento” de alguna manera evite involucrar el tiempo más que la “velocidad”.

La noción específica del espacio-tiempo proviene de la noción operacionalista de que las determinaciones de la distancia y los intervalos de tiempo no son separables, y que (incluso en la dinámica newtoniana) los diferentes marcos inerciales los miden de manera diferente, aunque los principios dinámicos sean los mismos. Newton evitó esto invocando “tiempo absoluto, puro o matemático”, específicamente independiente de lo que puede medir un clic.

Todavía se pueden convertir las mediciones realizadas en un marco inercial en mediciones realizadas en otro. Las reglas para hacer esto son diferentes entre la dinámica operacional-newtoniana (transformaciones “galileanas”) y la electrodinámica relativista einsteiniana (nuevamente distinguida entre relatividad “especial” y “general”).

Viktor ya ha respondido pero, a riesgo de parecer un idiota, déjame agregar mi opinión. Hay (al menos) cuatro dimensiones ortogonales. Llamamos a tres de ellos espacio y la cuarta vez . Hasta donde se sabe, no hay asimetrías entre las dimensiones del espacio, por lo que podemos usar la misma unidad de medida en los tres (lo llamamos el medidor). El tiempo se mide de manera diferente (al menos por nosotros los terrícolas) y usamos el segundo allí. Un evento ocurre en algún momento en este universo de cuatro dimensiones (llamado, apropiadamente, espacio-tiempo ). Para que un observador detecte este evento, la información sobre el evento debe viajar a través del espacio-tiempo hasta el punto donde se encuentra el observador. Claramente, esto tiene al menos una de las tres coordenadas espaciales diferentes del evento original (de lo contrario, el observador sería el evento). Si la información viajara instantáneamente (es decir, perpendicular a la dimensión del tiempo), el observador detectaría el evento exactamente en la misma coordenada de tiempo. Pero eso no sucede. La información viaja en un ángulo (no ortogonal) a la coordenada del tiempo. Medimos la pendiente de ese ángulo como c (comúnmente conocida como la velocidad de la luz, ya que los fotones son lo que generalmente se ha entendido hasta hace poco como el único medio para transportar dicha información).

Las ondas gravitacionales, que son solo otra forma de flujo de información (una que realmente no entendimos hasta hace relativamente poco tiempo), también viajan en este mismo ángulo en el espacio-tiempo.

El espacio-tiempo es una referencia relativa tanto a la velocidad de la luz , C , como a la velocidad de las ondas gravitacionales . Ambos viajan exactamente a la misma velocidad a través de la misma referencia, es decir, espacio-tiempo .

La velocidad es de 299 792 458 m / s, en un vacío puro sin medio para alterar la trayectoria de los fotones / ondas gravitacionales.

Espero que esto ayude.

Ambas ondas de luz y gravitacionales viajan en el espacio. En este sentido, no hay distinción. No dejes que el lenguaje elegante te confunda.

Y ambos viajan en el vacío a la llamada velocidad invariante, también conocida como la velocidad de la luz, 299,792,458 m / s.

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