¿La velocidad de la luz en el vacío define el límite de velocidad universal?

  1. ¿Es la luz lo que hace que el límite de velocidad universal sea 299 792 458 metro / s ? Entonces, ¿el límite de velocidad universal sería diferente si la luz viajara más rápido o más lento?

  2. o es 299 792 458 metro / s el límite de velocidad universal de todos modos y la luz va tan rápido? La luz es algo que comúnmente asociamos con ella porque va súper rápido.

Creo que es "más correcto" decir lo contrario, es decir, que el límite de velocidad universal define / determina la velocidad de la luz en el vacío. La última es igual a la velocidad de causalidad simplemente porque los fotones libres no tienen masa. Tenga en cuenta que esto fácilmente podría ser de otra manera, si se cambiaran las condiciones, sin ningún efecto sobre la velocidad de la causalidad...
También es posible que desee considerar (por separado o en conjunto) la cuestión de la expansión del Hubble , que no está limitada de esta manera.

Respuestas (6)

Es el segundo: la razón de la velocidad. 299792458   metro / s = C es especial porque es el límite de velocidad universal. La luz siempre viaja a la velocidad C , cualquiera que sea ese límite.

La razón por la que existe un "límite de velocidad universal" tiene que ver con la estructura del espacio-tiempo. Incluso en un universo sin luz, ese límite de velocidad seguiría existiendo. O para ser más precisos: si tomaras la descripción teórica de nuestro universo y eliminaras la luz de la manera más directa posible, no afectaría C .

Hay muchas otras cosas que dependen de la velocidad. C . Uno particularmente importante es que es la "velocidad de la causalidad": un evento que ocurre en un momento y lugar determinados no puede afectar a otro evento a menos que haya una manera de pasar del primer evento al segundo sin exceder esa velocidad. (Esta es otra forma de decir que tiene que ver con la estructura del espacio-tiempo).

¿Podría decir también cómo encontraría que la "velocidad límite universal" sea precisamente 299792458 m/s en un universo sin luz ? O: ¿cómo descubres SR en tal universo?
@cp Puede obtener el valor de c a partir de las ecuaciones de Maxwell: depende únicamente de la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del espacio libre.
@Mego No tienes las ecuaciones de Maxwell en un universo sin luz , que es la premisa aquí.
@PlasmaHH Esa es una regla mnemotécnica inteligente. Empecé a decirme la palabra arcaica "celeridad" hace muchos años por la misma razón, pero tu idea es mucho más evocadora del significado correcto.
@cp La velocidad máxima podría descubrirse en los aceleradores de partículas (suponiendo que funcionen en un universo sin luz). Agregar más y más energía cinética a partículas diminutas hará que su velocidad se acerque a un máximo. Aquí se describe uno de los primeros experimentos: en.wikipedia.org/wiki/…
@MarkH Claro, pero son experimentos en un universo como el nuestro, con electromagnetismo ("Empleó la instalación del acelerador de electrones ...", "generador van der Graaf", etc.). Me pregunto cuánto sentido tiene un acelerador de partículas en un universo, como el de esta respuesta, sin electromagnetismo.
@cp Creo que postular un universo sin luz o electromagnetismo no es útil porque casi todos los dispositivos (y, por lo tanto, experimentan) dependen de ellos, aunque solo sea para mantener los átomos que componen el dispositivo y el científico en configuraciones estables. Quizás una hipótesis más útil sería postular un universo sin partículas sin masa, de modo que todo viajara más lento que la velocidad máxima. En este caso, los científicos aún podrían inferir la existencia de una velocidad máxima y, por lo tanto, de la relatividad. Simplemente no se llamaría la "velocidad de la luz", ya que incluso la luz viajaría más lentamente.

Incluso si nada se propaga a la velocidad C , seguiría siendo un límite de velocidad universal, y aún podríamos medirlo.

De hecho, no es imposible que la luz tenga una masa (muy pequeña) en realidad. Si lo hace, eso no cambiaría nada sobre la relatividad especial. Enseñarlo sería aún más una pesadilla de lo que ya es, porque tendríamos que lidiar con un siglo de libros de texto y divulgaciones que cometieron el error de llamar C "la velocidad de la luz", pero aparte de eso, no cambiaría nada.

