¿Alguien podría juzgar mi hipótesis (fumeta) de que la velocidad de la luz ha cambiado con el tiempo, es decir, a medida que el universo se ha expandido en volumen, la luz se ha ralentizado, tal vez volviendo al big bang cuando era infinitamente rápido y había no hubo tiempo porque todo sucedió a la vez, etc. Pensar que la velocidad a la que la información puede propagarse por el universo está ligada al tamaño del mismo me parece intuitivo. Mi pregunta: ¿hay una refutación fácil de esto? ¿Tendría que estar equivocado Einstein? ¿Viola algo supuestamente más fundamental, como las teorías cuánticas o de cuerdas? ¿Algún experimento actual lo invalida? Si no, puede mostrarme en cualquier caso por qué cree que es poco probable.
Acepto la respuesta de Mark M., pero la publicaré aquí porque hay un límite de caracteres en los comentarios.
@Mark M gracias, buena respuesta, pero como alguien que solo ha leído algo de física popular, y debería dejar esto en manos de los expertos, todavía estoy confundido en mi teoría personal. No veo por qué deberías necesitar dos unidades para medir la velocidad de la luz. Lo que me cuesta entender es la relación entre el tiempo y la distancia. Parece que podrían ser fundamentalmente lo mismo. Si dices que el tiempo se mide fundamentalmente por la vibración de tal o cual objeto cuántico en el espacio... ¿por qué no podemos simplemente medir esa distancia de vibración como la constante... Me repetiré para tratar de ser claro... hay una cierta distancia mínima que las partículas tienen que recorrer para interactuar entre sí... si no estuviera vibrando no habría tiempo, es lo que crea la ilusión del tiempo... así que en lugar de hablar de velocidad o c como distancia/tiempo.... ¿No podemos simplemente hablar de la distancia a la que vibra un objeto cuántico? Voy a llegar a mi punto... tal vez solo puede haber una constante aquí, y esa es el tamaño físico del universo. un diminuto diapasón de metal no parece vibrar en absoluto, pero si lo hicieras explotar hasta alcanzar el tamaño del Empire State Building, las varillas de metal se moverían de ventana en ventana. tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? Si simplemente hablamos de la distancia a la que vibra un objeto cuántico... Voy a llegar a mi punto... tal vez solo puede haber una constante aquí, y esa es el tamaño físico del universo. un diminuto diapasón de metal no parece vibrar en absoluto, pero si lo hicieras explotar hasta alcanzar el tamaño del Empire State Building, las varillas de metal se moverían de ventana en ventana. tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? Si simplemente hablamos de la distancia a la que vibra un objeto cuántico... Voy a llegar a mi punto... tal vez solo puede haber una constante aquí, y esa es el tamaño físico del universo. un diminuto diapasón de metal no parece vibrar en absoluto, pero si lo hicieras explotar hasta alcanzar el tamaño del Empire State Building, las varillas de metal se moverían de ventana en ventana. tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? Lo llevaré a mi punto... tal vez solo puede haber una constante aquí, y ese es el tamaño físico del universo. un diminuto diapasón de metal no parece vibrar en absoluto, pero si lo hicieras explotar hasta alcanzar el tamaño del Empire State Building, las varillas de metal se moverían de ventana en ventana. tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? Lo llevaré a mi punto... tal vez solo puede haber una constante aquí, y ese es el tamaño físico del universo. un diminuto diapasón de metal no parece vibrar en absoluto, pero si lo hicieras explotar hasta alcanzar el tamaño del Empire State Building, las varillas de metal se moverían de ventana en ventana. tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? y ese es el tamaño físico del universo. un diminuto diapasón de metal no parece vibrar en absoluto, pero si lo hicieras explotar hasta alcanzar el tamaño del Empire State Building, las varillas de metal se moverían de ventana en ventana. tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? y ese es el tamaño físico del universo. un diminuto diapasón de metal no parece vibrar en absoluto, pero si lo hicieras explotar hasta alcanzar el tamaño del Empire State Building, las varillas de metal se moverían de ventana en ventana. tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí? tal vez a medida que nuestro universo se expandió en tamaño, la longitud de esa vibración mínima (quizás infinita en el punto cero) se habría expandido y, por lo tanto, creado la ilusión del tiempo y la velocidad de la luz, que, a medida que el universo se expande, continuará disminuyendo. tal vez somos como un gran globo y hemos sido inflados y todos los campos/partículas-sin-tamaño están vibrando más y más en ese espacio... ¿me estoy perdiendo algo obvio aquí?
No existe una forma significativa de probar si la velocidad de la luz varía; eso se debe a que es dimensional , es decir, se mide en unidades.
Para ver por qué, digamos que usamos unidades en las que la distancia se mide en términos de múltiplos de la circunferencia de la órbita del electrón en el estado fundamental del átomo de hidrógeno de Bohr, y la unidad de tiempo es su período orbital. Esto le dará aproximadamente 137, que es el inverso de la constante de estructura fina, que se define como . Entonces, podemos ver que no es posible determinar si el valor de la velocidad de la luz fue diferente, ya que una de las otras constantes en el FSC (la carga del electrón o la constante de Planck reducida) podría haber cambiado.
