¿Cómo se determinó que nada viaja más rápido que la luz?

A2A

Robert Reiland ha dado una muy buena respuesta a esta pregunta, pero espero explicarla mejor agregando cualquier cosa que yo sepa que él haya decidido dejar. También deseo agregar un experimento que es el punto de inflexión de todo.

Cuando Einstein salió con su Relatividad Especial, asumió que la velocidad de la luz era una constante fundamental, pero esta ecuación de [matemáticas] \ gamma = \ frac {1} {\ sqrt {1- (v / c) ^ 2 }} [/ math] no se atribuye como un descubrimiento de Einstein, sino como un valor que afecta el marco de las transformaciones de referencia que Henri Lorentz había encontrado al menos una década más o menos, posteriormente también calcula matemáticamente la contracción de Lorentz-Fitzgerald, qué llamamos incorrectamente como “contracción de longitud” en su lugar dando crédito a la Relatividad Especial de Einstein.

Ahora a la parte principal. El verdadero divisor de todos los cambios, el experimento real que nos hizo temblar en nuestras botas fue realizado por A.Michelson y W.Morley, famoso conocido como el experimento de Michelson-Morley. El aparato y el funcionamiento del experimento se pueden leer más correctamente en la wiki, pero me gustaría explicar los hallazgos y los efectos posteriores que causaron.

Antes de 1887, se decía que la Tierra se mueve junto con el éter, una sustancia hipotética que se decía que era el medio a través del cual la luz se propaga como una onda. Entonces, para encontrar la velocidad relativa de la Tierra con respecto a este éter, ya que se pensaba que era el marco de referencia verdadero / absoluto, ya que albergaba la propagación de la luz, se realizó un experimento. Cuando este experimento de Michelson-Morley se realizó en 1887 durante al menos medio día, supongo, di una lectura. Si bien no lo dijo en palabras reales, transmitió una y una cosa a los físicos en ese momento: “La Tierra se mueve junto con el éter y, posteriormente, la Tierra es el marco de referencia absoluto”.

Esto no tenía sentido, hasta ese experimento en particular, todas las observaciones decían que no era la Tierra sino este éter el que debería tener la referencia absoluta, pero decía que la Tierra era la absoluta, de la que podrían derivarse otros marcos. derivado. Golpeó todo tan fuerte que si los científicos se lo tragaran con orgullo, tendríamos que volver a Aristóteles y ver dónde nos equivocamos. Esto no puede ser verdad. Simplemente no es posible. Es entonces cuando Lorentz, junto con un filósofo / físico menos conocido llamado Poincare, inventa algo ingenioso, que la luz viaja a una velocidad que es la velocidad fundamental del universo y que el espacio y el tiempo están interconectados por esta velocidad. Lorentz con su idea continúa desarrollando las leyes de transformación de Lorentz, la base sobre la cual la Relatividad Especial tiene su sólida base matemática, pero Poincare no encontraría alivio con su pensamiento.

Aquí entra Einstein. Él ve las ecuaciones y piensa: “¿Qué pasaría si la velocidad de la luz no fuera una velocidad fundamental, sino un límite de velocidad fundamental, y que si un objeto / onda con esta velocidad viajara por muchos marcos de referencia, todos ellos ¿Lo ves viajar con la misma velocidad independientemente del estado del cuadro? “. Esta pregunta lo cambió. Todos los conocimientos previos sobre las consecuencias y los sucesos eran puramente matemáticos y no tenían un significado real. Además, con su papel de efecto fotoeléctrico, insistió en el hecho de que la luz era un paquete de energía llamada cuantos, y con su ecuación de equivalencia de masa de energía también veía la luz como una partícula, algo que no necesita un medio para la propagación. Esto arrojó la teoría del éter e hizo que el valor de la velocidad de la luz se sentara para siempre como el límite de velocidad del universo.

Hay dos formas de ver esta pregunta.

Einstein desarrolló su Teoría especial de la relatividad en 1905, y se basa en los postulados de que las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales y que la velocidad de la luz en el vacío es una constante independiente de las velocidades de la fuente o de la fuente. el observador. De estos dos postulados se puede deducir que cualquier cosa con masa para alcanzar la velocidad de la luz requeriría una energía infinita.

