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

Velocidad de la luz: Wikipedia tiene la siguiente imagen y texto excelentes.

La velocidad a la que se propagan las ondas de luz en el vacío es independiente tanto del movimiento de la fuente de onda como del marco de referencia inercial del observador. Esta invariancia de la velocidad de la luz fue postulada por Einstein en 1905, después de ser motivada por la teoría del electromagnetismo de Maxwell y la falta de evidencia del éter luminífero; Desde entonces ha sido constantemente confirmado por muchos experimentos. Solo es posible verificar experimentalmente que la velocidad bidireccional de la luz (por ejemplo, de una fuente a un espejo y viceversa) es independiente del marco, porque es imposible medir la velocidad unidireccional de la luz (por ejemplo , desde una fuente a un detector distante) sin alguna convención sobre cómo deben sincronizarse los relojes en la fuente y en el detector. Sin embargo, al adoptar la sincronización de Einstein para los relojes, la velocidad unidireccional de la luz se vuelve igual a la velocidad bidireccional de la luz por definición. La teoría especial de la relatividad explora las consecuencias de esta invariancia de c con el supuesto de que las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales. Una consecuencia es que c es la velocidad a la cual todas las partículas y ondas sin masa, incluida la luz, deben viajar en el vacío.

La luz, como fenómeno electromagnético, se describe en las ecuaciones de Maxwell:

[matemáticas] ∇⋅E = ρϵ0 [/ matemáticas]

[matemáticas] ∇⋅B = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] ∇ × E = −∂B∂t [/ matemáticas]

[matemática] ∇ × B = μ0J + μ0ϵ0∂E∂t [/ matemática]

donde [matemática] ρ [/ matemática] es la densidad de carga, [matemática] J [/ matemática] es la densidad de corriente, [matemática] E [/ matemática] y [matemática] B [/ matemática] son ​​los campos eléctricos y magnéticos , respectivamente, [matemática] μ0 [/ matemática] es la permeabilidad magnética del espacio libre, y [matemática] ϵ0 [/ matemática] es la permitividad eléctrica del espacio libre. En ausencia de cargas, una solución a estas ecuaciones es una onda plana con velocidad

[matemáticas] c = 1 / sqr.rt (μ0ϵ0) [/ matemáticas]

(1 dividido por la raíz de la permeabilidad magentica por la permitividad eléctrica)

Por supuesto, esto deja el problema de medir [matemática] μ0 [/ matemática] y [matemática] ϵ0 [/ matemática], pero es una gran demostración del hecho de que la luz es realmente un fenómeno electromagnético. Como beneficio adicional, μ0 y ϵ0 se pueden medir de varias maneras, sin requerir una resolución de tiempo muy alta.

Y la luz es un marco de referencia porque se vio que la velocidad de la luz sigue siendo la misma en todos los marcos (Experimento Michelson Morley)