¿Cómo mediría el límite de velocidad si nada se propaga a esa velocidad?
Interpolando desde un enfoque asintótico a la velocidad límite. Esto es bastante fácil de ver con partículas subatómicas (electrones, protones) a medida que las "acelera". Recuerdo haber leído en alguna parte que un acelerador de partículas debería llamarse ponderador de partículas, ¡porque hace que las partículas sean mucho más pesadas de lo que las hace más rápidas!
@LightnessRacesinOrbit Put es otra forma. Podemos medir la dilatación del tiempo, por ejemplo, a través del aumento de la vida útil de las partículas inestables (como los muones) en los aceleradores de partículas. Ese fenómeno se rige por el límite de velocidad de la señal universal, en lugar de la velocidad de la luz. Hasta ahora, todos los resultados son consistentes con los dos siendo iguales. Además, en última instancia, podríamos ver un pequeño resultado positivo para el experimento de Michelson-Moreley, que nos da un punto sobre la ley de adición de velocidad relativista. Entonces podríamos calcular la velocidad de la luz como una fracción del límite de velocidad de la señal universal...
.... aunque en ese caso una detección de resultado MM positivo equivaldría a que pudiéramos medir la masa del fotón, lo que significa que la velocidad del fotón dependería de su energía, es decir , la velocidad de la luz no podría tomarse como una constante de la naturaleza y el experimento daría resultados diferentes dependiendo de la energía del fotón.

Sobre todo, la velocidad de la luz es la velocidad de propagación de los campos a través del espacio. Si bien la luz puede disminuir su velocidad cuando cruza la materia, los campos (campos electromagnéticos, gravedad) siempre se propagan en c. Una de las consecuencias es el "límite de velocidad por causalidad" mencionado por DavidZ y el límite de velocidad para la transmisión de información.

Esta respuesta hace que parezca que la luz se propaga a la velocidad v=c/n, pero la gravedad se propaga a la velocidad v=c (independientemente del índice n). ¿Tienes alguna evidencia de eso?
@amI tu comentario no tiene sentido para mí. ¿Cómo concluye que v = c/n? ¡Todo lo que dice Moonraker es que los campos EM se propagan en v = c!
Googlea "v=c/n" si no entiendes la refracción. Le preguntaba a Moonraker por qué la gravedad no estaría sujeta a la refracción.

El valor numérico de C no tiene ningún significado fundamental. Más bien es el número que obtenemos en base al hecho experimental (según el sistema de unidades y números empleado). Si alguna civilización alienígena terminara con algún valor diferente de C en comparación con nosotros. Incluso eso no es un problema. Llegarán a la conclusión de que este es el límite superior del límite de velocidad para cualquier objeto, siempre que ambas civilizaciones se rijan por el mismo conjunto de leyes físicas. En ese sentido la velocidad de la luz es universal.

Hay bastante ambigüedad en la(s) pregunta(s), así que permítanme comenzar sustituyendo la onda electromagnética (EM) por "luz". Entonces, el "límite de velocidad universal" es la velocidad a la que las ondas EM se propagan en el "espacio". La razón por la que uso el espacio (no el vacío) es porque son las características del espacio ( tu o , ϵ o ) que determinan la velocidad de propagación de las ondas EM. Si estas características fueran diferentes, el valor de propagación de la onda EM sería diferente (más grande, más pequeño) pero seguiría siendo el límite de velocidad universal . Como puede ver, la opción correcta es la #2, y dado que la luz es una onda EM, se propaga al límite de velocidad universal.

Los artículos publicados en Science and Nature dicen que la velocidad de la luz no es constante:

http://science.sciencemag.org/content/347/6224/857 "Fotones espacialmente estructurados que viajan en el espacio libre más lento que la velocidad de la luz" Science 20 de febrero de 2015: vol. 347, Número 6224, págs. 857-860

http://www.nature.com/nature/journal/v406/n6793/full/406277a0.html Nature 406, 277-279 (20 de julio de 2000): "... un pulso de luz que se propaga a través de la celda de vapor atómico aparece en el lado de salida mucho antes que si se hubiera propagado la misma distancia en el vacío que el pico del pulso parece salir de la celda antes de entrar en ella".