Esta teoría ha sido probada una gran cantidad de veces de muchas maneras diferentes y nunca se ha encontrado que sea un error. Eso respalda la idea de que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, esta teoría no descarta cosas que nunca sean tan lentas como la velocidad de la luz. Estos se llaman taquiones. Nunca se han observado, y probablemente no existan.

La segunda forma es experimental. En cientos de aceleradores de partículas importantes en todo el mundo, partículas como electrones, protones y sus antipartículas han sido empujadas a altas energías con fuertes campos eléctricos. A medida que estas partículas se acercan más y más a la velocidad de la luz, la energía añadida afecta cada vez menos a las velocidades, como si hubiera una barrera que no se puede alcanzar a la velocidad de la luz.

Todavía no podemos decir sin ninguna duda que nada con energía puede ir más rápido que la velocidad de la luz, pero nada de lo que sabemos ha sucedido, y la gente ha estado tratando de alcanzar y superar la velocidad de la luz. durante mucho tiempo sin éxito.

Consulte la siguiente conclusión de la teoría de la relatividad especial. Isaac Newton había asumido que la masa de un cuerpo es constante, sin importar su velocidad. La relatividad especial dice que la masa de un cuerpo aumenta con el aumento de la velocidad.

Donde M es la masa a la velocidad v, m es la masa en reposo y v es la velocidad del cuerpo en movimiento. A medida que el cuerpo gana más velocidad, su masa aumenta. Para aumentar la velocidad de tal cuerpo con una mayor masa, se necesitará más energía para proporcionarse. De esta manera, para que un cuerpo alcance la velocidad de la luz, se necesita energía infinita y, por lo tanto, nunca se puede alcanzar la velocidad de la luz.

Si desea leer más sobre la relatividad especial y la conclusión anterior, consulte el siguiente blog.

Teoría especial de la relatividad: una visión simple

Como dicen las respuestas aquí, la teoría de la relatividad ayudó a derivar una fórmula de velocidad, tiempo en diferentes marcos de referencia, a diferentes velocidades.

Para entender el sentimiento, por favor vea esta respuesta

¿Por qué decimos que el tiempo se ralentiza al aumentar la velocidad? por Palash Aggrawal en Astrofísica

Hasta el momento, no está determinado. Esta es una observación experimental, y técnicamente no es que nada viaje más rápido que c, sino que todos los observadores miden el mismo valor para c.

Cada vez que funciona la relatividad, eso es evidencia en apoyo de esa observación. Sin embargo, lógicamente, ningún número de instancias específicas puede probar una declaración general. Eso fue parte de lo que puso a Galileo en problemas con la iglesia.

More Interesting

¿Las ecuaciones de Einstein sobre la relatividad especial muestran que es posible viajar en el tiempo si uno de alguna manera va más rápido que la velocidad de la luz sin usar energía infinita para llegar allí?

¿Qué viaja más rápido que la velocidad de la luz (aparte de la curvatura del espacio-tiempo)?

Es cierto decir que no podemos exceder la velocidad de la luz, pero ¿es posible aumentar la velocidad de la luz?

¿Cómo puede algo viajar con la velocidad de la luz tener una masa infinita?

¿Es realista pensar que en este siglo podremos lanzar una nave estelar a Proxima Centauri a una velocidad del 20% de la velocidad de la luz?

¿Cómo calculan la velocidad de la luz y por qué se considera como referencia para el caso especial de relatividad?

¿Cómo se mueve nuestro cerebro a una velocidad cercana a la luz?

Si el LHC colapsó accidentalmente el campo de Higgs, ¿cómo podría destruir todo el universo si ese colapso se propaga por debajo de la velocidad de la luz?

¿Hasta dónde podemos llegar si viajamos a la velocidad de la luz?

Si me moviera 248 más rápido de lo normal, ¿cómo serían las pantallas de computadora y las bombillas?

¿Las naves espaciales necesitan amortiguadores inerciales cuando viajan a velocidad warp?

¿Cuál es la diferencia entre el universo y el universo observable, y por qué hay una diferencia?

En el experimento de Michelson-Morley de 1887, ¿leo correctamente que se esperaba que la luz que viajaba en la dirección longitudinal viajara más rápido por un factor de x aguas abajo, pero más lento por un factor de y aguas arriba?

Si la luz se clasifica como una onda y una onda necesita un medio para viajar, ¿cómo viaja la luz en el vacío?

Si la velocidad de la luz es constante, ¿cómo se puede acelerar la masa a c ^ 2 y convertirla en energía?