Sin embargo, tiene sentido preguntar si ha cambiado una constante adimensional, una que no se mide en unidades. Algunos ejemplos son la constante de estructura fina mencionada anteriormente y la constante cosmológica. Además, las masas de las partículas son constantes fundamentales: cambiar otra constante no las afecta.
Entonces, en lugar de preguntar si la velocidad de la luz varía, una mejor pregunta es preguntar si la constante de estructura fina varía (dado que no tiene dimensiones, no tiene unidades). Ha habido afirmaciones de que la constante de estructura fina puede variar ( aquí y aquí , entre muchos otros). Sin embargo, esto ciertamente no es un resultado aceptado.
Para obtener más información, consulte las preguntas frecuentes de Usenet sobre constantes adimensionales:
http://math.ucr.edu/home/baez/constants.html
Suma
En lugar de variar con el tiempo, pensemos en el caso en que c varía con el espacio. Entonces, un grupo de científicos se aventura en un cohete a una parte lejana de la galaxia para determinar si la velocidad de la luz es diferente. Necesitarán usar las mismas unidades que usan los científicos de la tierra: podríamos usar las unidades anteriores, las vibraciones de un átomo por tiempo, lo que quieras. Digamos que miden un valor diferente usando las unidades acordadas.
Ahora, imagine que un grupo diferente de científicos iba a probar si la longitud de alguna barra en particular era diferente en esa misma región de la galaxia. Deciden ver cuántas vibraciones del átomo de cesio necesita la luz para viajar por la barra. Basándose en su experimento, llegan a la conclusión de que la longitud de la varilla es mayor en esta otra región, o que el átomo de cesio vibra un poco más rápido.
Cuando ambos grupos publican sus hallazgos, no están de acuerdo: el primer grupo le dice al segundo grupo que están equivocados porque basaron sus mediciones en la velocidad de la luz, que encontraron que varía. Sin embargo, el grupo dos afirma que el primer grupo está equivocado, ya que encontraron que la longitud de la vara de medir y la frecuencia de las vibraciones del átomo de cesio eran diferentes.
Entonces, puede ver que afirmar que una constante dimensional ha variado no tiene sentido; dado que son proporciones de otras constantes, es 100 por ciento igualmente válido decir que esas constantes variaron. No solo es imposible determinar si han cambiado, sino que la pregunta en sí no tiene respuesta. Encontrar diferentes valores para las constantes dimensionales se puede interpretar de varias maneras. Por ejemplo, puede afirmar que las constantes en la constante de estructura fina habían variado, no la velocidad de la luz.
Se ha afirmado en base a observaciones astronómicas que la constante de estructura fina sin unidades en realidad varía con el tiempo, en lugar de ser fijo. [Webb 2001] Esta afirmación probablemente sea incorrecta, ya que los intentos posteriores de reproducir las observaciones fallaron. [Chand 2004] Rosenband et al. [Rosenband 2008] han realizado mediciones de laboratorio que descartan una disminución de con un tiempo lo suficientemente grande como para ser consistente con los resultados de Webb.
Webb et al. recientemente han hecho afirmaciones aún más extraordinarias de que la constante de estructura fina varía en la esfera celeste. [Webb 2010] Las afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias, y Webb et al. no he proporcionado eso; sus resultados están al margen de la significación estadística en comparación con sus errores aleatorios y sistemáticos.
Incluso si sus afirmaciones son correctas, esto no es evidencia de que está cambiando, como a veces se afirma en la prensa popular. Si un experimento es para probar si una constante fundamental es realmente constante, la constante debe ser sin unidades. [Duff 2002] Si la constante de estructura fina varía, no hay forma empírica de culpar a Opuesto a o . John Baez tiene una bonita página web sobre las constantes sin unidades de la naturaleza.
JK Webb et al., 2000, "Evidencia adicional de la evolución cosmológica de la constante de estructura fina", http://arxiv.org/abs/astro-ph/0012539v3
JK Webb et al., 2010, "Evidencia de variación espacial de la constante de estructura fina", http://arxiv.org/abs/1008.3907 ; física Rev. Lett. 107, 191101 (2011)
H. Chand et al., 2004, Astron. Astrofias. 417: 853, http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401094 ; Ver también http://arxiv.org/abs/0711.1742 , http://arxiv.org/abs/0905.1516
Srianand et al., 2004, Phys.Rev.Lett.92:121302, http://arxiv.org/abs/astro-ph/0402177
Duff, 2002, "Comentario sobre la variación temporal de las constantes fundamentales", http://arxiv.org/abs/hep-th/0208093
Báez, http://math.ucr.edu/home/baez/constants.html
Rosenband et al., 2008, 319 (5871): 1808-1812, http://www.sciencemag.org/content/319/5871/1808.abstract
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