Esta respuesta es un poco engañosa. Lo que solemos llamar "la velocidad de la luz (en el vacío)" es un parámetro en las ecuaciones de la electrodinámica. Esta es la velocidad a la que se propagan las vías electromagnéticas monocromáticas en el vacío. Si superpone diferentes frecuencias (su primer enlace) o agrega materia (su segundo enlace), pueden suceder todo tipo de cosas interesantes. Entonces uno tiene que definir lo que quiere decir con "la velocidad de la luz", por ejemplo, una velocidad de grupo de un paquete de ondas. La "velocidad de la luz" así definida para fenómenos ondulatorios complicados puede variar, pero eso no significa que el parámetro fundamental C varía
Entonces, ¿define "la velocidad de la luz (en el vacío)" de una manera que le permite olvidar tanto el movimiento lento de la luz en el vacío como el movimiento superlumínico? ¡Debes ser un hombre feliz!
No estaba definiendo; Estaba hablando sobre el uso estándar de la expresión, señalando que esto difiere de su uso, para que esto no cause ninguna confusión. (No voté negativo, por cierto).
@PentchoValev básicamente a lo que se refiere es a la pregunta sobre el límite de velocidad universal, mientras que su respuesta se centra en la velocidad de la luz. Las dos conclusiones a sacar son (incorrectas) que el límite de velocidad universal varía, o (correcto) que la velocidad de la luz no se puede definir cporque ces una constante y la velocidad de la luz varía. Esta ambigüedad es lo que @joriki intentaba aclarar.
"(correcto) la velocidad de la luz no puede definir c porque c es una constante y la velocidad de la luz varía" La última frase, "la velocidad de la luz varía", es tan crucial, incluso fatal, que me temo que la El resto del asunto pierde toda importancia.
La frase "velocidad de la luz" aparece solo en el título, no en el cuerpo de la pregunta, por lo que centrarse en ella como normativa para la pregunta es un error. La frase que aparece en el título es "velocidad de la luz en el vacío". La primera oración en su primera referencia, "Que la velocidad de la luz en el espacio libre sea constante es una piedra angular de la física moderna", es contraria a su uso de esa referencia para argumentar lo contrario. Su segunda referencia no está en el vacío y, por lo tanto, no responde a la Pregunta.
Esto no proporciona una respuesta a la pregunta. Una vez que tenga suficiente reputación , podrá comentar cualquier publicación ; en su lugar, proporcione respuestas que no requieran aclaración por parte del autor de la pregunta . - De la revisión
"Esto no proporciona una respuesta a la pregunta". Esto proporciona una respuesta a la pregunta, pero la eliminará porque las dos referencias que indican que la velocidad de la luz no es una constante son demasiado peligrosas.
Creo que en cierto sentido constituye una respuesta, pero mala (-1 pero no eliminar). La definición correcta usa la velocidad de una onda plana en el vacío: sus enlaces hacen algo diferente.
No creo que haya mucha necesidad de teorías de conspiración sobre la eliminación de referencias "peligrosas". El simple hecho es que no respondiste la pregunta. (Aunque estoy de acuerdo en que es "una respuesta" en términos SE, y que @JohnRennie usó mal el sistema de banderas allí).
@LightnessRacesinOrbit Sí, estoy de acuerdo. En realidad, no aborda la pregunta, lo que la convierte en una respuesta terrible, pero parece haberse publicado con la intención de responder, y abordaría la pregunta si se completan algunos pasos lógicos, lo que supongo que lo coloca dentro del alcance de lo que consideramos una respuesta sobre SE. Sin embargo, no culparía a nadie por marcarlo, ya que es un caso tan marginal.
Pondría esto en el lado "no es una respuesta" de ese margen. Parece que se publicó porque la información es fascinante y demasiado importante para esperar una pregunta para la que es una respuesta, por lo que solo se publicó en esta pregunta. La solución es simple: publique una pregunta sobre esto para que esta respuesta se pueda publicar allí. Ninguno de los efectos es realmente controvertido, por lo que tienen un lugar en este sitio, pero no en esta pregunta.
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