¿Es un postulado o un hecho bien probado que la velocidad de la luz permanece constante para cualquier observador?

Me pregunto si se toma como un postulado o un fenómeno probado que c es constante independientemente de la velocidad del observador.

Cualquiera de los dos. Ambas cosas.

Einstein lo tomó como un postulado en su artículo de 1905 sobre la relatividad especial. A partir de él, demostró varias cosas sobre el espacio y el tiempo.

La independencia del marco de$c$también se apoya experimentalmente. Esto es lo que mostró el experimento de Michelson-Morley (aunque no se interpretó correctamente hasta mucho más tarde).

También puede tomar otros postulados para la relatividad especial, que describen las propiedades de simetría del espacio y el tiempo. En este caso la constancia de$c$se convierte en un teorema en lugar de un axioma. Desde un punto de vista moderno, este enfoque tiene más sentido que la axiomatización de Einstein de 1905, que pone a la luz en un papel especial y define$c$como la velocidad de la luz. Hoy en día sabemos que la luz es sólo uno de varios campos, y$c$no es la velocidad de la luz sino un factor de conversión entre unidades de espacio y tiempo. El enfoque de simetría se remonta a WvIgnatowsky, Phys. Zeits. 11 (1911) 972, y se puede encontrar en varias otras presentaciones modernas, como esta o la mía .

Mediante el uso de resonadores ópticos ortogonales, las pruebas de laboratorio relacionadas con la verificación de la isotropía de c han avanzado mucho. Citado de http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.80.105011

" Un análisis de los datos registrados en el transcurso de un año establece un límite en la anisotropía de la velocidad de la luz de$\Delta c/c \sim 10^{-17}.$Esto constituye la prueba de laboratorio más precisa de la isotropía de c hasta la fecha y permite restringir los parámetros de una extensión de Lorentz que viola el modelo estándar de física de partículas a un nivel de$10^{-17}.$. "

Por lo tanto, este método proporciona una repetición más refinada del experimento de Michelson-Morley. Compara las frecuencias de resonancia de dos resonadores ópticos ortogonales que se implementan en un solo bloque de sílice fundida y giran continuamente en un plato giratorio de precisión con cojinetes de aire. El experimento, a su vez, proporciona una prueba de laboratorio extremadamente precisa de la isotropía de c.

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Sin embargo, este fenómeno de que la medida de c es constante confunde a muchas personas.

Imagina que tenemos un tubo hueco de 300.000 km de largo. Si enviamos un estallido de luz a través del tubo, tardará 1 segundo en pasar por el tubo, ya que la velocidad de la luz es de 300 000 km/s.

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$$(1)\quad L'=L\sqrt{1-v^2/c^2}\quad \quad(2)\quad t'=t\sqrt{1-v^2/c^2}\quad \quad \quad(3)\quad L(v/c^2)$$ Sin embargo, como se muestra en el diagrama anterior, si aceleramos el tubo a una velocidad de 260 000 km/s, la longitud se habrá reducido de 300 000 km a 150 000 km, y los relojes ubicados a bordo del tubo, 2A y 2B, ahora estará marcando a la mitad de la velocidad en comparación con cualquier reloj ubicado en el marco de referencia estacionario. Estos resultados se basan en las ecuaciones SR (1) y (2). Según la ecuación número (3), el reloj 2A está adelantado al reloj 2B en 0,866 segundos.

Una vez más, enviamos una ráfaga de luz desde el origen (S) al destino (D), y así, a su vez, la luz pasa a través del tubo desde el extremo posterior hasta el extremo frontal. Para aquellos ubicados en el marco de referencia estacionario, la velocidad de ese estallido de luz a través del espacio es de 300 000 km/s, tal como se esperaba. Por lo tanto, la luz viaja 40 000 km/s más rápido que el tubo. Por lo tanto, tarda aproximadamente 3,73 segundos. para que la luz pase por el tubo (150.000 km's / 40.000 km/s). Sin embargo, a bordo del tubo los relojes corren a la mitad de la velocidad, por lo que estos relojes solo medirían un período de tiempo de 1,866 segundos (3,73 * 0,5).

Ahora imagine que la luz llegó a la parte trasera del tubo cuando el reloj 2A registró 0.00. Cuando la luz llega al frente del tubo, el reloj 2A registrará 1.866 de segundo. Pero, el reloj 2B está atrasado con respecto al reloj 2A en 0,866 segundos, por lo que cuando la luz llega al frente del tubo, el reloj 2B registrará 1,866 - 0,866 = 1 segundo. Por lo tanto, según los instrumentos de medición, parece que la luz tardó un segundo en atravesar el tubo de atrás hacia adelante. Parece que nada ha cambiado desde el punto de vista de los tubos.

Incluso si la luz viaja en la dirección opuesta a la que viaja el tubo, una vez más, debido al cambio de los instrumentos de medición, se mide un período de tiempo de 1 segundo como el tiempo requerido para que la luz pase a través del tubo. Esto ocurre a pesar de que para un observador externo, que se encuentra en el marco de referencia estacionario, la luz solo tardó 0,268 segundos en atravesar el tubo de adelante hacia atrás. ( 0,268 seg. * 0,5 dilatación del tiempo ) + ( +0,866 seg. compensación del reloj ) = 1 seg.

Por lo tanto, es obvio que cuando la luz pasa por el tubo, no cambia su velocidad de 300 000 km/s. Sin embargo, para los que están a bordo del tubo en movimiento, a pesar de estar en movimiento, también miden la velocidad de la luz en 300.000 km/s.

Es un fenómeno observado bien fundamentado. La ciencia se ocupa sólo de verdades provisionales, pero esta hipótesis ha pasado (y superado) inmensas cantidades de experimentación escrupulosa y formulación matemática.

En una interpretación neolorentziana, la física funciona de manera diferente en todos los marcos de referencia, excepto en un único marco de referencia privilegiado e indetectable, y todo lo demás que ocurre que no concuerda con este marco de referencia es, para todos los efectos, ilusorio. Este punto de vista ha sido ampliamente desacreditado ya que, por el contrario, la interpretación de la Relatividad Especial ha sido apoyada por observación, sin falsificación hasta el momento, y la isotropía del universo (la física funciona en todos los marcos de referencia independientemente de la orientación o la velocidad) parece ser correcta. Aunque el punto de vista neo-lorentziano es esencialmente infalsable, incluso las teorías con capacidad predictiva (que es esencialmente igual a la de la RS) pero con componentes adicionales que no son necesarios para explicar los hechos tienen más probabilidades de estar equivocadas.