Primera pregunta primero: ¿Cómo puede ser constante la velocidad de la luz independientemente del marco de referencia?
La única respuesta a esta pregunta que conozco es que no hay ninguna. En el sentido de que este es un postulado de la teoría de la RS. Es una suposición cuyas consecuencias lógicas se prueban. Ahora, no tome esto como que acabamos de adivinar un postulado aleatorio y estamos diciendo que es cierto solo porque explica todo. Se han realizado muchas pruebas experimentales del hecho de que la velocidad de la luz es constante, también de gran precisión. Me viene a la mente el interferómetro Michelson-Morley.
Podríamos intentar llegar a algo más fundamental que la constancia de la velocidad de la luz, lo que significa alguna otra afirmación de la que se deduce lógicamente que la velocidad de la luz es constante. Pero hasta donde yo sé, no existe tal. Parece que no hay forma de justificar el postulado a partir de consideraciones más fundamentales. Sin embargo, me falta conocimiento de los desarrollos modernos en esta área, así que no confíe en mi palabra.
Siguiente pregunta: ¿Alguien tiene una explicación para ello?
Véase más arriba. AFAIK, no.
Última pregunta: ¿Cómo puede ser diferente el tiempo para diferentes personas?
Voy a seguir adelante y cambiar la pregunta a “¿Cómo puede pasar el tiempo de manera diferente para diferentes personas?” porque tal como está, esa pregunta es un enigma filosófico.
Como mencioné anteriormente, el tiempo que pasa de manera diferente para diferentes personas es una consecuencia lógica de la teoría. No voy a explicar exactamente cómo es esto, ya que eso se puede encontrar en casi todos los textos introductorios de física en SR. Recomiendo French, Resnick o The Feynman Lectures on Physics para esto. (Las conferencias de Feynman son buenas. Muy buenas. Solo léanlas).
- ¿Por qué la velocidad del sonido es mucho más lenta que la velocidad de la luz?
- E = mc ^ 2. ¿Eso significa que nos estamos moviendo a través del espacio a la velocidad de la luz al cuadrado? ¿Qué tiene que ver c ^ 2 con la masa?
- Si un partido de fútbol se transmite en una nave espacial que se mueve a gran velocidad, ¿cómo puede un juego de noventa minutos terminar en segundos como sugiere la relatividad?
- ¿Por qué la velocidad de la luz es constante y las partículas con masa negativa pueden acelerarse más que la velocidad de la luz?
- ¿Es posible que un cuerpo tenga velocidad en la dirección opuesta a la de la aceleración?
Pero el hecho de que esto suceda puede verse simplemente. Considérate moviéndote a una velocidad [matemática] v [/ matemática] en la dirección [matemática] y [/ matemática] con respecto a mí. En realidad, considéreme moverme a una velocidad [matemática] v [/ matemática] en la dirección negativa [matemática] y [/ matemática]. Ahora digamos que disparo un pulso de luz en la dirección [matemática] x [/ matemática] justo en el momento en que pasas de largo. Uno de los fundadores más exaltados de Quora está empezando (estacionario) a una distancia [matemática] d [/ matemática] en mi eje [matemático] x [/ matemático]. Detecta el pulso. El tiempo transcurrido en mi marco de referencia será [matemática] t = \ frac {d} {c} [/ matemática] o [matemática] d = ct [/ matemática]. Ahora, el mismo pulso, en su marco, habrá recorrido una distancia igual a
[matemáticas] d ‘= \ sqrt {v ^ 2 t’ ^ 2 + d ^ 2} [/ matemáticas]
en un tiempo [matemática] t ‘[/ matemática]. (Esto se debe a que las distancias perpendiculares a la dirección del movimiento no cambian entre nuestros cuadros de referencia. La señal se emite en su cuadro en (digamos) [matemáticas] (0,0,0) [/ matemáticas] y se detecta en [ math] (d, -vt ‘, t’) [/ math]. Pero la velocidad si el pulso es el mismo entre nuestros cuadros. Escribiendo esta declaración y sustituyendo [math] d = ct [/ math] vemos
[matemáticas] c = \ frac {\ sqrt {v ^ 2 t ‘^ 2 + c ^ 2 t ^ 2}} {t’} [/ matemáticas]
Esto da, para [matemáticas] t ‘[/ matemáticas],
[matemáticas] t ‘= \ frac {t} {\ sqrt {1 – \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} [/ matemáticas]
