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Las respuestas dadas indican una impresionante pérdida de comprensión de los principios físicos básicos por parte de la mayor parte de la humanidad.
La “velocidad de la luz” es un término que tiene diferentes significados. Cada significado está definido por el contexto (modelo físico) en cuestión.
- ¿Por qué la luz, que tiene una masa de reposo cero, tiene una velocidad finita?
- ¿Cuál es la diferencia en energía y frecuencia entre un puntero láser y un láser que puede cortar la piel o fundir metal?
- Imagine un disco girando a la velocidad de la luz que también se mueve a la velocidad de la luz. ¿Qué pasaría con los bordes que son paralelos a la dirección del movimiento?
- ¿Sería posible encontrar una manera de viajar más rápido que la velocidad de la luz multiplicando velocidades?
- Teóricamente, si viajo más rápido que la velocidad de la luz y me detengo en cualquier punto que no mire hacia atrás desde donde venía, ¿me veré venir?
En el contexto de la física de partículas y la relatividad especial, la velocidad de la luz c es una constante que limita la velocidad de cualquier propagación de partículas / energía / información. Cualquier partícula de masa en reposo cero (no solo fotones) está en movimiento con la velocidad c hasta que deja de existir.
En el contexto de la propagación de ondas electromagnéticas (luz) en un medio , la velocidad de la luz depende tanto del modelo de onda como de lo que entendemos por “velocidad”. El modelo más extendido y popular es una onda sinusoidal o un conjunto (discreto o continuo) de ondas sinusoidales con frecuencias cercanas [matemáticas] \ omega \ aprox {{\ omega} _ {0}} [/ matemáticas]. Este modelo nos ofrece dos velocidades.
El primero es la velocidad de fase [matemática] {{v} _ {f}} = c \, \ times n \ left (\ omega \ right) [/ math], donde n (dependiendo de [math] \ omega [ / math]) es el índice de refracción del medio. Es esta velocidad la que generalmente se considera como la velocidad de la luz en un medio . Por lo general, es menor que c (como se discutió en la mayoría de las respuestas a este tema). Notablemente, (i) es aplicable solo a la luz monocromática y (ii) esta cantidad idealizada no puede considerarse como la velocidad de propagación de energía o información. De hecho, una onda sinusoidal pura (infinita) debe poseer energía infinita y no puede transmitir ninguna información.
La propagación de energía / información generalmente se describe en el marco de otro modelo simplificado (paquete de ondas) mediante la denominada velocidad de grupo [matemática] {{v} _ {g}} [/ matemática]
[matemáticas] \ frac {c} {{{v} _ {g}}} = n + \ omega \ frac {\ partial n} {\ partial \ omega} [/ matemáticas]
(ver Velocidad de grupo – Wikipedia), con la cual la forma general de las amplitudes de las ondas, conocida como la modulación o envoltura de la onda, se propaga a través del espacio.
Tanto la velocidad de fase como la de grupo son cantidades ideales, relacionadas con el modelo, que pueden, en algunas condiciones, superar la velocidad “verdadera” de la luz c (ver, por ejemplo, Superluminal – del Mundo de Física de Eric Weisstein).
En el mundo real, solo podemos emitir señales , ondas de energía finita que están limitadas en el espacio y el tiempo. En la mayoría de los casos, en circunstancias normales, la parte principal de la señal se propaga a través del medio con una velocidad muy cercana a la velocidad de fase. Esto generalmente se explica por la interacción entre la onda electromagnética y el medio por la absorción masiva y la (re) emisión de fotones, un efecto que puede hacerse tan pronunciado que la reemisión de energía lumínica sustancial puede retrasarse durante aproximadamente un minuto (Luz detenida completamente por un minuto dentro de un cristal: la base de la memoria cuántica – ExtremeTech).
Sin embargo, siempre existen algunos fotones que se propagan a través del medio sin interacción. Se mueven exactamente con la velocidad “verdadera” de la luz c, formando un precursor, que se puede observar bajo las condiciones de Sommerfeld y Brillouin (ver, por ejemplo, formas asintóticas simples para precursores de Sommerfeld y Brillouin).
En resumen, la velocidad de la luz en un medio puede entenderse dentro de un modelo simple de “ondas sinusoidales” como la velocidad de fase o la velocidad de grupo. Ambas son cantidades bastante ideales descritas por relaciones simples. Ambos son generalmente (pero no siempre) menores que la velocidad de la luz en el vacío. Las ondas de luz del mundo real son señales restringidas en el espacio-tiempo. La mayor parte de la energía de la señal generalmente se propaga con una velocidad cercana a la velocidad de fase del componente sinusoidal predominante de su expansión de Fourier. Una pequeña parte de la energía de la señal, un precursor, siempre se propaga con la velocidad c .
